用于在管道元件中形成槽的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于在管道元件中形成周向槽的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 管道元件包括任何管道狀物品，諸如管坯以及配件，包括:例如，彎管、T形接頭和 直管以及諸如閥門、濾網(wǎng)、端蓋、栗進口和出口等部件，管道元件可以通過使用機械管道聯(lián) 軸器以首尾相連的關(guān)系密封地結(jié)合起來，美國專利第7,086，131號中公開了其中一種示例。 聯(lián)軸器由兩個或多個通過螺紋緊固件首尾相連結(jié)合的部段形成。在使用中，聯(lián)軸器部段定 位為包圍管道元件并且通過收緊螺紋緊固件而彼此靠近并且與管道元件接合。管道元件可 以具有周向槽，該周向槽通過管道聯(lián)軸器上徑向突出的鍵條接合，以便在管道元件處于來 自內(nèi)部流體的內(nèi)部壓力下時為管道元件經(jīng)受的軸向載荷提供有利約束。通常成環(huán)狀形式的 彈性墊圈定位在聯(lián)軸器部段與管道元件之間以便確保接頭的流體密封性。墊圈可以具有密 封壓蓋，其使用管道元件內(nèi)的內(nèi)部流體壓力來增加最大壓力以有效地防止泄漏。在聯(lián)軸器 部段與管道元件之間徑向地壓縮墊圈以實現(xiàn)期望的液密密封件。
[0003] 為了通過使用具有槽管道元件的機械聯(lián)軸器形成液密接頭，需要控制管道元件的 周向槽的尺寸以便使槽恰當?shù)嘏c聯(lián)軸器元件的鍵條接合并且還允許部段朝向彼此移動以 及充分地壓縮墊圈以實現(xiàn)液密密封件?？梢酝ㄟ^對位于對立的輥筒之間的管道元件的側(cè)臂 進行冷加工來形成槽，當對立的輥筒圍繞大體上平行的旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，迫使其朝向彼此以 便使管道元件的材料移位(通常通過液壓構(gòu)件）。管道元件相應(yīng)地旋轉(zhuǎn)(或者圍繞管道元件 的輥筒軌道)并且圍繞管道元件周長形成槽。由于允許管道尺寸有公差，所以很難控制槽的 尺寸。例如，對于鋼管，直徑上的公差可以最大為+/-1%，壁厚公差是-12.5%沒有固定上限， 并且不圓度公差是+/-1%。在通過冷加工形成周向槽時，這些較大的尺寸公差帶來了挑戰(zhàn)。 有利地是研發(fā)一種方法和設(shè)備來積極地測量諸如槽直徑等參數(shù)并且在形成槽時使用這些 測量值來控制槽形成輥筒(在其形成槽時）的運動。這將避免現(xiàn)有技術(shù)的試驗槽和測量/調(diào) 節(jié)程序。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明涉及一種用于在具有縱向軸線的管道元件中形成周向槽的方法。通過使用 驅(qū)動輥和開槽輥來實現(xiàn)該方法。在一個示例性實施例中，該方法包括： 使管道元件與驅(qū)動輥接合； 使開槽輥與管道元件接合； 通過在迫使開槽輥抵靠管道元件時使管道元件圍繞縱向軸線旋轉(zhuǎn)以便使管道元件的 材料移位而形成槽； 當使管道元件旋轉(zhuǎn)時，測量槽的周長； 通過使用槽的周長來確定槽的直徑； 將槽的直徑與期望的公差范圍進行比較； 重復(fù)迫使、測量、確定和比較的步驟直到槽直徑處于期望的公差范圍內(nèi)。
[0005] 該示例性方法可以還包括： 確定管道元件的直徑； 將管道元件的直徑與管道元件的直徑的公差范圍進行比較； 如果管道元件的直徑不在管道元件的直徑的公差范圍內(nèi)，則在在管道元件中形成槽之 前拒絕管道元件。
[0006] 在該方法的特定示例中，確定管道元件的直徑可以包括： 當管道元件與開槽輥接合時，使管道元件旋轉(zhuǎn)，開槽輥響應(yīng)于管道元件而旋轉(zhuǎn)； 了解與管道元件接合的開槽輥的表面的直徑； 確定開槽輥在管道元件每轉(zhuǎn)一圈時的轉(zhuǎn)數(shù)，包括其分數(shù)部分;以及 計算管道元件的直徑、開槽輥的轉(zhuǎn)數(shù)，包括其分數(shù)部分，管道元件的每圈轉(zhuǎn)數(shù)與管道元 件的直徑成比例。
[0007] 舉例來說，確定開槽輥的轉(zhuǎn)數(shù)，包括其分數(shù)部分，可以包括:針對管道元件的至少 一圈，對開槽輥的轉(zhuǎn)數(shù)進行計數(shù)，包括其分數(shù)部分。
[0008] 在示例性方法實施例中，確定管道元件的至少一圈通過如下步驟來實現(xiàn)： 使用與管道元件的外表面形成對照的光反射表面來標記管道元件的外表面； 將光照射到管道元件的外表面上； 當使管道元件旋轉(zhuǎn)時，感測來自光反射表面的所述光的第一次和第二次反射。
[0009] 在特定示例性實施例中，使開槽輥與管道元件接合包括:使用足夠力將管道元件 擠壓在開槽輥與驅(qū)動輥之間以便將管道元件固定在其間。該方法的示例性實施例包括:使 管道元件的內(nèi)表面與驅(qū)動輥接合并且使管道元件的外表面與開槽輥接合。
[0010] 舉例來說，該方法還可以包括:基于管道元件的至少一個特性來選擇用于使管道 元件旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)速度。管道元件的至少一個特性可以選自由如下參數(shù)組成的組:管道元件 的直徑、壁厚和材料以及其組合。
[0011] 相似地，舉例來說，該方法可以還包括:基于管道元件的至少一個特性來選擇用于 迫使開槽輥與管道元件相抵的力。管道元件的至少一個特性可以選自由如下參數(shù)組成的 組:管道元件的直徑、壁厚和材料以及其組合。
[0012] 再次舉例來說，該方法可以包括:基于管道元件的至少一個特性來選擇開槽輥的 用于在管道元件中形成槽的進給速率。管道元件的至少一個特性可以選自由如下參數(shù)組成 的組:管道元件的直徑、壁厚和材料以及其組合。
[0013] 在該方法的示例性實施例中，確定槽的直徑包括： 了解與管道元件內(nèi)的槽接合的開槽輥的表面的直徑； 確定開槽輥在管道元件每轉(zhuǎn)一圈時的轉(zhuǎn)數(shù)，包括其分數(shù)部分； 計算槽的直徑、開槽輥的轉(zhuǎn)數(shù)，包括其分數(shù)部分，管道元件的每圈轉(zhuǎn)數(shù)與槽的直徑成比 例。
[0014] 此外，舉例來說，確定開槽輥的轉(zhuǎn)數(shù)，包括其分數(shù)部分，包括:針對管道元件的至少 一圈，對開槽輥的轉(zhuǎn)數(shù)進行計數(shù)，包括其分數(shù)部分。
[0015] 在示例性實施例中，確定管道元件的至少一圈可以通過如下步驟來實現(xiàn)： 使用與管道元件的外表面形成對照的光反射表面來標記管道元件的外表面； 將光照射到管道元件的外表面上； 當使管道元件旋轉(zhuǎn)時，感測來自光反射表面的所述光的第一次和第二次反射。
[0016] 此外，示例性方法可以還包括:測量當使管道元件旋轉(zhuǎn)時接近管道元件中的周向 槽的多個尺寸。在示例性實施例中，測量多個尺寸包括:測量選自由如下參數(shù)組成的組中的 至少一個尺寸:從槽的端部至管道的端部的距離、槽的寬度、槽的深度、管道的拉平高度以 及其組合。
[0017] 本發(fā)明還涵蓋一種用于通過使用驅(qū)動輥和惰棍對具有縱向軸線的管道元件進行 處理的方法。在示例性實施例中，該方法包括:通過如下步驟來確定管道元件的直徑： 使管道元件與驅(qū)動輥接合； 使惰輥與管道元件接合； 當管道元件與惰輥接合時，使管道元件圍繞縱向軸線旋轉(zhuǎn)，惰輥響應(yīng)于管道元件而旋 轉(zhuǎn)； 了解與管道元件接合的惰輥的表面的直徑或周長； 確定惰輥在管道元件每轉(zhuǎn)一圈時的轉(zhuǎn)數(shù)，包括其分數(shù)部分;以及 使用惰輥在管道元件每轉(zhuǎn)一圈時的轉(zhuǎn)數(shù)，包括其分數(shù)部分，來計算管道元件的直徑。
[0018] 在本示例中，確定惰輥的轉(zhuǎn)數(shù)，包括其分數(shù)部分，可以包括:針對管道元件的至少 一圈，對惰輥的轉(zhuǎn)數(shù)進行計數(shù)，包括其分數(shù)部分。
[0019 ] 該示例性方法可以還包括： 將管道元件的直徑與管道元件的直徑的公差范圍進行比較； 如果管道元件的直徑不在管道元件的直徑的公差范圍內(nèi)，則拒絕管道元件。
[0020]舉例來說，可以通過如下步驟來確定管道元件的至少一圈： 使用與管道元件的外表面形成對照的光反射表面來標記管道元件的外表面； 將光照射到管道元件的外表面上； 當使管道元件旋轉(zhuǎn)時，感測來自光反射表面的所述光的第一次和第二次反射。
[0021 ]在另一個示例性實施例中，可以通過如下步驟來確定管道元件的至少一圈： 將磁體定位在管道元件的表面上； 當使管道元件旋轉(zhuǎn)時，感測第一磁場和第二磁場。
[0022] 在特定示例性實施例中，惰輥可以用作開槽輥，以便通過如下步驟圍繞縱向軸線 在管道元件中形成周向槽： 迫使開槽輥抵靠管道元件，以便在使管道元件旋轉(zhuǎn)時使管道元件的材料移位； 當使管道元件旋轉(zhuǎn)時測量槽的周長； 通過使用槽的周長來確定槽的直徑； 將槽的直徑與槽的直徑的公差范圍進行比較； 重復(fù)迫使、測量、確定和比較的步驟直到槽的直徑處于公差范圍內(nèi)。
[0023] 舉例來說，在使管道元件旋轉(zhuǎn)時測量槽的周長可以包括： 了解與槽接合的開槽輥的表面的直徑或周長； 確定開槽輥在管道元件每轉(zhuǎn)一圈時的轉(zhuǎn)數(shù)及其分數(shù)部分;以及 通過使用表面的直徑或周長以及開槽輥在管道元件每轉(zhuǎn)一圈時的轉(zhuǎn)數(shù)及其分數(shù)部分 來計算槽的周長。
[0024] 在特定示例中，確定開槽輥的轉(zhuǎn)數(shù)及其分數(shù)部分包括:針對管道元件的至少一圈， 對開槽輥的轉(zhuǎn)數(shù)及其分數(shù)部分進行計數(shù)。
[0025] 另一個示例包括:通過在使管道元件旋轉(zhuǎn)時第一次和第二次感測管道元件上的特 征，來確定管道元件的至少一圈。
[0026] 舉另一個示例來說，可以通過如下步驟來確定管道元件的至少一圈： 使用與管道元件的外表面形成對照的光反射表面來標記管道元件的外表面； 將光照射到管道元件的外表面上； 當使管道元件旋轉(zhuǎn)時，感測來自光反射表面的所述光的第一次和第二次反射。
[0027] 在另一個示例中，可以通過如下步驟來確定管道元件的至少一圈： 將磁體定位在管道元件的表面上； 當使管道元件旋轉(zhuǎn)時，感測第一磁場和第二磁場。
[0028] 在另一個示例性實施例中，開槽輥可用于通過如下步驟圍繞縱向軸線在管道元件 中形成周向槽： 迫使開槽輥抵靠管道元件，以便在使管道元件旋轉(zhuǎn)時使管道元件的材料移位； 當使管道元件旋轉(zhuǎn)時，測量槽的周長； 通過使用槽的周長來確定槽的直徑； 將槽的直徑與槽的直徑的公差范圍進行比較； 重復(fù)迫使、測量、確定和比較的步驟直到槽的直徑處于公差范圍內(nèi)。
[0029] 在特定實施例中，在使管道元件旋轉(zhuǎn)時測量槽的周長可以包括： 使惰輥與管道元件在槽內(nèi)接合； 了解在槽內(nèi)與管道元件接合的惰輥的表面的直徑或周長； 確定惰輥在管道元件每轉(zhuǎn)一圈時的轉(zhuǎn)數(shù)及其分數(shù)部分;以及 通過使用表面的直徑或周長以及惰輥在管道元件每轉(zhuǎn)一圈時的轉(zhuǎn)數(shù)及其分數(shù)部分來 計算槽的周長。
[0030] 舉另一個示例來說，確定惰輥的轉(zhuǎn)數(shù)及其分數(shù)部分可以包括:針對管道元件的至 少一圈，對惰輥的轉(zhuǎn)數(shù)及其分數(shù)部分進行計數(shù)。
[0031 ]另一個示例性實施例可以包括:通過如下步驟來確定管道元件的至少一圈： 使用與管道元件的外表面形成對照的光反射表面來標記管道元件的外表面； 將光照射到管道元件的外表面上； 當使管道元件旋轉(zhuǎn)時，感測來自光反射表面的所述光的第一次和第二次反射。
[0032]舉另一個示例來說，可以通過如下步驟來確定管道元件的至少一圈： 將磁體定位在管道元件的表面上； 當使管道元件旋轉(zhuǎn)時，感測第一磁場和第二磁場。
[0033]本發(fā)明進一步涵蓋一種用于在具有縱向軸線的管道元件中形成周向槽的裝置。在 一個示例性實施例中，該裝置包括可圍繞驅(qū)動輥軸旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動輥。當驅(qū)動輥軸定向為大體 上與管道元件的縱向軸線平行時，驅(qū)動輥可與管道元件的內(nèi)表面接合。開槽輥可圍繞定向 為大體上與驅(qū)動輥軸平行的開槽輥軸旋轉(zhuǎn)。開槽輥具有已知的直徑。開槽輥可朝向和背離 驅(qū)動輥移動以便強行接合管