TW202204080A - 縱縫焊管段夾緊裝置 - Google Patents

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TW202204080A
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馬汀 沃澤爾
烏里奇 席茲
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德商Ｅｅｗ特別管道結構有限責任公司
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Abstract

本發明之一目的係一種用於暫時連接一大管段之兩端之夾緊裝置，其具有至少兩個連接器件及一剛性連接桿，該等連接器件配置於該連接桿之端處。根據本發明之該夾緊裝置用於連接及固定具有4.5 m至10 m，較佳地6 m至10 m之一管直徑之大管及大管段之板端。與已知點焊縫或輔助連接器(夾板)相比，根據本發明之該夾緊裝置可移動、可再用及可變地實施。其可快速及安全地安裝於不同直徑之管段上以減輕點焊縫之負載且在點焊縫失效時將其替換。

Description

縱縫焊管段夾緊裝置
本發明係關於一種如技術方案1之前言之夾緊裝置。
具有一相當大直徑之尤其由鋼板製成之縱縫焊大管用於(例如)礦物油工業或大金屬結構之生產中。一重要使用領域亦係建構海上設施，特定言之，風力渦輪機之基礎結構。針對用於海上部門中之大管(例如作為單樁或三腳架)，大於5 m及現今大於7 m之管直徑不再罕見。
縱縫焊大管段由鋼板面板製造。板金面板坯料首先彎曲成一曲線，且所得有縫管段之開口邊緣與一暫時縫縫接在一起(點焊)，其稍後在製程中再次被移除。焊接及移除點焊縫之支出應儘可能低以確保一高產能。點焊縫應防止點焊管段在運輸期間***，此在具有一大直徑及壁厚之一特別重管之情況中由於移動相當大質量而構成一危害。點焊管段定位於焊接站上且首先內縫及接著外縫施加至管段。
WO 2014/001408 A1揭示一種用於點焊由金屬板面板製成之縱縫焊管之設施。描述用於生產一大管之複數個連續工作步驟。在焊縫製備之後，藉由首先在縱邊緣處銑削來使金屬板面板預彎曲。經預彎曲金屬板面板放置至一管成型壓機中且在其中彎曲成所要形狀，直至金屬板面板已經塑形以形成有縫管。有縫管之縱縫接著在一單獨操作中點焊及焊接在一起以形成成品縱縫焊管段。
基於載承能力分析，為安全運輸自一6 m直徑起之管段，除點焊縫之外，亦需要將輔助連接器(夾板)焊接至管段中。輔助連接器應支撐點焊縫且在點焊縫失效時使管段固持在一起。在焊接操作之前施加輔助連接器及在焊接操作之後移除輔助連接器意謂一高時間支出，其極大降低生產率。就複雜工程而言，及時完成對應地與較高支出相關聯。施加輔助連接器在一定程度上不可行，因為焊接輔助連接器會導致管材料之微結構改變。
本發明之一目的係提供一種用於連接一開口管段之端之裝置，該裝置克服所提及之缺點且尤其可以一高安全度、高複製性及低成本使用縱縫焊接製備具有一大直徑之管。
本發明之主要特徵在技術方案1之特徵化部分中指定。
進一步實施例係附屬技術方案或下文將描述之標的。
用於暫時連接一大管段之兩端之根據本發明之夾緊裝置具有至少兩個連接器件及一剛性連接桿。該等連接器件配置於該連接桿之端處。根據本發明，該連接器件係一夾緊器件。該夾緊器件具有： -  一基本框架； -  一接頭，其連接該基本框架及該連接桿； -  至少兩個相互對置夾爪，其等配置於該接頭下方，各夾爪具有一夾緊表面，該夾緊表面在該夾緊裝置之閉合狀態中緊靠於該管段上； -  至少一個夾緊元件，其位於一夾爪上，該夾緊元件具有用於改變位置之一調整機構，因此該夾緊元件可被調整。
在夾緊區域中，該夾緊元件至少部分具有一夾緊表面，其至少部分具有一圓頂形或平坦形狀。該夾緊表面亦形成該夾緊器件藉由其來靜置於該管段之表面上且產生根據本發明之夾緊裝置與該管段之鋼板之間的接觸及連接之接觸表面。至少一個各自夾緊器件依一鉸接方式安裝於該連接桿之兩端處。該等夾緊器件分別經對準使得兩個不同夾緊器件之開口在該等夾爪之間面向相同方向且兩個不同夾緊器件之開口定位於該連接桿之相同側上。根據本發明之夾緊裝置較佳地具有兩個夾緊器件。
術語「頂部」及「底部」應被理解為相對術語且在描述中僅供說明。「頂部」及「底部」係指根據本發明之夾緊裝置之一位置，其中該夾緊裝置未被安裝而是位於例如地板上，且其中該連接桿配置於該等夾緊器件上方，如垂直所觀看。在安裝狀態中，「頂部」及「底部」取決於該夾緊裝置在該管段上之位置。
連接該基本框架及該連接桿之該基本框架上之該接頭較佳為一旋轉接頭，該連接桿較佳地具有一接合插座且接合軸藉由一緊固器件來配置於該基本框架上，該接合軸垂直於該連接桿運行。該接合軸構形為(例如)一螺栓或一桿。該等接頭可設定該等夾緊器件相對於彼此之傾斜。根據本發明之夾緊裝置藉由移動該接頭中之該夾緊器件來適應該管段之該直徑。根據本發明之夾緊裝置可對應用於不同直徑之管段。
該夾緊器件較佳地具有一上夾爪及一下夾爪。此夾緊器件之橫截面呈C形(該兩個夾爪形成該C之上端及下端)或呈一U輪廓之形狀(該兩個夾爪形成該U之兩個支腳)。基體較佳地具有一加強肋，其形成該基體之頂側及配置於其上之上夾爪，該基體之後側具有一可能附加向內導引之加強後壁及用於下夾爪之一插座。該加強肋較佳地形成為一C形或一U輪廓形狀。
該上夾爪較佳為該基本框架之部分且剛性連接至該基本框架。作為一替代或另外，至少一個夾緊元件較佳地配置於該下夾爪中。
在一個實施例中，該夾緊元件係具有一夾緊板之一螺旋銷，該夾緊板係具有呈一圓形分段之形式之一橫截面之一曲板、一凸板、一圓頂形板、一波浪形板、具有自平面之複數個***之一板或一平坦板。就一曲板而言，圓柱軸線垂直於該連接桿且平行於該管段之中心軸線運行。由於該等夾緊表面之形狀，根據本發明之夾緊裝置始終切向緊靠於該管段上。使用螺釘允許一高夾緊力及一緊湊結構形式。
較佳地，該夾緊表面至少部分具有一結構化表面，且尤佳地，該整個夾緊表面具有一結構化表面。在一個實施例中，該結構化表面由相同於該夾緊板之材料組成且係一粗糙化表面或一異形表面或其等之一組合。在一進一步實施例中，為了結構化，該結構化表面具有一塗層，例如一金剛石層或一外部材料層，諸如(例如)皮革或橡膠。提高摩擦係數之所有材料適合作為該塗層或外部材料層。該結構化表面導致提高靜摩擦，因此有效避免該夾緊裝置在閉合狀態中滑移。該夾緊區域中之該結構化表面產生根據本發明之夾緊裝置與該管段之間的一可預測摩擦係數。
兩個實施例之組合亦係可行的；特定言之，一夾緊器件之不同夾緊板可具有一結構化表面之一不同實施例。
在一較佳實施例中，各夾緊器件具有四個夾緊表面，較佳地，兩個夾緊表面位於該上夾爪上且兩個夾緊表面位於該下夾爪上，該等夾緊表面成對面向彼此。當每側使用四個夾緊表面時，很好地分佈夾緊力且該管段上因此無變形。
在一個實施例中，根據本發明之夾緊裝置具有一設定輔助件，其配置於該連接桿上且藉由其來設定該夾緊連接器沿該接頭之樞軸線之位置；較佳地，一個安裝座係(例如)具有一調整螺釘之一連接板。在根據本發明之夾緊裝置用於不同直徑之管段時使用該設定輔助件。為使該管段之該鋼板位於該等夾爪之間，該夾緊器件必須依對應於該管段之彎曲之一方式對準。此可在該夾緊裝置安裝於該管段上時手動完成。然而，因為該夾緊器件之該傾斜取決於管直徑而始終相同，所以可在安裝之前對應設定該傾斜。該設定輔助件(例如)藉由調整該調整螺釘來依所要傾斜角固定該夾緊器件。根據本發明之夾緊裝置可在此情況中更快速安裝，因為無需在該管段處手動調整。該設定輔助件允許該夾緊裝置之一安全及可複製安裝且構成使用者之促進工作。可使用其來另外手動對準該夾緊器件之至少一個控制桿視情況另外安裝，較佳地可拆離地安裝於該夾緊器件上。該控制桿可(例如)螺合或插塞至該夾緊器件中之一對應開口中且在設定操作之後再次移除。該控制桿依其最簡單形式設計為一桿或手柄。該控制桿較佳地與該設定輔助件組合使用以能夠再調整該管段。
根據本發明之夾緊裝置視情況具有一安裝輔助件。根據本發明之夾緊裝置安裝於該管段上，直至該夾緊器件之該基本框架之後壁緊靠於該管段之端面上。該安裝輔助件之中心目的係使該夾緊裝置與該管段平行對準。此防止該兩個夾緊器件卡住且因此防止該夾緊裝置滑移或該管段損壞。該安裝輔助件構形為(例如)一附接板且緊固至該基本框架之該後壁之側。
該夾緊裝置視情況具有緊固至該連接桿之一止擋構件。該止擋構件構形為一起重機鉤可接合至其中之該連接桿之頂側上具有焊製眼之一孔眼或焊製板。該止擋構件可將根據本發明之夾緊裝置直接連接至吊機之承載構件，例如一起重機鉤。因此，根據本發明之夾緊裝置可更易於運輸至使用位置及自使用位置運走。
根據本發明之夾緊裝置用於連接及固定具有4.5 m至10 m，較佳地6 m至10 m之一管直徑之大管及大管段之板端。就常見設計而言，管具有30 mm至250 mm之一壁厚，較佳地35 mm至200 mm，尤佳地50 mm至170 mm。具有6 m至10 m之一直徑之大管及大管段較佳地具有50 mm至170 mm之一壁厚。一大管段通常具有2 m至4.2 m之一長度。對應於，根據本發明之夾緊裝置包括具有較佳地0.5 m至1.5 m之一長度之一連接桿以能夠牢固連接該等板端。
根據本發明之夾緊裝置之所有構成部分較佳地由鋼製成。鋼品質較佳地儘可能高以最小化該夾緊裝置之靜重。
根據本發明之夾緊裝置依一力配合方式連接至該開口管段之該等端。與其中發生一材料接合之焊製縫接連接器相比，力配合連接不會負面影響該管段之材料。
與已知點焊縫或輔助連接器(夾板)相比，根據本發明之夾緊裝置可移動、可再用及可變地實施。其可快速及安全地安裝於不同直徑之管段上以減輕該點焊縫之負載且在該點焊縫失效時將其替換。根據本發明之夾緊裝置固定為至該點焊縫之兩側之一連接器且因此連接該管段之該等端。該連接桿在此情況中依一鉸接方式安裝，使得可覆蓋複數個直徑。各種止擋點可依一可變方式將該夾板安裝於一水平或垂直位置中。藉由其設計，根據本發明之夾緊裝置適用於不同直徑及壁厚。具有該等夾爪，特定言之，具有一結構化表面之構形提供不滑移且不給該等管留下相對較大損壞之一系統。
根據本發明之夾緊裝置提供一系列優點： -  根據本發明之夾緊裝置適用於任何直徑及任何壁厚。 -  其確實最小化該點焊縫中之張力，使得無焊製輔助連接器之一簡單縫接足以用於在工作站之間運輸。 -  與夾板焊接之時間支出相比，其允許快速安裝。 -  其在該點焊縫失效時固定該管段。 -  其可再用以節省成本。 -  無需焊入輔助連接器(夾板焊接)，且因此不產生由焊入所致之該管段之熱負載。
本發明之另一目的係如技術方案12之用於生產具有至少4.5 m，較佳地6 m至10 m之一直徑之一縱縫焊大管段之方法。
根據本發明之方法包括以下步驟： a)  提供由一耐磨硬化鋼組成之一鋼板； b)  彎曲/塑形該鋼板以形成一管狀預成型體，其中該彎曲鋼板之兩個縱邊緣彼此對置定位且在其等之間限定一焊接接頭； c)   藉由將如技術方案1至11中每一項之夾緊裝置定位於該管段之外側上來將該彎曲鋼板之兩端連接至根據本發明之夾緊裝置，因此該鋼板位於該等夾爪之間以藉由致動該夾緊元件來閉合該夾緊器件直至該等夾緊表面緊靠於該鋼板上且存在一力配合連接； d)  將一點焊縫施加於該焊接接頭中； e)   將彼此對置配置且限定該焊接接頭之該等縱邊緣焊接在一起以形成閉合該焊接接頭之一焊縫； f)   視情況移除該點焊縫； g)  藉由拆離該夾緊元件來移除該夾緊裝置，因此該等夾爪釋放該鋼板，且自該管段移除該夾緊器件。
該焊縫藉由加工或研磨程序(例如(諸如)車削、銑削或其他程序)來製備，且確保該焊縫被清潔。另外，提高縫位置之配合準確度。在大管之生產期間，在彎曲該原始金屬板之前在內縫上製備焊縫。在平坦原始金屬板上預處理該大管之後續焊縫之縱邊緣。接著，將板金面板坯料彎曲成一曲線，焊接該內縫，且接著製備外縫之焊縫。
為連接已彎曲成一曲線且具有至少4.5 m，較佳地4.5 m至10 m之一直徑之一鋼板之端，在一縱縫焊大管段之生產中使用根據本發明之夾緊裝置。
將自申請專利範圍之措辭及參考圖式之例示性實施例之以下描述展現本發明之進一步特徵、細節及優點，其中：
圖1展示根據本發明之一夾緊裝置1之一個實施例之一透視圖。箭頭自頂部指向底部。夾緊裝置1具有構形為一直桿之一剛性連接桿2。在上側上，連接桿2具有用於在一吊機處止擋夾緊裝置1之一止擋構件。止擋構件構形為具有三個開口之一直板呈具有一起重機鉤可接合至其中之三個焊製眼12之一焊製板17之形式。一各自夾緊器件3配置於連接桿2A之兩端處。一各自焊製眼12亦緊固至兩個夾緊器件。為促進夾緊器件3定位，兩個設定輔助件分別在兩端處配置於連接桿2上。設定輔助件分別具有一安裝座14及一調整螺釘15。
在此，夾緊器件具有相同結構構形，其僅為個別元件鏡像對稱配置之情況。夾緊器件3具有一基本框架。基本框架具有一加強肋4 (其在此呈一C之形式)、一後壁13及一上夾爪6。在上區域中，連接桿2經由其來依一鉸接方式連接至夾緊器件3之接頭5緊固至基本框架之加強肋4。接頭5構形為一旋轉接頭。上夾爪6配置於接頭5下方，上夾爪6在此係基本框架之部分且因此固定。基本框架經由一後壁13來向下延續，後壁13充當管段之一止擋表面且沿一個方向限定夾緊器件。在後壁13下方，基本框架具有用於下夾爪7之一插座14。下夾爪7在此構形為一可調夾緊元件。虛線N展示與管段之曲率匹配之兩個夾緊器件之傾斜。
圖2展示無連接桿之一夾緊連接器3。夾緊連接器之基本框架在上側上具有用於接頭5之一緊固器件。接頭之軸16配置於兩個橫向金屬板19之間。接頭由一外金屬板20向上覆蓋。上夾爪6 (其係基本框架之一構成部分)定位於接頭下方。由用於下夾爪7之插座14向下限定之後壁13延伸於後側上。下夾爪7具有安裝於夾爪7中且係夾爪之部分之兩個夾緊元件。夾緊元件由一螺旋銷11及緊固至其之一夾緊板9形成。夾緊表面8緊固於夾緊板9上。夾緊元件之位置可藉由旋轉螺旋銷11來改變。當擰緊夾緊螺釘10時，夾緊板9沿上夾爪6之方向移動且因此可夾入定位於夾爪之間的一管段。當釋放夾緊螺釘10時，夾緊板9對應地向下移動且再次釋放夾緊於夾爪之間的一管段。呈一止擋構件之形式之一焊製眼12另外附接至夾緊器件之上側。用於設定輔助件之一止擋件21配置於接頭之外金屬板20上。
圖3示意性展示緊固至一管段18之根據本發明之一夾緊裝置之一側視圖。管段18夾緊於夾緊表面8之間，兩個夾緊表面8分別剛性緊固至上夾爪6且兩個夾緊表面8可調地配置於下夾爪7上。下夾爪7之夾緊表面8緊固於夾緊板9上。兩個夾緊器件3依對應於管段之曲率之一方式傾斜。該等夾緊器件之位置由設定輔助件固定。為此，調整螺釘15設定於安裝座14中，使得其防止夾緊器件向內樞轉。
自申請專利範圍、[實施方式]及圖式得出之所有特徵及優點(其包含設計特徵、空間配置及方法步驟)可個別或依各種組合成為本發明之必不可少部分。
1:夾緊裝置 2:連接桿 3:夾緊器件/夾緊連接器 4:加強肋 5:接頭 6:上夾爪 7:下夾爪 8:夾緊表面 9:夾緊板 10:夾緊螺釘 11:螺旋銷 12:焊製眼/止擋構件 13:後壁 14:安裝座/插座 15:調整螺釘 16:軸 17:焊製板/止擋構件 18:管段 19:橫向金屬板 20:外金屬板 21:止擋件 N:虛線
圖1展示根據本發明之一夾緊裝置之一個實施例；
圖2展示無連接桿之一夾緊器件；及
圖3展示安裝於一鋼板上之根據本發明之一夾緊裝置。
1:夾緊裝置
2:連接桿
3:夾緊器件/夾緊連接器
4:加強肋
5:接頭
6:上夾爪
7:下夾爪
8:夾緊表面
9:夾緊板
12:焊製眼/止擋構件
14:安裝座/插座
15:調整螺釘
17:焊製板/止擋構件
20:外金屬板
21:止擋件
N:虛線

Claims (13)

  1. 一種用於暫時連接一大管段之兩端之夾緊裝置(1)，其具有至少兩個連接器件及一剛性連接桿(2)，該等連接器件配置於該連接桿(2)之端處，該夾緊裝置(1)之特徵在於該連接器件係一夾緊器件(3)，該夾緊器件(3)具有： 一基本框架； 一接頭(5)，其連接該基本框架及該連接桿(2)； 至少兩個相互對置夾爪(6、7)，其等配置於該接頭(5)下方，各夾爪(6、7)具有至少一個夾緊表面(8)，該至少一個夾緊表面(8)在該夾緊裝置之閉合狀態中緊靠於該管段上； 其中 至少一個夾爪(6、7)具有至少一個夾緊元件，其具有用於改變位置之一機構， 該夾緊元件具有一夾緊表面(8)，且 至少一個各自夾緊器件(3)依一鉸接方式安裝於該連接桿(2)之兩端處且該夾緊器件(3)經分別對準使得兩個不同夾緊器件之開口在該等夾爪(6、7)之間面向相同方向且兩個不同夾緊器件之開口定位於該連接桿之相同側上。
  2. 如請求項1之夾緊裝置(1)，其中該夾緊器件(3)具有一上夾爪(6)及一下夾爪(7)，且該上夾爪(6)係該基本框架之部分且剛性連接至該基本框架，該夾緊器件(3)之橫截面呈C形或一U輪廓之形狀。
  3. 如請求項1或2之夾緊裝置(1)，其中該夾緊器件(3)具有一上夾爪(6)及一下夾爪(7)，且其中至少一個可調夾緊元件配置於該下夾爪(7)中。
  4. 如請求項1或2之夾緊裝置(1)，其中該夾緊元件係具有一夾緊板(9)之一螺旋銷(11)，該夾緊板(9)係一凸板、具有呈一圓形分段之形式之一橫截面之一曲板、一圓頂形板、一波浪形板、具有自平面之複數個***之一板或一平坦板，較佳為呈一圓柱段或一平坦板之形式之一圓形曲板。
  5. 如請求項1或2之夾緊裝置(1)，其中該夾緊表面(8)至少部分具有一結構化表面，且較佳地該整個夾緊表面具有一結構化表面。
  6. 如請求項5之夾緊裝置(1)，其中該結構化表面由相同於該夾緊板(9)之材料組成且係一粗糙化表面或一異形表面或其等之一組合。
  7. 如請求項5之夾緊裝置(1)，其中該結構化表面係施加至該夾緊板(9)之表面之一塗層或一外部材料。
  8. 如請求項1或2之夾緊裝置(1)，其中各夾緊器件(3)具有四個夾緊表面(8)，較佳地兩個夾緊表面(8)位於該上夾爪(6)上且兩個夾緊表面(8)位於該下夾爪(7)上。
  9. 如請求項1或2之夾緊裝置(1)，其中該夾緊表面(8)具有呈一圓柱段之形式之一圓形彎曲形式、一凸形式、一波浪形式、鋸齒形式或平坦形式，且該夾緊表面(8)具有配置於一圓弧上且在該閉合狀態中緊靠於該管段上之複數個表面部分。
  10. 如請求項1或2之夾緊裝置(1)，其中該夾緊裝置(1)具有一設定輔助件，該設定輔助件配置於該連接桿上且藉由該設定輔助件來設定該等夾緊器件(3)沿該接頭之樞軸線之位置；較佳地，該設定輔助件係具有一安裝座(14)及一止擋件(21)之一調整螺釘(15)。
  11. 如請求項1或2之夾緊裝置(1)，其中該夾緊裝置(1)具有一止擋構件(17、12)且該止擋構件(17、12)緊固至該連接桿(2)及/或該夾緊器件(3)。
  12. 一種用於生產具有至少4.5 m，較佳地6 m至10 m之一直徑之一縱縫焊大管段之方法，其包括以下步驟： a)  提供由一耐磨硬化鋼組成之一鋼板； b)  彎曲/塑形該鋼板以形成一管狀預成型體，其中該彎曲鋼板之兩個縱邊緣彼此對置定位且在其等之間限定一焊接接頭； c)   藉由將如請求項1至11中任一項之夾緊裝置定位於該管段之外側上來將該彎曲鋼板之兩端連接至該夾緊裝置，因此該鋼板位於該等夾爪之間以藉由致動該夾緊元件來閉合該夾緊器件，直至該等夾緊表面緊靠於該鋼板上且存在一力配合連接； d)  將一點焊縫施加於該焊接接頭中； e)   將彼此對置配置且限定該焊接接頭之該等縱邊緣焊接在一起以形成閉合該焊接接頭之一焊縫； f)   視情況移除該點焊縫； g)  藉由拆離該夾緊元件來移除該夾緊裝置，因此該等夾爪釋放該鋼板，且自該管段移除該夾緊器件。
  13. 一種用於在一縱縫焊大管段之生產期間連接已彎曲成一曲線且具有至少4.5 m，較佳地4.5 m至10 m之一直徑之一鋼板之端之如請求項1至11中任一項之夾緊裝置之用途。
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