專利名稱：管子切割裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及管子切割裝置和切割管子的方法。
背景技術(shù)：
在運輸流體介質(zhì)的各種情形中新穎管子得到使用。多種PVC或PVCu管子用 于家庭和商界的環(huán)境中，用來排除廢水和糞便廢物，或清潔水的供應(yīng)。這樣的管子 通常直徑為110mm或150mm。其它規(guī)格的塑料管也可用于大樓內(nèi)的給排水。
塑料管也可用在所謂的給水總管中以用于輸送水。給氣總管有時由塑料制成。 或者，給水和/或給氣總管可由涂敷塑料的樹脂制成。其它管子可以由陶土、石材 制成，或者可以是金屬的，例如鋼或銅。
在管系鋪設(shè)或修理中，不管管子何種材料，都必須切割和連接不同長度的管子。 傳統(tǒng)上，使用工人操縱的切割裝置來完成該項工作，需要反復(fù)地調(diào)整和設(shè)定切割裝 置來實現(xiàn)理想的切割。該過程難以應(yīng)付，需要手巧，而且相當(dāng)費時。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種簡化的管子切割裝置。
根據(jù)本發(fā)明第一方面，提供一種管子切割裝置，其包括用于接納待切割管子的
夾持器以及切割裝置，切割裝置和管子彼此保持相對轉(zhuǎn)動而執(zhí)行切割，其中，切割
裝置切割深度對應(yīng)于轉(zhuǎn)動次數(shù)。
本發(fā)明優(yōu)點在于，管子在操作者最小的輸入下可快速地切割。
較佳地，夾持器包括兩個樞轉(zhuǎn)到一起的半殼體，以使夾持器可打開而插入管子，
并可關(guān)閉而夾住管子定位進行切割。提供的調(diào)整裝置使夾持器能布置成夾住具有多
種直徑的管子。
在一優(yōu)選的實施例中，切割裝置相對于管子轉(zhuǎn)動。也可提供驅(qū)動裝置來圍繞管 子轉(zhuǎn)動切割裝置。該驅(qū)動裝置可以是手工驅(qū)動的，或可以是由多種不同動力源中任 何選定的一種提供動力。動力源可以是固定的或可以拆卸的。特別首選的動力源利
用電力鉆機。
切割裝置可以布置成切割具有多種不同直徑和/或壁厚的管子。如果直徑和/或 壁厚變化太大，那么，可更換一種替代的切割裝置，該替換的切割裝置大小適于所 需的較大或較小的管子，但其它方面完全相同。如果變化大于一個裝置所可容納的， 則可替換另一替代的較大或較小的裝置。
切割裝置較佳地橫向于管子長度切割管子。該切割裝置也可對管子切下的一端 或兩端實施一種或多種附加的操作。在某些實施例中，切割裝置可對管子切割端的 一面或兩面斜切。
較佳地，每個斜角角度為17度，但也可采用其它的角度(或大或小)而不脫 離本發(fā)明。在某些實施例中，切割裝置可在軸向距離管子一個或兩個切割端的管子 外表面上提供局部的切割。局部切割可便于從樹脂管子除去諸如塑料涂層之類的管 子外層，以允許管子進行對接熔焊。在某些實施例中，切割裝置可從管子外表面除 去雜物以對管子一個或兩個切割端提供干凈、光滑的直徑基本上均勻的外表面，以 便用電熔方法焊接管子。在某些不需在管子切割端上作進一步操作的實施例中，切 割裝置可只對管子實施直接的切割。
較佳地，切割裝置設(shè)置有用于控制切割裝置操作的控制裝置。該控制裝置可包 括啟動裝置、指示裝置和終止裝置。
較佳地，指示裝置可操作以響應(yīng)于切割裝置圍繞管子的轉(zhuǎn)動朝向管子推進切割
裝置。在一優(yōu)選實施例中，切割裝置圍繞管子每完成一圈轉(zhuǎn)動，指示裝置就推進一
次切割裝置。該指示裝置可包括用于推進切割裝置的凸輪和棘輪，切割裝置圍繞管
子轉(zhuǎn)動時，該棘輪與棘爪合作而提供凸輪有刻度指示的運動。也可使用任何其它合
適的指示裝置，例如，光學(xué)裝置，以探測切割裝置和管子的相對轉(zhuǎn)動，并借助于凸 輪或任何其它裝置響應(yīng)于轉(zhuǎn)動來推進切割裝置。
較佳地，終止裝置在切割完成之后終止切割裝置圍繞管子的轉(zhuǎn)動。較佳地，切 割裝置在切割完成之后重新予以設(shè)定。在一預(yù)選實施例中，終止裝置包括阻擋裝置， 其在切割裝置重新設(shè)定之后防止切割裝置轉(zhuǎn)動，當(dāng)希望開始切割時，用啟動裝置來 釋放該阻擋裝置。
較佳地，切割裝置包括一偏置到回撤的"開始"位置的刀片，指示裝置響應(yīng)于 切割裝置圍繞管子的轉(zhuǎn)動抵抗偏置力而推進該刀片，并在完成切割時，指示裝置允 許該刀片在偏置力作用下返回到回撤的"開始"位置。
使用根據(jù)本發(fā)明的管子切割裝置能夠?qū)崿F(xiàn)快速和有效的切割。該裝置可用來切
割和準(zhǔn)備新的管系。也可用于需要修理且管子端部埋在地下的環(huán)境中。迄今為止， 過去唯一的修理方法是使用手鋸就地切割管子。但根據(jù)本發(fā)明的裝置，在管子周圍 開挖一足以可圍繞管子定位裝置并讓切割裝置圍繞管子可轉(zhuǎn)動的溝渠，即可快速和 自動地在現(xiàn)場切割管子。
根據(jù)本發(fā)明的管子切割裝置可形成直的切割邊緣或至少一個帶有斜角的切割 邊緣。在制備用壓縮型接頭實現(xiàn)連接的管子以能形成液密的接頭時，帶有斜角的切 割邊緣則特別地理想。
根據(jù)本發(fā)明的管子切割裝置也可用于準(zhǔn)備用熱焊來軟化管子材料實現(xiàn)連接的 管子。在一種稱之為電熔法的熱焊類型中，電流通過放置在管子外面的線圈來加熱 和軟化管子材料。線圈也可構(gòu)造成管連接的插座，管子的切割端插入其中。根據(jù)本 發(fā)明的裝置可形成直的切割邊緣并清潔管子外表面以備電熔焊接。在另一種稱之為 對接熔焊的熱焊類型中，用插入在端面之間的壓盤或類似裝置加熱需連接的兩個管 子的端面來軟化管子材料，然后移去壓盤并將端面推到一起。根據(jù)本發(fā)明的裝置可 形成用于對接熔焊的直的切割邊緣，如果需要的話，可形成間距開的局部切割邊緣， 以在焊接之前，使不適合于對接焊的外涂層材料從管子中剝?nèi)ァ?br> 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種切割管子的方法，該方法包括如下步驟將 一部分需切割的管子放置在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的管子切割裝置內(nèi)；將管子夾緊 在位置上；操作該裝置以切割管子；以及使管子切割裝置與切割后的管子脫開。
該方法還可包括對待切割管子的制備?？稍诠茏由献鳂?biāo)記以指明切割位置。可 在現(xiàn)場管子周圍開挖一溝渠。在某些方法中，在切割管子時還可進行其它的操作。 例如，如果需要斜角，則該方法還可包括這樣的步驟利用刀片，在切割運動中形 成切口和斜角。替代地或附加地，如果需要清潔光滑的外表面，則該方法還可包括 這樣的步驟利用剝離刀片從管子上去除表面雜物。替代地或附加地，如果需要除 去管子一部分外表面，則該方法還可包括這樣的步驟利用刀片，在軸向距離切割 位置的管子外表面上形成局部的切割。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供切割管子的裝置，該裝置包括用于待切割管子的 夾持器和切割裝置，該切割裝置和待切割管子相對于彼此轉(zhuǎn)動以執(zhí)行切割，其中， 切割裝置包括用于切割管子的切割刀片和用于制備管子外表面的剝離裝置。
較佳地，切割刀片基本上與管子軸線方向成90度切割管子，剝離裝置包括至 少一個刀片，其相對于待切割管子軸向地延伸并從管子外表面去除雜物。這樣，鄰 近于切割端的管子有清潔、光滑的外表面。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種通過管子和管子割刀之間相對轉(zhuǎn)動來切割管 子的方法，其中，管子割刀還執(zhí)行剝離動作，以從管子外表面去除雜物。
根據(jù)本發(fā)明第三和第四方面的管子切割裝置和方法特別適用于為電熔法制備 管子，其中，電流通過圍繞管子外表面放置的線圈，加熱管子的外表面，致使管子 材料軟化和流動而形成接頭。如此接頭要求管子外表面清潔、光滑和有基本上均勻 的直徑。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供切割管子的裝置，該裝置包括用于待切割管子的 夾持器和用于在切割位置切割管子的切割裝置，該切割裝置和待切割管子相對于彼 此轉(zhuǎn)動以在切割位置執(zhí)行切割，其中，切割裝置在軸向距離切割位置的位置處局部 地切割管子。
較佳地，切割裝置包括具有前刃和后刃的刀片，前刃在切割位置切割管子，而 后刃在一側(cè)或兩側(cè)上從前刃縮回并軸向地間距開，這樣，每個后刃在軸向距離切割 位置的管子外表面上形成局部的切口。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供一種切割管子的方法，通過管子和管子割刀之間 的相對轉(zhuǎn)動，在切割位置切割管子，其中，管子割刀還在軸向距離切割位置的管子 外表面內(nèi)執(zhí)行局部的切割。
根據(jù)本發(fā)明第五和第六方面的管子切割裝置和方法特別適用于為對接熔焊制 備涂以塑料的樹脂管子，其中，選擇局部切割以使塑料涂層的一段長度從管子中剝 去，從而允許管子的樹脂材料通過對接熔焊連接起來，而不會被塑料涂層沾污接頭 區(qū)域。涂敷塑料的樹脂管子通常用于給氣和給水總管，本發(fā)明的這些方面允許如此 的管子得到制備，準(zhǔn)備以簡單、可靠的方式進行焊接。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供切割管子的裝置，該裝置包括用于接納待切割管 子的夾持器和用于切割管子的切割裝置，其中，夾持器構(gòu)造成在切割裝置同側(cè)或不 同側(cè)上距離切割裝置的兩個軸向間距開的位置處夾緊管子。
在一實施例中，夾持器包括位于切割裝置同側(cè)上的第一和第二夾具。每一夾具 較佳地包括一對連接在一起半殼體，其樞轉(zhuǎn)運動而打開夾持器以使管子插入/移出 夾持器，并可關(guān)閉夾持器而夾緊管子。夾具可連接起來而實現(xiàn)打開和關(guān)閉。
在另一實施例中，夾持器包括位于切割裝置一側(cè)上的第一夾具和位于切割裝置 另一側(cè)上的第二夾具。每一夾具較佳地包括一對連接在一起的半殼體，其作樞轉(zhuǎn)運 動而打開夾持器將管子插入/移出夾持器，并可關(guān)閉夾持器而夾緊管子。第二夾具 可以是可拆卸的。
根據(jù)本發(fā)明的第八方面，提供切割管子的裝置，該裝置包括可打開的夾持器以 便接納待切割的管子，用于將管子夾緊在夾持器內(nèi)的裝置和用于切割管子的裝置，
當(dāng)管子夾緊時，與管子軸線成90。地切割管子，同時對管端切割斜角。
根據(jù)本發(fā)明的第九方面，提供一種切割管子的方法，該方法包括如下步驟將 一部分需切割的管子放置在根據(jù)本發(fā)明的第八方面的管子切割裝置內(nèi)；將管子夾緊 在位置上；操作該裝置以切割管子并對管子一個或兩個切割端切割斜角；以及使管 子切割裝置與切割后的管子脫開。
較佳地，該方法包括如下步驟提供具有前刃和至少一個后刃的切割刀片，前 刃在基本上橫向于管子縱向軸線切割管子，而后刃從前刃縮回以對管子切割端切割 斜角。在一特別優(yōu)選實施例中，切割刀片具有位于前刃兩側(cè)上的后刃以對管子兩個 切割端切割斜角。
根據(jù)本發(fā)明的第十方面，提供一種為焊接準(zhǔn)備一個或多個管子的方法，該方法 包括如下步驟使用根據(jù)本發(fā)明第一方面的管子切割裝置切割管子的一部分或多個 部分，以及構(gòu)造切割裝置使其在管子一個或兩個切割端上實施另外的操作。
該另外的操作可在管子一個或兩個切割端的端面上形成斜角。替代地或附加 地，該另外的操作可在管子一個或兩個切割端的外表面上提供局部切割，該局部切 割軸向地距離切割端。替代地或附加地，另外的操作可從切割的一側(cè)或兩側(cè)去除表 面雜質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明的第十一方面，提供切割管子的裝置，該裝置包括用于接納待切 割管子的夾持器；用于切割管子的切割裝置，切割裝置和管子相對于彼此可相對轉(zhuǎn) 動而實施切割；以及響應(yīng)于管子和切割裝置相對轉(zhuǎn)動來控制切割裝置切割的深度的 控制裝置。
較佳地，切割裝置圍繞管子轉(zhuǎn)動，而控制裝置包括指示機構(gòu)，用于調(diào)整切割裝 置響應(yīng)于切割裝置的轉(zhuǎn)動改變切割深度。指示裝置可響應(yīng)于切割裝置圍繞管子的每 全周的轉(zhuǎn)動。


現(xiàn)將參照附圖，借助于實例，詳細地描述本發(fā)明的實施例，附圖中，相同的附 圖標(biāo)記用來表示對應(yīng)的零件，附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的管子切割裝置的立體圖，該裝置顯示為打開位
置；
圖2是圖1所示管子切割裝置的端視圖，該裝置顯示為關(guān)閉位置；
圖3是圖1所示裝置的切割頭的立體圖4示出圖1至3所示切割頭的細節(jié)；
圖5至7示出圖4所示蝸形凸輪和切割刀片的不同位置；
圖8是圖4所示切割刀片的端視圖9是圖4所示切割刀片的側(cè)視圖IO是另一替代切割刀片的端視圖11是類似于圖1的立體圖，示出包括帶形刀片的改型裝置； 圖12是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的管子切割裝置的立體圖，該裝置顯示為關(guān)閉 位置；
圖13是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的管子切割裝置的立體圖，該裝置顯示為關(guān)閉 位置。
具體實施例方式
首先參照附圖中的圖1至7，圖中示出管子切割裝置2的第一實施例，例如， 當(dāng)要在現(xiàn)有的管子長度上對接頭實施修理和/或形成接頭時，該管子切割裝置2適 用于現(xiàn)場切割管子(未示出)。
夾持器4包括兩個半殼體8、 10，它們用鉸鏈12連接在一起，以便在圖1所 示打開位置和圖2所示關(guān)閉位置之間作樞轉(zhuǎn)運動，在打開位置中，該裝置可配裝到 管子一部分或從管子部分中移去，在關(guān)閉位置中，該裝置固定住管子，以便按以下 將詳細描述的方式用切割頭6切割管子。設(shè)置一關(guān)閉裝置(未示出)以將兩個半殼 體8、 IO固定在關(guān)閉位置內(nèi)，其中，夾持器4夾緊管子。任何合適的裝置可用來將 兩個半殼體8、 IO固定在關(guān)閉位置內(nèi)。因此，對于較小規(guī)格的管子，可使用手工操 作的中心杠桿結(jié)構(gòu)，而對于較大規(guī)格的管子，可使用諸如液壓、氣動或電動操作凸 輪的動力裝置。夾持器4可設(shè)置有配準(zhǔn)標(biāo)記(未示出)，用來與管子上指示管子待 切割位置的標(biāo)記對準(zhǔn)，以便相對于切割頭6將管子定位在夾持器4內(nèi)的正確位置。 在此實施例中，半殼體8、 IO是鋁鑄件，但應(yīng)該理解到，也可使用其它金屬或合金 或合適強度的可能塑料材料。
如圖3清楚地所示，安裝在夾持器4上的蝸輪14嚙合切割頭6的驅(qū)動環(huán)18 上的輪齒16，并借助于從夾持器4伸出來的套口接頭20而可轉(zhuǎn)動，該套口接頭20 用來連接驅(qū)動裝置(未示出)使切割頭6圍繞夾持器4所夾持的管子縱向軸線轉(zhuǎn)動。
可使用任何合適的驅(qū)動裝置。例如， 一杠桿可拆卸地連接到套口接頭20以便手工 地轉(zhuǎn)動切割頭6?；蛘?， 一電機可連接到套口接頭20用動力來轉(zhuǎn)動切割頭。在一 優(yōu)選實施例中，諸如電動鉆槍的手持工具可拆卸地連接到套口接頭20。應(yīng)該理解 到，也可使用其它的驅(qū)動裝置，包括液壓、氣動和電動驅(qū)動裝置。在此實施例中， 諸如卡嗒作響的離合器22那樣的驅(qū)動保護裝置也可安裝在套口接頭20上，這樣， 驅(qū)動裝置施加到套口接頭20上的任何過大轉(zhuǎn)矩通過彈簧加載的滾柱軸承耗散，其 用途將在下文描述。也可使用其它替代的驅(qū)動保護裝置。
驅(qū)動環(huán)18位于夾持器4的槽24內(nèi)，并借助于一對定位件28、 30連接到與驅(qū) 動環(huán)18同軸的第二環(huán)26。環(huán)18、 26具有相同的內(nèi)直徑，選擇該內(nèi)直徑略大于可 容納在夾持器4關(guān)閉位置內(nèi)的管子最大外直徑，以在管子和切割頭6之間提供小的 環(huán)向間隙，例如約為lmm，這便于切割頭6圍繞管子轉(zhuǎn)動。
每個定位件28、 30分別具有槽部分32、 34，其位于夾持器4的外環(huán)表面36 上，這樣，當(dāng)切割頭6轉(zhuǎn)動時，夾持器保持與固定在夾持器4內(nèi)的管子縱向軸線同 心。當(dāng)夾持器4打開使裝置配裝到管子一部分或從管子一部分取出時，環(huán)18、 26 分裂為如圖1所示的兩個半部。當(dāng)夾持器4打開時，突緣部分32、 34與環(huán)形表面 36的配合有助于環(huán)18、 26分離，當(dāng)通過一個半環(huán)上的錐形銷37配合到另一半環(huán) 內(nèi)的配合孔(未示出)中而關(guān)閉夾持器4時，各個半環(huán)相對于另一半環(huán)定位。
在使用中，當(dāng)切割頭6轉(zhuǎn)動時，安裝在切割頭6內(nèi)的刀片38沿徑向方向推進， 逐漸地割破管子。刀片38的運動受指示機構(gòu)40控制，指示機構(gòu)響應(yīng)于切割頭6 圍繞管子的轉(zhuǎn)動，調(diào)整刀片38的徑向位置。刀片38安裝在夾持器42內(nèi)，夾持器 42通過彈簧(未示出)偏置朝向蝸形凸輪44，但也可使用任何其它合適的偏置裝 置。刀片夾持器42和蝸形凸輪44安裝在定位件28的外殼部分46內(nèi)，在指示機構(gòu) 40控制下，蝸形凸輪44轉(zhuǎn)動而移動夾持器42和刀片38。刀片38最好可從夾持器 40中拆卸，以使損壞或磨損的刀片38可被取下和修理。
在該實施例中，指示機構(gòu)40包括可轉(zhuǎn)動地安裝在外殼部分46內(nèi)的棘輪48和 可樞轉(zhuǎn)地安裝在夾持器4上的棘爪50。棘輪48的一部分外周緣被接納在外殼部分 46的槽52內(nèi)。切割頭6每完成一周轉(zhuǎn)動，棘爪50上的銷51 (圖2)進入槽52的 一端并配合棘輪48外周緣內(nèi)的一凹陷54，致使棘輪48轉(zhuǎn)動，直到銷從凹陷54中 釋放并退出槽52的另一端。棘輪48在外周緣內(nèi)具有多個凹陷54，它們圍繞圓周 均勻地間距，切割頭6每完成一周轉(zhuǎn)動，棘爪50的銷就順序地配合凹陷54，將棘 輪48移動到下一位置。如圖所示，每一凹陷54具有斜邊56，以便接納終止在阻
止轉(zhuǎn)動的陡面58內(nèi)的棘爪50的銷。
蝸形凸輪44安裝在棘輪48上，并隨棘輪48轉(zhuǎn)動，切割頭6每轉(zhuǎn)過一周，蝸 形凸輪44沿徑向方向推進刀片38 —預(yù)定推進量。每一凹陷54對應(yīng)于刀片38的指 示位置，選擇凹陷54的數(shù)量和蝸形凸輪44的外形，使得刀片38在棘輪48完成一 周轉(zhuǎn)動后推進一能足以橫向于管子縱向軸線切割管子的距離。在此實施例中，棘輪 48具有八個均勻分布的凹陷54，這樣，切割頭6每完成一周轉(zhuǎn)動，棘輪48轉(zhuǎn)過 45° ，對棘輪48的每一周轉(zhuǎn)動提供八個指示位置。然而，應(yīng)該理解到，凹陷54 的數(shù)量和/或蝸形凸輪的外形可根據(jù)需切割管子的壁厚變化。
棘輪48每完成一周轉(zhuǎn)動，蝸形凸輪44返回到其原始位置，而刀片夾持器42 自動地返回到其原始位置，在刀片夾持器42上施加的彈簧偏置力作用下，沿徑向 方向?qū)⒌镀?8回撤到其原始位置。同時，刀片38上端上的阻擋件60 (圖5)自動 地配合蝸形凸輪44外周緣內(nèi)的凹槽61而阻止蝸形凸輪44的轉(zhuǎn)動，由此，阻止棘 輪48轉(zhuǎn)動。其結(jié)果，通過棘爪50上的銷與棘輪50的配合而形成由卡嗒作響的離 合器22接受的對套口接頭20的轉(zhuǎn)動阻力，阻止了切割頭6的轉(zhuǎn)動，可防止對驅(qū)動 機構(gòu)和指示機構(gòu)造成損壞，還向操作者提供指示，切割已經(jīng)完成而驅(qū)動機構(gòu)可脫離 連接。這樣，切割頭6在切割完成后自動地重新設(shè)置，并準(zhǔn)備開始下一切割，無需 操作者移動刀片38或調(diào)整指示機構(gòu)。
通過按下刀片夾持器42上端處的橫桿62，可手動地釋放切割頭6，以抵抗偏 置力徑向地移動刀片38，使阻擋件60從蝸形凸輪44內(nèi)的凹槽61中脫離配合，以 在要開始切割時(圖6)響應(yīng)于切割頭6的轉(zhuǎn)動而使攜帶蝸形凸輪44的棘輪48轉(zhuǎn) 動而推進刀片38。當(dāng)切割頭6轉(zhuǎn)動時，蝸形凸輪44響應(yīng)于棘輪48的指示運動， 順時針方向從圖6所示位置轉(zhuǎn)動以沿徑向方向推進刀片38 (圖7)，逐漸地切開管 壁。當(dāng)蝸形凸輪44返回到其原始位置時，在刀片夾持器42上施加的彈簧偏置力的 作用下，刀片38上端上的阻擋件60配合蝸形凸輪內(nèi)的凹槽61，阻止蝸形凸輪44 轉(zhuǎn)動并重新設(shè)定指示機構(gòu)40 (圖5)。當(dāng)?shù)镀?8和指示機構(gòu)40在完成切割之后重 新設(shè)定時，可使用任何其它合適的阻擋裝置來終止切割頭6的轉(zhuǎn)動。
現(xiàn)參照附圖中的圖8和9，圖中詳細地顯示刀片38，刀片包括前刃64和一對 后刃66，前刃64橫向于管子縱向軸線切割管子，而后刃66在刀片兩側(cè)上從前刃 64后縮，用來斜切管子切割端。如圖所示，刀片38的前刃64橫向于管子縱向軸 線延伸并相對于管子表面成一角度。該結(jié)構(gòu)在刀片38圍繞管子轉(zhuǎn)動時改進對管子 的切割。在此實施例中，該角度為15度，但應(yīng)該理解到，這不是關(guān)鍵的，也可采
用其它的角度(或大或小)。刀片38的后刃66正交于前刃64延伸并相對于管子縱 向軸線傾斜，以在刀片38兩側(cè)上的管子切割端上形成斜角。在此實施例中，后刃 的斜度和由此得到的斜角角度是17度，但應(yīng)該理解到，這不是關(guān)鍵的，也可采用 其它的斜角角度(或大或小)。應(yīng)該認識到后刃66可傾斜成相同或不同的角度。在 某些應(yīng)用中，刀片38可用某種刀片代替，該刀片具有僅在一側(cè)上的后刃以在管子 切割端的一端上形成斜角，例如，在這樣的情形中，當(dāng)管子插入一配件而與新的一 段管子形成連接時，另一切割端是要移去的管子的一部分。在不需斜角的其它應(yīng)用 中，刀片38可用一刀片替代，來橫向于縱向軸線切割管子而不在管子切割端上形 成斜角?？蓱?yīng)用于本發(fā)明的切割表面的其它組合都是本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員所顯然 明白的。
對于給定大小的夾持器，利用可拆卸地連接到夾持器4上的墊片(未示出)，以 減小夾持器4的管子接納部分內(nèi)直徑從而匹配比給定大小夾持器4的最大值小的直 徑的管子，該裝置可適用于切割各種直徑的管子，直到給定大小夾持器4的最大值。 該墊片確保切割頭6圍繞固定在夾持器內(nèi)的管子縱向軸線轉(zhuǎn)動，該夾持器可容納所 有可能大小的管子。墊片可以用任何合適方法可釋放地附連到夾持器上。在此實施 例中，墊片用磁性附連，使裝置快速地轉(zhuǎn)換為能切割許用直徑范圍內(nèi)的不同直徑的 管子。選擇刀片38的移動方式，使得能切割不同直徑和/或不同壁厚的管子，而 不改變刀片38或調(diào)整指示機構(gòu)?；蛘撸商峁┒鄠€不同長度的可互換的刀片38 以便可拆卸地安裝在夾持器40內(nèi)，來切割不同直徑和/或壁厚的管子。
現(xiàn)參照附圖中圖IO，圖中示出刀片68，其用于便于從管子切割端除去外層的 管子切割。刀片68在切割涂敷塑料的樹脂管時特別有用，這種情形中，必須除去 一段塑料涂層，以使管子切割端連接到其它管子或管子配件。如圖所示，刀片68 可拆卸地安裝在切割頭6的夾持器40內(nèi)并具有用來如前所述橫向于縱向軸線切割 管子的前刃70。刀片68還具有從前刃70后縮的后刃72，并在刀片68 —側(cè)上沿管 子縱向軸線方向間隔開。后刃72在軸向地離開前刃70的一位置布置成提供對應(yīng)于 或稍小于樹脂管主體上塑料涂層厚度的切割深度，所述軸向位置對應(yīng)于管子切割端 連接到其它管子或管子配件之前需從樹脂管主體除去的外塑料涂層部分的長度。在 此實施例中，切割深度近似等于lmm，軸向間距近似位25mm，但應(yīng)該理解到， 這不是關(guān)鍵的，任何理想的切割深度(大于或小于lmm)和/或軸向間距(大于或小 于25mm)都可采用，通過選擇和配合合適的刀片68，來適應(yīng)塑料涂層厚度和/或 要除去的塑料涂層長度。
刀片68可在對接熔焊中用來準(zhǔn)備給氣或給水總管。給氣或給水總管通常包括 由樹脂形成并涂以塑料層的管子。塑料涂層可提供光滑耐用的外表面。傳統(tǒng)上，用 于給氣或給水總管的總管樹脂是白色的，而用于給氣總管的塑料涂層是黃色的，用 于給水總管的塑料涂層是藍色的。為了實施對接熔焊(一種熱焊接)，必須從需連接 的管子端部剝離掉所有顏色(黃色或藍色)的塑料涂層。如前所述，接頭中任何塑料 殘余可導(dǎo)致焊接失敗。刀片68能在切割管子的同時切割掉塑料涂層，從而便于從 管子切割端中除去合適長度的塑料涂層，能使給氣或給水總管快速地準(zhǔn)備好，以簡 單和可靠的方式進行對接熔焊。
在一種改型(未示出)中，刀片68可設(shè)置有一對后刃72，它們布置成軸向地距 離管子切割端對管子外表面提供局部的切割。后刃72離前刃70的軸向距離可以相 同或不同，且局部切割的深度可以相同或不同。
在另一改型(未示出)中，管子外表面內(nèi)的每個局部切割可由安裝在切割頭內(nèi) 的、與切割刀片38分離的一個或多個刀片提供。每個局部切割刀片可偏置朝向管 子外表面，當(dāng)切割頭6圍繞管子轉(zhuǎn)動時，在管子外表面內(nèi)形成局部切割。這樣，每 個局部切割刀片自動地適于提供深度控制的局部切割，從而從不同直徑的管子切割 端以及不均勻外直徑的管子(例如，具有稍許橢圓形截面的管子)中除去塑料涂層。
現(xiàn)參照附圖中圖n，圖中示出圖1至7所示管子切割裝置的一種改型。在裝 置的該種改型中，切割頭6設(shè)置有位于定位件30內(nèi)的槽76中的細長剝離刀片74。 該槽76平行于待切割管子的縱向軸線延伸，剝離刀片74可圍繞平行于管子縱向軸 線的一軸線轉(zhuǎn)動，該轉(zhuǎn)動由用合適方式偶聯(lián)到套口接頭20上的驅(qū)動機構(gòu)(未示出) 所驅(qū)動。剝離刀片74可用齒輪傳動以與切割頭6相同的速度轉(zhuǎn)動，或可以不同速 度轉(zhuǎn)動。較佳地，剝離刀片74以比切割頭6快的速度轉(zhuǎn)動。
剝離刀片74從槽76朝向管子突出，使其剛好與管子外表面接觸，這樣，當(dāng)切 割頭6圍繞管子轉(zhuǎn)動時，剝離刀片74繞管子縱向軸線轉(zhuǎn)動而清潔管子外表面并除 去任何突出物或雜物。以此方式，管子切割端具有沿軸向延伸的清潔和光滑的均勻 直徑外表面的端部。
在此實施例中，剝離刀片74可轉(zhuǎn)動地安裝在一載體(未示出)上，該載體相對 于切割頭的內(nèi)表面樞轉(zhuǎn)而提升/下降剝離刀片74，從而調(diào)整剝離刀片74從內(nèi)表面 突出的高度。剝離刀片74可包括單一刀片，但最好呈一切割圓筒的形式，其帶有 多個沿圓筒縱向延伸并圍繞圓周間距開的刀片，在圓筒轉(zhuǎn)動時，刀片順序地接觸管 子外表面。剝離刀片74最好可拆卸以允許損壞或磨損的刀片更換下來，并可偏置
朝向管子外表面。切割頭6可設(shè)置有一個以上的沿圓周方向間距開的剝離刀片74。 當(dāng)準(zhǔn)備電熔法的塑料管子時，可采用剝離刀片74，電熔法過程中，圍繞管子 外表面定位的通電線圈對塑料加熱而軟化塑料，與管子配件形成接頭。例如，線圈 可以是裝入管子配件內(nèi)的插座以便接納管子的切割端而形成接頭，通過使電流流過 線圈而軟化管子和配件的塑料材料以形成液密的接頭。在此應(yīng)用中，為確保形成有 效的接頭，除去表面雜物以在接頭區(qū)域提供光滑、干凈的外表面是很必要的。
現(xiàn)參照附圖中的圖12,圖中示出根據(jù)本發(fā)明的管子切割裝置2的第二實施例， 其中，夾持器4包括一組附加的半殼體78、 80，它們軸向地與半殼體8、 10間距 并分別通過縱向延伸桿82、 84與半殼體連接。該附加的半殼體78、 80和桿82、 84都是鋁鑄件，但應(yīng)該理解到，也可采用其它金屬或合金或有合適強度的可能的 塑料材料。半殼體78、 80用鉸鏈(未示出)連接在一起，該鉸鏈與連接半殼體8、 10 的鉸鏈12同軸，以便在兩者之間樞轉(zhuǎn)而打開和關(guān)閉夾持器4，這樣，裝置可如上 所述地配裝到一段管子或從管子中取出。通過對應(yīng)的過中心(over"center)杠桿結(jié)構(gòu) (僅示出一個)，其中，夾持器4在切割頭6的一側(cè)的兩個軸向間距位置處夾緊管子， 將兩組半殼體8、 10和82、 84固定在關(guān)閉位置內(nèi)。當(dāng)在現(xiàn)場切割不支承在切割頭 6兩側(cè)上的管子時，雙夾緊的結(jié)構(gòu)特別適用。在其它方面，按如上所述操作該裝置 來切割管子，從參照圖1至10所提供的描述中將會理解切割頭6的結(jié)構(gòu)和操作。
現(xiàn)參照附圖中的圖13,圖中示出根據(jù)本發(fā)明的切割裝置2的第三實施例。除 了輔助可拆卸的夾持器88連接到夾持器4上在相對于夾持器4的切割頭6的相對 側(cè)上支承和夾緊管子之外，該第三實施例類似于圖IO所示的第二實施例。輔助夾 持器88具有兩個用鉸鏈94連接在一起半殼體90、 92，該鉸鏈與夾持器4的鉸鏈 同軸，以便在圖11所示的關(guān)閉位置和將裝置配裝到待切割管子和將裝置從管子取 出的打開位置之間樞轉(zhuǎn)。通過類似于夾持器4的杠桿結(jié)構(gòu)86的過中心杠桿結(jié)構(gòu)(未 示出)，半殼體卯、92固定在關(guān)閉位置中。輔助夾持器88支承在一對側(cè)向間距縱 向延伸的桿96上，該對桿連接到橫桿98，而橫桿98又可釋放地連接到夾持器4 的底側(cè)，使輔助夾持器88軸向地距離切割頭6。在此實施例中，管子夾緊在切割 頭6的兩側(cè)上。當(dāng)切割未支承的管段時，這一點特別有用。在其它方面，該裝置可 如上所述地操作切割管子，從參照圖1至10所提供的描述中將會理解切割頭6的 結(jié)構(gòu)和操作。
盡管結(jié)合第二實施例的夾持器4描述了輔助夾持器88,但應(yīng)該理解到，輔助 夾持器88也可與第一實施例的夾持器4 一起使用。當(dāng)與第一實施例的夾持器4 一起使用時，輔助夾持器88可在切割頭6的相對側(cè)上附連到夾持器4，這樣，管子 夾緊在切割頭6的兩側(cè)上。或者，輔助夾持器88可在切割頭6的同一側(cè)上附連到 夾持器4，這樣，如第二實施例中那樣，管子雙重夾緊在切割頭的一側(cè)上。如果需 要的話，輔助夾持器88最好在需要時可拆卸地使用。這樣，輔助夾持器88可移去 而便于在難于靠近管子的區(qū)域內(nèi)使用該裝置。然而，應(yīng)該理解到，在某些變體中， 輔助夾持器可以是裝置的一體部分。
根據(jù)本發(fā)明的管子切割裝置為安裝工或管道工設(shè)計，他們需要對家庭、工業(yè)或 農(nóng)業(yè)環(huán)境中現(xiàn)有的系統(tǒng)，或純粹為了建造新的家庭、工廠或農(nóng)場建筑物添加管道。 在需要許多切口且時間緊迫的情況下，該裝置凸顯其優(yōu)點。某些實施例特別適合于 管道接近受到限制或?qū)擂蔚那樾巍＠?，可以預(yù)計，根據(jù)本發(fā)明的裝置在大約40 秒鐘時間內(nèi)就可生產(chǎn)出加工好的合用管端，而與使用傳統(tǒng)方法相比，它所需時間約 為3.75分鐘。此外，管子切割以自動化方式實施，每次都生產(chǎn)出干凈可復(fù)現(xiàn)的切 口。此外，管子切割可結(jié)合附加功能進行，以使一個或兩個切割管端形成斜角，鄰 近于切割端提供管子以干凈、光滑的外表面，或在軸向距離切割端處提供局部的切 割以便除去管子外層或一部分。
根據(jù)本發(fā)明的管子切割裝置也可用于極端情況下的管子切割作業(yè)。業(yè)已發(fā)現(xiàn)， 鋪設(shè)和使用在極端條件和天氣下的管子會暴露在大的溫度波動之下，由于溫度波動 造成管子熱脹冷縮常會引起管道破裂或爆發(fā)泄漏。由于鋪設(shè)管子的環(huán)境惡劣特性， 造成管子維護和修理的諸多問題。這樣的管子可用于輸送油或氣通過北極、亞北極 和其它惡劣的環(huán)境。業(yè)己發(fā)現(xiàn)，管子中包含凱夫拉爾(Kevlar)纖維可減少所需的維 護。然而，管子中包含凱夫拉爾在傳統(tǒng)的切割和連接管子的方法中造成問題。傳統(tǒng) 上，使用了大型剪刀機，它們不切割反而壓碎管子。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明的管子 切割裝置特別適用于切割結(jié)構(gòu)中含有凱夫拉爾的管子。
由于管子切割裝置的操作簡單和快速，且以自動化的方式實現(xiàn)切割，操作者的 輸入很少，所以，已經(jīng)有人建議該管子切割裝置可適用于水下環(huán)境中切割管子。可 以構(gòu)思該裝置容易地設(shè)置有受操作者控制的浮筒，以使管子切割裝置可用來在海底 現(xiàn)場切割管子。在切割開始之前，浮筒可以調(diào)整使管子切割裝置正確地定位在管子 周圍。
本發(fā)明主要對由塑料、樹脂和其復(fù)合材料制成的管子切割進行了描述。應(yīng)該理 解到，管子切割裝置也可用于切割石材、陶土和金屬的管子。
盡管本發(fā)明參照優(yōu)選實施例進行了描述，但應(yīng)該理解到，本發(fā)明不局限于此。
例如，夾持器可包括一個或多個部分，它們可沿徑向方向延伸而打開夾持器，以允 許管子縱向地插入夾持器內(nèi)，而無需將兩部分分開然后合攏而關(guān)閉夾持器并將管子 夾緊就位。該結(jié)構(gòu)允許容納很大范圍中的不同直徑管子，但需要管子有自由端以便 配合到裝置內(nèi)，而示范實施例中夾持器的半殼體使裝置配裝在沒有自由端的管子周 圍。切割頭最好可轉(zhuǎn)動地安裝在管子周圍，以便在管子固定在現(xiàn)場的情況下或從盤 管中切割下一段管子時，允許使用該裝置。然而，對于某些應(yīng)用，可以構(gòu)思管子可 相對于切割頭轉(zhuǎn)動，使切割刀片響應(yīng)于管子轉(zhuǎn)動而推進對管子進行切割。
本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將會明白，在不脫離由附后權(quán)利要求書定義的本發(fā)明 范圍的前提下，可以作出其它的各種修改。還將理解到，本發(fā)明的管子切割裝置可 包括任何實施例單獨地或與任何其它實施例組合的特征，而所有這些結(jié)構(gòu)都認為落 入本發(fā)明范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 管子切割裝置，包括用于接納待切割管子的夾持器以及切割裝置，所述切割裝置和所述管子彼此保持可相對轉(zhuǎn)動而執(zhí)行切割，其中，所述切割裝置的切割深度對應(yīng)于所述切割裝置和管子的相對轉(zhuǎn)動。
2. 如權(quán)利要求1所述的管子切割裝置，其特征在于，所述切割裝置相對于所述管子轉(zhuǎn)動。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的管子切割裝置，其特征在于，驅(qū)動裝置驅(qū)動所述 切割裝置。
4. 如上述權(quán)利要求中任何一項所述的管子切割裝置，其特征在于，所述切割 裝置受控制裝置的控制。
5. 如權(quán)利要求4所述的管子切割裝置，其特征在于，所述控制裝置包括指示 裝置，用于控制所述切割裝置的切割深度。
6. 如權(quán)利要求5所述的管子切割裝置，其特征在于，所述指示裝置響應(yīng)于所 述切割裝置和管子的相對轉(zhuǎn)動推進所述切割裝置朝向待切割的所述管子。
7. 如權(quán)利要求6所述的管子切割裝置，其特征在于，所述切割裝置圍繞所述 管子每轉(zhuǎn)動一周，所述指示裝置就推進所述切割裝置。
8. 如權(quán)利要求6或7所述的管子切割裝置，其特征在于，所述指示裝置包括 用于推進所述切割裝置的凸輪和與棘爪合作的棘輪，所述切割裝置圍繞所述管子轉(zhuǎn) 動時，提供所述凸輪有刻度指示的運動。
9. 如權(quán)利要求8所述的管子切割裝置，其特征在于，所述棘輪構(gòu)造成在所述 棘輪完成一周轉(zhuǎn)動時推進所述切割裝置而完成切割。
10. 如權(quán)利要求4至9中任何一項所述的管子切割裝置，其特征在于，所述 控制裝置包括終止裝置，以在切割完成之后終止所述切割裝置和所述管子的相對轉(zhuǎn) 動。
11. 如權(quán)利要求4至10中任何一項所述的管子切割裝置，其特征在于，所 述控制裝置包括啟動裝置，用于當(dāng)要開始切割時允許所述切割裝置和所述管子的相 對轉(zhuǎn)動。
12. 如權(quán)利要求4至11中任何一項所述的管子切割裝置，其特征在于，所 述控制裝置可操作以在切割完成之后重新設(shè)置所述切割裝置。
13. 如權(quán)利要求4至12中任何一項所述的管子切割裝置，其特征在于，所 述切割裝置偏置離開所述管子，當(dāng)切割完成時，偏置作用使所述切割裝置回撤。
14. 如上述權(quán)利要求中任何一項所述的管子切割裝置，其特征在于，所述切 割裝置包括刀片，所述刀片具有前刃，所述前刃用于基本上橫向于所述管子縱向軸 線切割所述管子。
15. 如權(quán)利要求14所述的管子切割裝置，其特征在于，所述刀片具有后刃， 所述后刃從所述前刃后縮以執(zhí)行附加切割。
16. 如權(quán)利要求15所述的管子切割裝置，其特征在于，所述后刃對所述管 子切割端面提供斜角。
17. 如權(quán)利要求15所述的管子切割裝置，其特征在于，所述后刃軸向地距 離所述前刃產(chǎn)生的切割而在所述管子上提供局部切割。
18. 如上述權(quán)利要求中任何一項所述的管子切割裝置，其特征在于，所述切 割裝置包括剝離刀片，用來從所述管子的外表面除去不規(guī)則部分或雜物。
19. 如上述權(quán)利要求中任何一項所述的管子切割裝置，其特征在于，所述夾 持器可打開以插入/取出待切割的管子，并且在關(guān)閉時夾緊所述管子。
20. 如上述權(quán)利要求中任何一項所述的管子切割裝置，其特征在于，所述夾 持器設(shè)置有調(diào)整裝置，用于夾緊變化直徑的各種管子。
21. 如上述權(quán)利要求中任何一項所述的管子切割裝置，其特征在于，所述切 割裝置包括可轉(zhuǎn)動地支承在所述夾持器上的切割頭。
22. —種切割管子的方法，包括如下步驟將待切割的管子放置在如上述權(quán) 利要求中任何一項所述的管子切割裝置內(nèi)；夾緊所述管子就位；操作所述裝置以切 割所述管子；以及使所述管子切割裝置與切割后的管子脫離。
全文摘要
管子切割裝置(2)，其中，管子夾緊在夾持器(4)內(nèi)，切割頭(6)橫向于管子縱向軸線切割管子。切割頭(6)支承在夾持器(4)上，并可圍繞管子轉(zhuǎn)動以用刀片(38)切割管壁。響應(yīng)于切割頭(6)圍繞管子的轉(zhuǎn)動，指示機構(gòu)(40)徑向地推進刀片(38)。指示機構(gòu)(40)具有蝸形凸輪(44)，其響應(yīng)于棘輪(48)的刻度指示運動可轉(zhuǎn)動而推進刀片(38)，切割頭(6)每完成一圈轉(zhuǎn)動，安裝在夾持器(2)上的棘爪(50)控制著棘輪(48)的運動而推進棘輪(48)。當(dāng)管子被切割后，刀片(38)回撤，刀片(38)具有與蝸形凸輪(44)內(nèi)的凹槽(61)配合的阻擋件(60)，以阻擋棘輪(48)的刻度指示運動并重新設(shè)定切割頭(6)。
文檔編號B23D21/00GK101384393SQ200680050338
公開日2009年3月11日 申請日期2006年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月3日
發(fā)明者本杰明·羅蘭·沃爾特·費默·謝潑德 申請人:本杰明·羅蘭·沃爾特·費默·謝潑德