專利名稱：用于制造優(yōu)選用于離岸式風(fēng)能設(shè)備的超重的管接頭的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于簡(jiǎn)單地、成本有利地制造在離岸式風(fēng)能設(shè)備中的超重的管衍架結(jié)構(gòu)、管結(jié)構(gòu)和圓錐結(jié)構(gòu)的部件的方法。
背景技術(shù)：
離岸式風(fēng)能設(shè)備的承重結(jié)構(gòu)和地基結(jié)構(gòu)在各種情況下被實(shí)施為焊接的鋼結(jié)構(gòu)或混泥土結(jié)構(gòu)。例如在GB2182375中描述了混泥土地基結(jié)構(gòu)。DE 102008003647描述了一種漂浮的混合結(jié)構(gòu)，在該混合結(jié)構(gòu)中鋼制衍架部件與
混泥土容器件組合。焊接的鋼結(jié)構(gòu)典型地以管衍架或箱式結(jié)構(gòu)的形式實(shí)施。一種作為箱式結(jié)構(gòu)的地基結(jié)構(gòu)是文獻(xiàn)DE202004020720U1的主題，該箱式結(jié)構(gòu)由η角的支撐架組成。管衍架由于其連續(xù)地彎曲的表面而在防腐蝕和迎流阻力方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，這特別是在離岸應(yīng)用中會(huì)起作用。問(wèn)題是管衍架桿彼此間的連接設(shè)計(jì)。該連接幾乎完全通過(guò)焊接實(shí)行。文獻(xiàn)ΕΡ2067914描述了一種格柵結(jié)構(gòu)形式的管衍架結(jié)構(gòu)。直徑比較小的管這樣地接合成一個(gè)對(duì)稱的衍架，使得顯著地減少了連接點(diǎn)、即所謂的節(jié)點(diǎn)的幾何多樣性。節(jié)點(diǎn)是預(yù)制的并且在施工現(xiàn)場(chǎng)借助簡(jiǎn)單的圓焊縫與鄰近的管連接。由此能夠?qū)崿F(xiàn)在節(jié)點(diǎn)內(nèi)部載荷最大的區(qū)域中沒有焊縫延伸。還實(shí)現(xiàn)焊縫可以借助軌道焊接方法自動(dòng)化地或者至少機(jī)械化地制造。節(jié)點(diǎn)本身不是獨(dú)特件、而是標(biāo)準(zhǔn)件，具有接合面和預(yù)準(zhǔn)備的焊池襯墊并且可以在其幾何形狀、其橫截面及其壁厚方面精確地與存在的力相協(xié)調(diào)。將這類節(jié)點(diǎn)制成為鑄造結(jié)構(gòu)是容易想到的。這在文獻(xiàn)DE2519769中被提出。幾乎任意多的管軸線可以相交于一個(gè)點(diǎn)，而在鄰近的管之間不出現(xiàn)干涉。鑄造的節(jié)點(diǎn)的缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)靈活性小。由于所需的鑄造模型、無(wú)益的鑄模、比較費(fèi)時(shí)的生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)的節(jié)點(diǎn)制造僅在類似批量的制造中可行。節(jié)點(diǎn)不能現(xiàn)場(chǎng)制造并且必須從鑄造車間運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，這限制了其最大尺寸。節(jié)點(diǎn)制造的另一種可能性在GB2205915中描述。一個(gè)平的板材在凹模中首先被U 形地成形。然后通過(guò)芯棒在另一個(gè)凹模中獲得外翻部，該外翻部被打孔和切邊并且形成桿連接。ΕΡ0195063也描述了一種類似的解決方案。在該文獻(xiàn)中指出，在每個(gè)工作步驟之間需要熱處理。還提出，即便對(duì)于這些工作步驟的一部分而言構(gòu)件也要置于加熱的狀態(tài)中。借助這種的節(jié)點(diǎn)制造成功得到從節(jié)點(diǎn)至管接頭的連續(xù)的、少缺口的過(guò)渡。根據(jù)DE 1072581將該過(guò)程描述為車軸頸。構(gòu)件中的力線不被中斷，力流不受干擾。過(guò)渡區(qū)域可以圓錐形地設(shè)計(jì)。與鑄造的節(jié)點(diǎn)相比結(jié)構(gòu)約束更多地有效，因?yàn)樾枰獙ｉT成形的模具和機(jī)器來(lái)施加成形力。對(duì)于每個(gè)交角以及對(duì)于每個(gè)接頭直徑需要其它的模具和芯棒。車軸頸的制造是強(qiáng)烈展現(xiàn)手工藝的活動(dòng)，機(jī)械化或自動(dòng)化看來(lái)是幾乎不可能的。相反總是需要人工的適配工作。管直徑越大，制造越困難。管節(jié)點(diǎn)可以設(shè)計(jì)成純粹的焊接連接。出發(fā)點(diǎn)是在各種情況下具有不同直徑的兩個(gè)圓柱形管段，它們從一個(gè)確定的直徑開始不能再無(wú)縫地軋制，而是由滾圓的板材制成，該滾圓的板材通過(guò)縱向焊縫成形為圓柱、即所謂的管段。直徑較小的、參與連接的管在其端部上具有被稱為穿透輪廓、切割輪廓或鞍形輪廓的形狀。該輪廓的計(jì)算基于空間三角學(xué)在使用計(jì)算機(jī)的情況下是比較簡(jiǎn)單的并且也可以由任何現(xiàn)代的CAD系統(tǒng)執(zhí)行。為了制造該輪廓，通常使用熱切斷方法，例如氣割和等離子切割。在鋼處理工業(yè)中廣泛流行的是人工地執(zhí)行氣割或等離子燃燒器，其方式是部分地借助靠模劃出或者沖眼出鞍形輪廓并且工人手動(dòng)地沿著該軌跡操控燃燒器。以該方式自然不能制造出平整的切口側(cè)沿和定義的倒角形狀。使用管氣割機(jī)是用于制造鞍形輪廓的現(xiàn)有技術(shù)。管在該機(jī)器中被一個(gè)旋轉(zhuǎn)單元以程序控制的方式旋轉(zhuǎn)并且與位于12點(diǎn)鐘位置的、沿著管軸線以程序控制的方式運(yùn)動(dòng)的燃燒器配合作用形成鞍形輪廓。高效的管氣割機(jī)，例如在 EP180738中描述的技術(shù)方案除了制造鞍形輪廓外也能夠?qū)崿F(xiàn)所謂的焊縫預(yù)加工部的制造。 焊縫預(yù)加工部用于在兩個(gè)要連接的管之間創(chuàng)造V形坡口，該坡口在裝配時(shí)用焊接金屬填滿并且兩個(gè)管彼此間的不可拆卸的連接導(dǎo)致形成管節(jié)點(diǎn)。D擬66144描述了一種方法，在制造大標(biāo)稱寬度的管彎頭時(shí)步驟顛倒，S卩將外殼面展開到一個(gè)平面中，然后由板材切割出該平的切口形狀并且通過(guò)手工藝器件將該毛坯形狀成形為一個(gè)管彎頭。適配工作必然是需要的，因?yàn)閺膸缀斡^點(diǎn)看管彎頭構(gòu)成一個(gè)環(huán)面并且由此構(gòu)成一個(gè)二維彎曲的構(gòu)件，該構(gòu)件僅允許以近似方式展開。該方法忽視了板厚和軋制時(shí)的塑性變形。風(fēng)能設(shè)備的越來(lái)越大的尺寸要求具有極限尺寸的基礎(chǔ)和承重結(jié)構(gòu)。該基礎(chǔ)和承重結(jié)構(gòu)的零件由于其質(zhì)量并且由于其尺寸而不適合公路運(yùn)輸。整個(gè)加工必須在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，所有必須的機(jī)器和設(shè)備必須在該現(xiàn)場(chǎng)可供使用。這在鞍形輪廓的制造方面是特別昂貴的。人工制造由于構(gòu)件的尺寸和存在的質(zhì)量要求而被排除在外。而管氣割機(jī)必須對(duì)于需要的管直徑進(jìn)行設(shè)計(jì)，由此執(zhí)行起來(lái)非常費(fèi)勁并且構(gòu)成一個(gè)明顯的成本因素。管氣割機(jī)不適合圓錐形的構(gòu)件、例如離岸式風(fēng)車和岸上式風(fēng)車的柄軸的切割。發(fā)明任務(wù)本發(fā)明的任務(wù)是提供一種用于制造超重的管結(jié)構(gòu)的部件的方法，使得滿足在配合精度、焊縫質(zhì)量、連接部位上的切口效應(yīng)和疲勞強(qiáng)度方面對(duì)風(fēng)能行業(yè)的新的且非常嚴(yán)格的要求。提高部件制造的經(jīng)濟(jì)性也是本發(fā)明的任務(wù)，其方式是，半成品的運(yùn)輸被簡(jiǎn)化或者說(shuō)只有當(dāng)部件的制造可通過(guò)在鋼處理企業(yè)中通常存在的設(shè)備總和實(shí)現(xiàn)時(shí)才被允許，并且舍棄了管氣割機(jī)的使用。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明該任務(wù)按照權(quán)利要求1的特征解決。首先創(chuàng)建構(gòu)件的三維計(jì)算機(jī)模型，包括在兩個(gè)相交構(gòu)件的連接部位上的從焊接技術(shù)的角度優(yōu)化的焊縫預(yù)加工部。該焊縫預(yù)加工部必須這樣地實(shí)施，即整個(gè)構(gòu)件橫截面通過(guò)對(duì)接焊縫與配對(duì)元件連接。這些配對(duì)元件中一個(gè)為此含有構(gòu)造為V形坡口或K形坡口的焊縫預(yù)加工部。幾何結(jié)構(gòu)條件(直徑比、配對(duì)元件軸線的交角等)在不利的情況下要求焊縫預(yù)加工部也必須相對(duì)配對(duì)元件的內(nèi)側(cè)實(shí)施。作為3D模型存在的構(gòu)件借助幾何學(xué)和機(jī)械結(jié)構(gòu)學(xué)的計(jì)算并且在軋制工藝變化過(guò)程的知識(shí)下以迭代過(guò)程轉(zhuǎn)換成一個(gè)平整的、板狀的具有變化倒角的切口側(cè)沿的構(gòu)件模型。 此外，該3D模型(Mep_0)根據(jù)

圖1首先通過(guò)顯式的幾何變換以反變換的方式轉(zhuǎn)換成一個(gè)被稱為切口形狀的2D模型(Step_l)。反變換指的是，變換方向與制造流程相反地進(jìn)行。相應(yīng)地，正變換在此指的是，變換方向與制造流相同。切口形狀是一個(gè)具有不垂直于構(gòu)件平面延伸的切口側(cè)沿的平整構(gòu)件，該切口側(cè)沿由Mep_0的3D模型的切口輪廓的倒角變化曲線得出。但是該切口形狀首先不考慮材料在軋制時(shí)的塑化的影響。在該構(gòu)件模型的周圍找到一個(gè)外接矩形并且該構(gòu)件模型通過(guò)保持橋和連接條與該外接矩形錨定，就像位于3D模型的可能存在的切口和孔中的剩余材料同時(shí)以相同的方式與該切口形狀連接一樣6tep_2)。這形成一個(gè)稱為管件的矩形板材件，該矩形板材件具有至少一個(gè)封閉的切口輪廓，該切口輪廓通過(guò)保持條和連接橋中斷?；谠跇?gòu)件上使用的鋼配料的材料特性(其優(yōu)選通過(guò)拉伸試驗(yàn)獲得)并且在使用數(shù)學(xué)方法例如廣泛使用的有限元方法(FEM)的條件下，在考慮軋制技術(shù)的參數(shù)(如使用三或四輥彎曲機(jī)或者多邊形翻鋼機(jī)、軋輥直徑或者棱邊半徑、軋制步驟的數(shù)量、軋輥內(nèi)襯等等)的情況下該管件作為正變換(Step_3)被反算回三維的模型(Mep_4)并且求出該模型與乂印_0的3D模型的幾何差(Step_5)。如果乂印_0的模型與乂印_4的模型之間的幾何差小于行業(yè)常見的幾何公差，則可以中斷迭代過(guò)程并且乂印_2的管件可以被轉(zhuǎn)移到機(jī)器程序中并且被切割出6tep_8)，該幾何公差憑經(jīng)驗(yàn)在1至3mm之間。然后，該管件被軋制到其三維的形狀，該三維的形狀通常是一個(gè)圓柱，但是也可以是一個(gè)圓錐。該管件然后在其縱向方向上被定位焊接(乂印_10)。在最后的工藝步驟中人工地通過(guò)切斷連接條和保持橋來(lái)分離出切口形狀(乂印_11)，接下來(lái)的是常見的焊接技術(shù)的進(jìn)一步處理。在相反的情況下，通過(guò)數(shù)字?jǐn)?shù)學(xué)的方法，例如試位法獲得偏移值，這些偏移值被加到的切口形狀的切口輪廓的每個(gè)點(diǎn)上(Step_7)。以乂印_2重新開始該迭代過(guò)程。在目前的現(xiàn)有技術(shù)中，乂印_3中的計(jì)算程序(即正變換)對(duì)計(jì)算要求極高，需要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出個(gè)人計(jì)算機(jī)的常見工作能力的計(jì)算效率并且盡管如此仍需要以小時(shí)為數(shù)量級(jí)的計(jì)算時(shí)間。這對(duì)于實(shí)際應(yīng)用是十分不利的。因此還提出創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)不僅裝滿剛剛描述的數(shù)學(xué)計(jì)算的結(jié)果而且裝滿來(lái)自軋制的實(shí)際應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)值和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并且在專家數(shù)據(jù)庫(kù)的意義上不斷地用新的且改進(jìn)的數(shù)據(jù)材料更新和改進(jìn)。根據(jù)切口形狀的幾何結(jié)構(gòu)相似性、壁厚、二維延展尺寸和彎曲半徑，可以由該數(shù)據(jù)庫(kù)獲得偏移值，這些偏移值為了精細(xì)化而通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)學(xué)方法被中間插補(bǔ)，這些偏移值被加到乂印_1的切口形狀上并且在圖1中描述的迭代至 Step_7)通過(guò)迭代步驟的減小而被縮短或者甚至變得完全多余。該數(shù)據(jù)庫(kù)被離線地創(chuàng)建、即在該方法的工業(yè)使用之前創(chuàng)建，并且在線地、即在工業(yè)實(shí)踐中連續(xù)使用時(shí)從該數(shù)據(jù)庫(kù)中僅調(diào)用偏移值并且有選擇地加到3D模型本身上或者加到由該3D模型通過(guò)顯式的幾何變換計(jì)算出的切口形狀上。這得到一種根據(jù)圖2的簡(jiǎn)化的、節(jié)省時(shí)間和成本的計(jì)算程序。關(guān)于所使用的附圖標(biāo)記的總覽1數(shù)據(jù)庫(kù)
2桅桿段3框4縱向焊縫5框開口6三維的切口側(cè)沿7圓柱形地成形的板材段8二維的板材段9經(jīng)變換的切口側(cè)沿10連接條
11廢料部分
12主管
13
14接管
15人
16焊縫預(yù)加工部
17換向點(diǎn)
18板形件
19切口側(cè)沿
20矩形的板材段
21管軸線
22圓焊縫
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的其它設(shè)計(jì)方案應(yīng)當(dāng)借助下面舉出的實(shí)施例進(jìn)一步闡述。根據(jù)圖3的第一實(shí)施例示出一個(gè)在風(fēng)能設(shè)備的圓錐形的桅桿段2與比較厚壁的、 橢圓形的框3之間的穿透部。該框3包圍一個(gè)門開口并且補(bǔ)償桅桿段橫截面的削弱。框3 是一個(gè)由板材軋制的、以縱向焊縫4封閉的橢圓并且自然具有顯著的公差?？?被插入到桅桿段2的框開口 5中，然后通過(guò)焊接與該桅桿段材料鎖合地連接?？?與桅桿段2的焊接通過(guò)對(duì)接焊縫實(shí)現(xiàn)，該對(duì)接焊縫構(gòu)造為在框3與桅桿段2 上的為該框3制造的框開口 5之間的HV焊縫。為此在桅桿段2的該開口上構(gòu)造一個(gè)三維的切口側(cè)沿6。傳統(tǒng)的制造流程在于用人工的手工藝方法來(lái)軋制桅桿段、在該段上繪出投射的框形狀以及切割和焊縫預(yù)加工?？蛇_(dá)到的配合精度自然很低，為此的時(shí)間耗費(fèi)很高。出于可接近性、存在的公差和惡劣的制造環(huán)境的原因，無(wú)法實(shí)行將工業(yè)機(jī)器人用于切割出框開口 5。相反根據(jù)上述方法測(cè)量該框3的真實(shí)的橫截面形狀，在CAD系統(tǒng)中作為平的輪廓建模，放置到圓柱形或圓錐形的段上并且計(jì)算出包括焊縫預(yù)加工部在內(nèi)的穿透部。該工藝步驟可簡(jiǎn)單且快速地執(zhí)行。桅桿段2具有這樣大的直徑，以至于它在各種情況下不是由一個(gè)單個(gè)的、而是大量的板材通過(guò)縱向焊縫4和圓焊縫22接合而成?？蜷_口 5應(yīng)當(dāng)這樣放置在桅桿段上，即為了避免焊縫交叉該框開口完全由一個(gè)板材段包圍。
該段根據(jù)圖4通過(guò)顯式的幾何變換轉(zhuǎn)換為一個(gè)平的部件，即二維的板材段8，包含一個(gè)經(jīng)變換的切口側(cè)沿9。該二維的板材段8根據(jù)圖5設(shè)有連接條10，使得廢料部分11與二維的板材段8保持連接。這些連接條10優(yōu)選接合在經(jīng)變換的切口側(cè)沿9的這樣的部位上，在那里在彎曲時(shí)產(chǎn)生的比較應(yīng)力形成一個(gè)最大值。由數(shù)據(jù)庫(kù)1獲得補(bǔ)償在軋制時(shí)的塑性變形效果的幾何偏移值。這些偏移值被連接到平的構(gòu)件上并且由此使該構(gòu)件的理想的幾何形狀失真，如圖6以純定性方式并且以極大的比例夸大方式表示的那樣。然后將該段成形為一個(gè)殼，這可以在三或四輥彎曲機(jī)中、在翻鋼機(jī)中或者也在鍛模中進(jìn)行，其中，成形工藝在種類和流程(所用機(jī)器的種類、內(nèi)襯的程度、軋輥直徑等)方面必須與數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)定值相符。在最后的加工步驟中，在成形工藝之后人工地打開連接條10，例如在使用角磨機(jī)或者手動(dòng)切割燃燒器的情況下打開連接條，以及在需要時(shí)再加工并且打磨。根據(jù)圖7的第二實(shí)施例示出作為兩個(gè)直徑非常大的管的連接部的超重管節(jié)點(diǎn)的制造。為了說(shuō)明，在圖7中示出了一個(gè)成年人15。在此，在鋼結(jié)構(gòu)中常見的方法是，兩個(gè)參與管節(jié)點(diǎn)的管中的直徑較大的管(即主管1 保持不被加工，較小的管(即接管14)在布爾運(yùn)算“差”的意義上從主管被切去，然后為了裝配被放置到主管12上。主管和接管14的連接通過(guò)焊接發(fā)生，為此在接管14上安設(shè)用于對(duì)接焊縫的焊縫預(yù)加工部16。在被兩個(gè)管、 即主管12和接管14包圍的鈍角區(qū)域中，焊縫預(yù)加工部位于接管14的外側(cè)并且在換向點(diǎn)17 處跳躍到接管14的內(nèi)側(cè)。接管14在主管12上的連接以及在換向點(diǎn)17上從管外側(cè)跳躍到管內(nèi)側(cè)的焊縫預(yù)加工部16的設(shè)計(jì)通過(guò)專門的、基于幾何學(xué)的軟件快速地且簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)，但是也可以然而極其耗時(shí)地在三維CAD系統(tǒng)中逐點(diǎn)地求出。在接下來(lái)的步驟中，根據(jù)圖8將接管14的外殼面以顯式的幾何變換轉(zhuǎn)換成具有不平整的切口側(cè)沿19的板形件18。由于該接管14的尺寸很大，該板形件18不能由一個(gè)單個(gè)板材、而是必須由多個(gè)矩形的板材段20制成。此外，根據(jù)圖9這些板材段20這樣布置在板形件18上，即這些板材段20的兩個(gè)棱邊與管軸線21平行。它們也被這樣地布置，即避免焊縫交叉。切口側(cè)沿19應(yīng)當(dāng)這樣地插入到各個(gè)板材段20中，即它們分別與板材段20的兩個(gè)彼此相對(duì)的棱邊相交，但是盡管如此廢料材料的數(shù)量份額仍保持最小。對(duì)于每個(gè)板材段20由數(shù)據(jù)庫(kù)1獲得偏移值并且加到切口側(cè)沿19的點(diǎn)上。這至少對(duì)于每個(gè)板材段20的四個(gè)角點(diǎn)發(fā)生。切口側(cè)沿19的點(diǎn)的偏移值在沒有顯式地由數(shù)據(jù)庫(kù)1獲得的參數(shù)的情況下基于相鄰的偏移值直線地或者以樣條曲線插補(bǔ)。偏移值使每個(gè)板材段20的矩形形狀失真，但是以比板材段20的尺寸的程度失真。包含切口側(cè)沿19的部分的板材段20的由切口側(cè)沿的劃分通過(guò)插入連接條10這樣地被消除，使得連接條被插入到比較應(yīng)力最大的部位上。它們也可以在每個(gè)板材段20的外輪廓的區(qū)域中以這樣的形狀插入，使得外輪廓不被中斷。目前完全在計(jì)算機(jī)工位上處理的數(shù)據(jù)在下一個(gè)步驟中以標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)格式、例如 DSTV 格式(Standardbeschreibung von Stahlbau-Teilen fur die NC-Steuerung[XNC],Empfehlungen des DSTV-Arbeitsausschusses IT，第9期，2006年11 月)轉(zhuǎn)移到切割機(jī)中并且被切割出。該切割機(jī)必須具有至少四個(gè)數(shù)控軸，其中兩個(gè)用于燃燒器的定向。如果板材段20被切割出，那么它們被軋制到接管14的半徑，其中，該軋制必須根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)1的在所用的軋機(jī)及其參數(shù)(軋輥直徑、軋輥內(nèi)襯等)方面的預(yù)定值進(jìn)行。然后，經(jīng)軋制的板材段20彼此間通過(guò)縱向焊縫4和圓焊縫22連接成接管14并且將該接管與主管12沿著焊縫預(yù)加工部16連接。
本發(fā)明的解決方案的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的解決方案的優(yōu)點(diǎn)在于避免了使用管氣割機(jī)。該機(jī)器費(fèi)用高并且極少被容器工人或者設(shè)備工人經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，特別是當(dāng)它對(duì)于在此考慮的構(gòu)件尺寸被設(shè)計(jì)時(shí)。服務(wù)企業(yè)的利用要求將圓柱形的管段運(yùn)輸至服務(wù)提供商然后運(yùn)回到制造企業(yè)。為此所需的運(yùn)輸費(fèi)用很高，公路運(yùn)輸由于該尺寸甚至可能被排除。根據(jù)本發(fā)明的解決方案，僅需要那些對(duì)于所述構(gòu)件的實(shí)現(xiàn)始終必須的機(jī)器，即一方面具有用于燃燒器擺動(dòng)的倒角組件的氣割機(jī)，另一方面用于制造管段和殼的軋機(jī)。所有的加工步驟，從板材直到最終完成的管接頭，可以在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。適配工作可更容易執(zhí)行，因?yàn)樵谘b配時(shí)僅需要搬動(dòng)單個(gè)的、質(zhì)量比較輕且容易搬動(dòng)的殼，而不是整個(gè)接管。
權(quán)利要求
1.用于制造超重的管接頭的方法，該管接頭由兩個(gè)在其軸線上交叉的、設(shè)有圓柱形、圓錐形或橢圓形外殼面的配對(duì)元件組成，即框C3)和桅桿段( 或者主管(1 和接管(14)， 其中，這些配對(duì)元件中的一個(gè)具有圓柱或圓錐形狀并且出現(xiàn)穿透部，其特征在于，創(chuàng)建一個(gè)三維的計(jì)算機(jī)模型，在該計(jì)算機(jī)模型中這些配對(duì)元件這樣地接合，即從焊縫看去它們環(huán)繞地、彼此線形地接觸并且通過(guò)該配對(duì)元件交替地相對(duì)構(gòu)件外側(cè)或構(gòu)件內(nèi)側(cè)形成一具有恒定的焊縫張角且具有至少40°的數(shù)值的V形坡口，但同時(shí)切割方法在最大可制造的45°倒角方面的技術(shù)極限不被超過(guò)；其上成形有V形坡口的配對(duì)元件由三維的計(jì)算機(jī)模型通過(guò)顯式的幾何變換轉(zhuǎn)換成一平整的板形的切口形狀，即具有相對(duì)于板材表面不垂直地延伸的切口側(cè)沿的板形件(18)， 使得所述切口側(cè)沿(19)作為彼此緊密相鄰的點(diǎn)的列表存在，這些點(diǎn)通過(guò)插補(bǔ)形成一軌跡曲線并且對(duì)于每個(gè)點(diǎn)一個(gè)在軌跡曲線的法線方向上延伸的、相對(duì)于板形件(18)的表面測(cè)得的角度補(bǔ)充所述列表；由一個(gè)裝滿為了精細(xì)化用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)方法中間插補(bǔ)的修正值的數(shù)據(jù)庫(kù)(1)根據(jù)板形件(18)的幾何相似性、壁厚、二維延展尺寸和彎曲半徑獲得用于補(bǔ)償在軋制或彎曲時(shí)出現(xiàn)的塑性變形的偏置值并且通過(guò)將所述偏置值加到板形件(18)的輪廓上來(lái)獲得用于彎曲或軋制工藝的設(shè)定值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制造超重的管接頭的方法，其特征在于，找出一個(gè)外接所述板形件(18)的矩形形狀，使得兩個(gè)矩形側(cè)面平行于管軸線01)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的用于制造超重的管接頭的方法，其特征在于，所述板形件(18)的切割通過(guò)一個(gè)數(shù)控的、至少配設(shè)有四個(gè)由計(jì)算機(jī)控制的運(yùn)動(dòng)軸的機(jī)器完成，這些運(yùn)動(dòng)軸中的兩個(gè)用于相對(duì)于垂直線的燃燒器定向，該機(jī)器所需的運(yùn)動(dòng)程序由所述切口側(cè)沿 (19)的被施加偏移值的點(diǎn)和角度列表獲得，并且由一個(gè)大于外接矩形的板材首先切割出所述板形件(18)，然后切割出所述外接矩形，在所述板形件(18)與所述外接矩形之間通過(guò)連接條(10)保持獲得固定的連接，并且使用一種產(chǎn)生相對(duì)于板材厚度僅小到可忽略的切割縫的切割方法。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的用于制造超重的管接頭的方法，其特征在于，帶有借助連接條(10)固定地與其連接的外接矩形的所述板形件(18)或者在三或四輥彎曲機(jī)中或者在翻鋼機(jī)中以非常小的棱邊距離多邊形地倒圓并且所述倒圓程序的流程恰好符合來(lái)自所述數(shù)據(jù)庫(kù)(1)的設(shè)定值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的用于制造超重的管接頭的方法，其特征在于，對(duì)于所述板形件(18)的相應(yīng)尺寸，將所述板形件拆分成矩形的板材段(20)，使得在這些矩形的板材段(10)彼此間的連接棱邊上制成V形的焊縫預(yù)加工部，并且這些矩形的板材段00)這樣地配合成所述板形件(18)，使得所述板形件(18)的表面被這些矩形的板材段00)在排除焊縫交叉的情況下完全覆蓋并且每個(gè)矩形的板材段00)的一棱邊與所述管軸線平行地延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5所述的用于制造超重的管接頭的方法，其特征在于，在彎曲或軋制之后通過(guò)去掉所述連接條(10)將形成所述接管(1 的板形件(18)或者該板形件的部分從該或這些矩形的板材段OO)去除，并且通過(guò)焊接將其與所述主管(1 連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造超重的管接頭的方法，所述管接頭例如用在離岸式行業(yè)中。該方法描述了如何在平整的、類似板材的構(gòu)件上進(jìn)行所有的切割加工并且由此免去了昂貴的管氣割機(jī)的使用。
文檔編號(hào)F03D11/00GK102414371SQ201080017934
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2010年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月23日
發(fā)明者R·施普雷克邁爾 申請(qǐng)人:Iag馬格南有限責(zé)任公司