專利名稱：一種管子集束裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于硬質管子機械化裝卸、運輸和鋪設的裝置。
背景技術：
為了解決管子的機械化裝卸運輸和快速鋪設問題，需要將管子集裝成束，適應機 械化作業(yè)的要求。現(xiàn)有技術是采用布管車來實現(xiàn)管線的快速鋪設問題，一輛布管車上有6米長的 DN150鋼管有54根(6層，每層9根)，重達4. 3噸，6米長的DN100鋼管有150根(10層，每 層15根)，重達6. 3噸(每根42kg)或5. 4噸(每根36kg)。無集束裝置，管子的裝卸和搬 運依靠人力，是一項十分艱難的工作。而在儲存中，管子通常在倉庫中十字交叉層疊堆碼，使用時，管子只能一根一根地 靠人力搬運到運輸車上，再從運輸車一根一根地搬運到布管車上，不僅勞動強度大，更不適 應快速鋪設要求?，F(xiàn)在其它不用布管車鋪設的管子，其物流行業(yè)，也存在節(jié)省儲存空間、實現(xiàn)機械化 裝卸運輸?shù)膯栴}。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就在于針對現(xiàn)在管子存儲和運輸中存在的不足，提供一種鋼管集束 裝置，提高裝卸搬運效率，方便儲存運輸，且能和布管車匹配，實現(xiàn)機械化布管。本發(fā)明實現(xiàn)上述發(fā)明目的采用以下技術方案本發(fā)明設計的管子集束裝置由上梁、下梁、定位隔管和緊固裝置幾部分組成。其中上梁和下梁各有兩根，分別在水平方向相互平行布置，下梁從底部支承住被 集束的最下層管子，上梁從頂部壓住被集束的管子，一根上梁和一根下梁上下平行正對放 置；在所述下梁上表面沿梁的長度方向均勻間距分布有支承管子的管位槽，同樣在上梁下 表面沿梁的長度方向也以同樣的間距均勻分布壓住管子的管位槽；所述定位隔管位于兩層 管子之間，分隔定位各層被集束管子，每層定位隔管平行布置兩根，在所述每根定位隔管的 上下表面沿隔管的長度方向均勻間距分布有定位槽，所述定位槽之間的間距與上梁和下梁 上的管位槽的間距一致。所述上梁和下梁的管位槽以及定位隔管上的定位槽是在梁或管上開出的弧形槽 口上焊接弧形板而形成，所述弧形板的弧度最好為120°。在所述管位槽和定位槽中裝有防 滑墊。所述上梁和下梁最好采用工字梁，定位隔管最好采用方管。所述緊固裝置分別連接在上梁和下梁的端頭之間，拉緊上梁和下梁。所述緊固裝 置由兩根拉桿、雙向棘輪、雙向螺母、連接塊、連接銷和U形鉤組成，所述兩根拉桿一端分別 與雙向螺母連接，雙向螺母再通過雙向棘輪連接，雙向棘輪帶常規(guī)的鎖止結構，靠近上梁的 拉桿的上端通過連接塊和連接銷連接上梁，靠近下梁的拉桿的下端通過U形鉤連接下梁。采用本集束裝置，可以通過定位隔管將管子分層布置并可靠定位，通過下梁支承所有管子，并通過上下梁和緊固裝置將管子集束在一起，形成一個整體。該裝置既能方便地 將鋼管集束，又能方便地將管子拆出集束裝置；既能在倉庫中將管子集束儲存，又能整裝整 卸運輸裝卸；既能與布管車直接匹配，實現(xiàn)機械化布管，又能適應人工布管的需要。按照這 種技術，依據(jù)各種管子尺寸，還能設計滿足相應要求的管子集束裝置。該集束裝置結構簡單、使用方便、可重復使用，能在倉庫或野外，不需要借助其它 設備方便地用人力或機械將管子集裝成束。尤其是可以直接吊裝到布管車上進行布管，省 去了人工一根一根的裝車工序，從而大大提高管子的鋪設效率。


圖1是本集束裝置將管子集束的結構示意圖；圖2是定位隔管的結構示意圖；圖2A是圖2中的定位槽的局部示意圖；圖3是緊固裝置的結構示意圖；圖4是圖3中緊固裝置的拉桿與上下梁連接的結構示意圖；圖5是下梁的結構示意圖；圖6是上梁的結構示意圖。
具體實施例方式以下是一個配合布管車的集束裝置的具體例子并結合附圖詳細說明本發(fā)明的結 構1、集束裝置技術指標1. 1 自重上梁26kg、下梁39kg、拉桿4. 2kg/根、隔離定位裝置IOkg/根。每個集束裝置總 自重約為250kg。1. 2力學機械性能力學機械性能鋼管最大凈重63000N，最大起吊加速度lm/s2，下梁最大撓度 6. 8mm，上梁最大撓度16. 1mm，拉桿最大應力37MPa，螺紋最大應力12MPa。2、結構參見圖1，該集束裝置主要由四部分組成上梁1，定位隔管2，緊固裝置3，下梁4。各組件的設計如下2. 1定位隔管，結合圖2和圖2A 根據(jù)布管車的需要，被集束管子(DN100)需要按每層15根、共10層的方式排放。 ■100管子槽頭直徑113mm，管身直徑102mm，兩根鋼管槽頭間的水平距離為37mm、垂直間距 9mm，鋼管管身水平間距為42mm、垂直間距20mm。本裝置是在各層管子之間放置兩根平行定位隔管2，采用水平定位方式，即按布管 車上管間的水平間距在定位隔管2上設計出相應的定位槽21，使管子在自重的壓力下固定 在定位槽21中。定位隔管材料的選取可以是木材、橡膠和方管。木制隔板容易加工，重量較輕，價 格便宜，但受潮容易變形，造成管子之間的左右前后滑移，且經過長時間的日曬雨淋，強度
4降低、彈性減弱，甚至損壞。軟橡膠彈性好，可以很好的保護管子不受磨損，但是容易受溫度 的影響，變形較大，不能很好的給管子定位。硬橡膠雖然定位準確，本身也不易變形，但是質 脆，特別是在氣溫較低的情況下容易折斷。且澆注橡膠隔管造價較高。而方管是型材，性能 穩(wěn)定，使用壽命長，耐候性好。因此比較這三類材料的性能，最好選擇方管作為制作定位隔 管的材料。我們設計選定的定位隔管，其方管的邊長為50mm，定位槽的水平間距150mm，垂 直間距14mm。在定位隔管的上下表面先切割出弧形槽，再焊接內徑與被集束的鋼管外徑 (Φ102)完全相同的鋼管(Φ108厚3mm)的三分之一圓弧，作為水平定位弧板211，形成定 位槽21，實現(xiàn)鋼管水平方向的準確定位。同時管子在自身重力作用下，穩(wěn)定地固定在圓弧 上。同時，為增大摩擦，防止鋼管的縱向滑移，在定位弧板211上扣合料橡膠防滑墊212。該 設計的優(yōu)點是管子之間無直接接觸，管子與定位隔管之間是面接觸，增大了管子的受力面 積，能有效防止管子的變形和降低管子的磨損。2. 2緊固裝置，參見圖3和圖4:管子集束后要在上下梁之間對管子進行緊固。采用雙向棘輪33、雙向螺母32、拉桿31 —起共同組成集束裝置的緊固部件3。雙 向棘輪33與雙向螺母32聯(lián)結，兩雙向螺母32再與兩端的拉桿31聯(lián)結。兩根拉桿31再分 別連接上梁1和下梁4，在起吊裝車的過程中承受著管子的全部重量，并在起吊裝車過程中 考慮管子上升的加速度，我們選取了 20號圓鋼作為拉桿31的材料。上述緊固部件3，雙向棘輪33在其自身取力扳手的驅動下可以連續(xù)地順時針或逆 時針旋轉，完成緊固部件3的松緊工作。該設計的最大優(yōu)點就是可以不使用扳手等任何附 加工具，完成集束工作。且雙向棘輪帶止鎖功能，能防止集束后的管束在運輸過程中松開。由于機械化布管是從下到上取管，而人工布管是從上到下取管，為兼顧兩種布管 方式的需要，拉桿31與上梁1采用連接塊34和連接銷35實現(xiàn)連接，與下梁4用U形鉤36 鉤住下梁上的缺口 5，參見圖1。2. 3下梁，參見圖5DN100管子單根重量有36kg和42kg兩種，每束集裝150根，兩種集裝成束的管子 重量分別重達5. 4噸和6. 3噸。在整束裝車的過程中，管子的全部重量集中承壓在兩根下 梁上，因此下梁的選取必須能夠承受較大的應力，經過對幾種材料的比較和理論計算，我們 選擇了型號為12. 5的工字梁，在下梁4的上面先切割出弧形槽，再焊接內徑與被集束鋼管 外徑(Φ102)完全相同的鋼管(Φ108厚3mm)的三分之一圓弧即120°的定位弧板，形成管 位槽41，實現(xiàn)鋼管水平方向的準確定位，同時利用重力完成鋼管的豎直方向對齊。并在管位 槽41中扣合橡膠防滑墊，既可以防止下梁和管子之間的直接磨損，還將上梁和下梁緊固力 均勻分配到管子上，防止鋼管的橫向和縱向滑移。下梁4的總長為2370mm，2. 4上梁，參見圖6考慮到上梁1承受的彎矩遠小于下梁且可調，我們選用10號工字梁使用。上梁1 的設計總長為2370mm，上梁1上的管位槽的結構與下梁上的結構一樣，這里不再進一步說 明。該裝置采用的關鍵技術是一體化設計技術和系統(tǒng)優(yōu)化技術。1. 一體化設計技術
1. 1具有較好的可撤裝性采用活動連接技術，即拉桿與上梁之間的連接采用銷連結方式，與下梁之間采用U 形鉤方式連接，能方便上、下梁之間的連接和撤散，人工布管時采用從上方拔出插銷抽出上 梁，從上到下取出鋼管，機械布管時，從下方拔出U形鉤抽出下梁，從下到上取用鋼管。上梁、下梁、拉桿均可組合拆裝，還能方便互換和維修。1. 2具有較好的環(huán)境適應性將用于旋緊或旋松緊固螺母的取力扳手于棘輪設計為一體，既可避免扳手的散 失，又可以省去附加工具。連接拉桿與拉桿上下梁的插銷采用螺紋螺母結構，拆下后仍能保證插銷于連接塊 為一體，能有效避免插銷小件的遺失。將配件固定在集束裝置上，成為一個整體，提高了裝置的使用的方便性。降低了對 環(huán)境的要求。2系統(tǒng)優(yōu)化技術2. 1定位精確化布管車對鋼管的水平定位和豎直對齊有較嚴格的要求，否則集束后的鋼管不能順 利到達布管車的對應位置。本裝置采用在下梁、上梁和定位隔管上均焊接定位弧(內徑與 野戰(zhàn)輸油鋼管外徑(Φ102)完全相同的Φ 108厚3mm鋼管的用三分之一圓弧)，形成定位 槽，使定位弧與管子密合，利用大小適中的120度圓心角，完成了水平方向準確可靠定位， 同時以下梁上的定位槽為基準，利用重力完成了豎直方向對齊。在定位弧上扣合橡膠墊，避 免橫向和縱向滑移。上梁、下梁和水平定位隔管三位一體，共同達成水平定位功能。2.2自重最優(yōu)化減輕自重不僅能節(jié)省材料和制造費用，同時還能方便使用，但是，力學機械性能會 隨之降低。本裝置在設計時采用整體優(yōu)化的思路，利用材料力學原理，通過理論計算，合理 選用不同規(guī)格、不同形狀的材料，保證各部分具有相近的安全系數(shù)。最優(yōu)化設計，在確保安 全性能的同時，使裝置的總自重較輕。2. 3工藝合理化在設計各部件的結構時，不僅考慮使用的方便性、力學機械性能的可靠性，同時也 充分考慮了工藝上的可行性。拉桿、起吊環(huán)與上梁的連接均采用焊接，為方便焊接、提高焊 接質量，均選擇坡口滿焊的方式。對焊接后的所有組件進行鍍鋅處理，提高防銹性能。
權利要求
一種管子集束裝置，其特征在于其由上梁、下梁、定位隔管和緊固裝置組成；所述上梁和下梁各有兩根，分別在頂面和底面水平方向相互平行布置，下梁從底部支承被集束的管子，上梁從頂部壓住被集束的最上層管子，上梁和下梁分別與緊固裝置連接；上梁和下梁沿長度方向上均勻間距分布有橫向定位管子的管位槽；所述定位隔管分布于兩層管子之間，每根的上下表面沿隔管的長度方向均勻間距分布有定位管子的定位槽，所述定位槽的間距與上梁和下梁上的管位槽的間距一致；所述緊固裝置連接在上梁和下梁的端頭之間，起到拉緊上梁和下梁的作用。
2.根據(jù)權利要求1所述的管子集束裝置，其特征在于所述緊固裝置由兩根拉桿、雙向 棘輪、雙向螺母、連接塊、連接銷和U形鉤組成，所述兩根拉桿一端分別與雙向螺母連接，雙 向螺母再通過雙向棘輪連接，雙向棘輪帶鎖止結構，靠近上梁的拉桿的上端通過連接塊和 連接銷連接上梁，靠近下梁的拉桿的下端通過U形鉤連接下梁。
3.根據(jù)權利要求1所述的管子集束裝置，其特征在于在所述管位槽和定位槽中裝有 防滑墊。
4.根據(jù)權利要求1所述的管子集束裝置，其特征在于所述上梁和下梁的管位槽以及 定位隔管上的定位槽是由在梁或管上開出的弧形槽口上焊接弧形板而形成。
5.根據(jù)權利要求1所述的管子集束裝置，其特征在于所述弧形板的弧度為120°。
6.根據(jù)權利要求1所述的管子集束裝置，其特征在于所述上梁和下梁采用工字梁，定 位隔管采用方管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種管子集束裝置，其由上梁、下梁、定位隔管和緊固裝置組成。所述上梁和下梁各有兩根，分別在頂面和底面水平方向相互平行布置，下梁從底部支承被集束的最下層管子，上梁從頂部壓住被集束的管子，上梁和下梁分別與緊固裝置連接；上梁和下梁沿長度方向上均勻間距分布有定位管子的定位槽。所述定位隔管分布于兩層管子之間，每根的上下表面沿隔管的長度方向均勻間距分布有定位管子的定位槽，所述定位槽之間的間距與上梁和下梁上的管位槽的間距一致。所述緊固裝置連接在上梁和下梁的端頭之間，起到拉緊上梁和下梁的作用，緊固裝置由拉桿、雙向棘輪、雙向螺母等組成。該集束裝置結構簡單、使用方便、可重復使用，能在倉庫或野外不需要借助其它設備方便地用人力或機械將管子集裝成束，實現(xiàn)機械化裝卸、搬運，能與布管車匹配。
文檔編號B65D85/20GK101905785SQ20101023947
公開日2010年12月8日 申請日期2010年7月28日 優(yōu)先權日2010年7月28日
發(fā)明者姚曉玲, 張銓中, 朱霞, 楊建勇, 趙萍, 陳俊斌, 馬武彪 申請人:中國人民解放軍后勤工程學院