專利名稱：用于管件非晶態(tài)連接的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于管件非晶態(tài)連接的裝置。
非晶態(tài)連接可在汽車工業(yè)上用于部件的連接，如歐洲專利申請No.418606所述，這種連接方法用于連接管件。要被連接的表面一般要被研磨，以使其基本平行。接著，在兩個表面之間插入一層特殊合金的薄膜，然后將兩個部件抵靠在一起，并在一預(yù)定的時間段內(nèi)對接頭附近加熱。最終形成的接頭非常牢固，而且接頭的冶金性能在整體上比較均勻。
目前，要被連接的表面一般通過設(shè)置有加工頭(working head)的機(jī)床被研磨平行，加工頭的兩側(cè)設(shè)置有砂輪。使用時，機(jī)床在要被研磨的表面之間沿一導(dǎo)軌定向。
很久以來，在油氣井的建造、維護(hù)和維修方面就存在著使用非晶態(tài)連接的方法來連接管件的需要。應(yīng)該知道由于在鉆井過程中所產(chǎn)生的蒸汽極其危險(xiǎn)，而且許多油氣儲量的勘測都是在深海及惡劣的天氣下在來回?cái)[動的海上平臺上進(jìn)行的，因此就會產(chǎn)生許多技術(shù)問題。
本發(fā)明所要解決的問題就是如何形成在非晶態(tài)連接前和連接過程中其直徑可能在15cm至105cm之間變化的管件表面并使所述管件表面對齊。
現(xiàn)有技術(shù)的解決方案并非可行，其原因如下。首先，如果采用小直徑的砂輪，那么由于陸地鉆井設(shè)備和海上平臺都是活動的，因此不可能以足夠的精度圍繞管件移動磨具。
如果采用大直徑的砂輪，那么機(jī)床的加工頭也將很大，而且在井架上操作機(jī)床所產(chǎn)生的困難也很多。
本發(fā)明著手解決管件端部的對中、形成問題和從不同角度實(shí)現(xiàn)非晶態(tài)連接對中的問題。
本發(fā)明提供一種用于管件非晶態(tài)連接的裝置，該裝置包括
-一夾緊組件，該夾緊組件用于使一對端部將要被連接的管件沿大體上的軸向?qū)χ校?加工設(shè)備，其包括一主體，該主體包括一對軸向隔開的切割裝置，在使用過程中形成所述管件的所述相鄰端部，從而使成形的端部大體平行；-一電感線圈，用于加熱管件的成形端部，同時通過夾緊組件使成形的端部相對抵靠并使管件沿大體上的軸向?qū)χ小?br> 每個切割裝置最好包括至少兩個刀片，其中一個刀片要比另一個刀片寬，并且被設(shè)置成由較窄的前部刀片開始切割，由較寬的刀片完成切割的形式。
所述主體可被設(shè)計(jì)成能夠沿管件的端部滑動，或者是一個由兩部件組成的結(jié)構(gòu)，用于安裝在要被切割的管件周圍。這種由兩部件組成的結(jié)構(gòu)是優(yōu)選的，因?yàn)槠淠軌驅(qū)ㄊЫ宇^的管體部分快速截掉。
可以看到使用對開框架式切割裝置是公知的，例如由英國切爾西SK11 7BD，Macclesfield的Wachs有限公司制造并銷售的切割裝置。這種公知的切割裝置基本包括兩個可圍繞管件安裝的對開部件。這種公知的切割裝置僅包括一個刀片，該刀片被氣體動力源、液壓動力源或電源所驅(qū)動，以切割管件。
盡管管件可以被順序地切割，但最好通過本發(fā)明的裝置使其同時被切割。我們還希望在切割一個管件之前不久即開始另一管件的切割。后者的安排方式具有以下優(yōu)點(diǎn)下部管的初始切割使相關(guān)的切割部件定位，從而當(dāng)開始切割另一管件時，起到導(dǎo)向的作用。
電感線圈最好裝配有一個用于夾持至少一個所述管件的對中裝置，該對中裝置相對所述電感線圈固定不動；而且該對中裝置包括可在導(dǎo)軌上移動的滾輪，而所述導(dǎo)軌固定于支承框架上。
所述對中裝置最好包括多個彈簧加載的臂，這些臂包括對心滾輪。
對中裝置也可包括多個偏心輪，這些偏心輪可以被電機(jī)同步驅(qū)動，該對中裝置包括兩個對開部分，每個對開部分都包括至少一個偏心滾輪。
此外，電感線圈最好包括至少兩個分開的不同部件，該裝置還包括一個外殼，該外殼包括至少兩個分開的不同部件，每個部件都包括所述電感線圈之所述部件中的至少一個部件，在使用時，這些部件抵靠在一起，以在非晶態(tài)連接過程中圍繞加熱線圈和所要連接的管件之端部形成一個密封罩式的氣體腔室。
為更好地理解本發(fā)明，現(xiàn)參照附圖，通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行說明，其中

圖1為根據(jù)本發(fā)明裝置的一個實(shí)施例的立體圖，該圖示出了恰在切割操作之前各個部件的狀態(tài)；圖2為切割裝置示意性的側(cè)視圖，圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的切割工藝的原理；圖3示出了用圖2的切割裝置除去包含失效接頭的管體部分的示意圖；圖4為完成切割工序時通過圖1所示之裝置的一部分的垂直剖視圖；圖5示出了圖1所示的非晶態(tài)連接機(jī)之加熱線圈的對中裝置的放大視圖，圖中局部為剖視圖；圖6為圖1所示的非晶態(tài)連接裝置的加熱線圈的對中對心裝置的底部平面視圖，圖中局部為剖視圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明裝置的加熱線圈的對中裝置第二實(shí)施例的側(cè)視圖；圖8為圖7所示裝置的頂部平面視圖；圖9為圖1所示裝置的對開式加熱線圈的放大視圖；圖10為圖9之視圖的局部放大圖；圖11為一個與圖10類似的視圖，但圖中示出了另一加熱線圈部件處于打開位置上；
圖12為一個與圖11類似的視圖，圖中示出了加熱線圈部件處于夾緊位置上。
參照圖1，圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的非晶態(tài)連接裝置。
整體上由附圖標(biāo)記100表示的裝置包括一支承框架102，該框架固定于滾輪103上，而滾輪103可沿設(shè)置于溝槽(未示出)內(nèi)的導(dǎo)軌移動。
支承框架102設(shè)置有一個夾緊部件，該夾緊部件包括四個夾具104、105、106、107，這四個夾具被設(shè)置成下部的一對夾具104、105和上部的一對夾具106、107。夾具106、107可通過兩個活塞和液壓缸組件108、109升高或降低。
一切管機(jī)110裝配在一個支架上，而該支架又安裝在支承框架102上。下文將對切管機(jī)110進(jìn)行詳細(xì)的說明。但就此而言，應(yīng)該理解在使用過程中，下部管件112將被固定在卡瓦(未示出)中。下部管件112的頂部被夾具104和105所緊固，而上部管件113以與下部管件112沿大體的軸向?qū)χ械姆绞奖粖A具106、107所緊固。
水平平面內(nèi)的夾具106、107的位置可通過微調(diào)裝置來調(diào)整，以保證上部管件113與下部管件112沿大體的軸向?qū)χ小?br> 在切割操作之前，活塞和液壓缸組件108、109被驅(qū)動，從而使上部管件113從圖1所示的位置下降，直到下部管件112與上部管件113的相鄰表面間隔約20mm。
此時，切管機(jī)110移動并圍繞圖示的接頭固定。切管機(jī)110為改進(jìn)的Wachs對開式框架切割機(jī)，這種切割機(jī)由英國切爾西SK11 7BDMacclesfield的Wachs有限公司制造。標(biāo)準(zhǔn)的Wachs對開式框架切割機(jī)僅具有一個切割裝置，當(dāng)該裝置起動時，僅在一個位置切割管件。
相反，如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明裝置的切管機(jī)110包括兩個切割裝置116、117，這兩個切割裝置間隔40mm并裝配在一個公共的機(jī)體118上。
為便于切割作業(yè)，每個切割裝置116、117都設(shè)置有兩個刀片，其中一個刀片要比另一個刀片寬。較窄的刀片，例如寬度為3.6mm的刀片可用于初始切割，而較寬的刀片例如寬度為4mm的刀片可被設(shè)計(jì)成緊隨窄刀片之后對邊緣進(jìn)行精加工。
當(dāng)切管機(jī)110被驅(qū)動時，其將分別切去下部管件112和上部管件113的端部119、120，形成由切割裝置116和117所示的平行表面121和122。應(yīng)該知道不論切管機(jī)110的方向如何，表面121和122都將保持平行，盡管正常的工藝操作要求表面121和122應(yīng)該垂直于下部管件112和上部管件113的縱向軸線。
一旦形成表面121和122，那么就可在兩個表面之間插入一層適當(dāng)?shù)暮辖鸨∧ぁ＝又?，通過使用活塞和液壓缸組件108、109而使表面121和122抵靠在一起，同時使用如圖5-9所示的電感加熱裝置對接頭區(qū)域加熱。該工藝形成了非晶態(tài)連接，這種連接還將在后面的流程中被檢測。如果接頭不合格，那么切管機(jī)110將圍繞接頭重新固定于管件上，并切去管件的一段，如圖3所示。
參照圖4，切管機(jī)110包括兩個對開部分123和124，這兩個對開部分圍繞下部管件112相互固定在一起。切管機(jī)110包括一下部部件125，該下部部件125設(shè)置有多個部分126，每個部分126的徑向位置可通過所設(shè)置的螺釘127來調(diào)節(jié)。各個部分126的位置被設(shè)定，從而當(dāng)兩個對開部分123和124固定到一起時，切管機(jī)110緊緊固定在下部管件112上。
多個滾輪128被裝配在下部部件125上，以允許支架129相對下部管件112轉(zhuǎn)動。
兩個切割裝置116、117裝配在支架129上。切割裝置116包括兩個刀片，在圖4中只能看到其中的一個刀片。類似地，切割裝置117也包括兩個刀片，在圖4中也只能看到其中的一個。
如圖4所示，與切割裝置117相比，切割裝置116距支架129的距離更遠(yuǎn)一些。
使用時，支架129相對下部部件125轉(zhuǎn)動。這種轉(zhuǎn)動可以以任何便利的方式實(shí)現(xiàn)，例如通過主體裝配在下部部件125上的小型液壓馬達(dá)來實(shí)現(xiàn)支架的轉(zhuǎn)動，這種液壓馬達(dá)可用于使與支架129上的軌道相嚙合的小齒輪轉(zhuǎn)動。應(yīng)該理解在進(jìn)行切割操作時，刀片徑向向里移動。這種動作可通過任何便利的手動或自動推移機(jī)構(gòu)來完成。
參照圖5和6，圖中示出了根據(jù)本發(fā)明用于使電感線圈與管件對中的裝置。該裝置整體上由附圖標(biāo)記20表示，其包括一第一組件12和一第二組件14。
第二組件14包括一外殼23，在外殼23內(nèi)容納著用于使電感線圈26、28產(chǎn)生大電流的裝置24。該裝置24被剛性連接到防爆外殼23上。外殼23被剛性連接到防爆的雙層壁殼體的一個對開部分25上，該對開部分內(nèi)容納著電感線圈26、28的一個對開部分。
第一組件12包括防爆的雙壁殼體的另一對開部分27和電感線圈的另一對開部分28。第一組件12安裝于液壓缸15的一端上。液壓缸15的另一端連接到支承框架102(見圖1)上。
外殼23裝配于滾輪29上，滾輪29可沿剛性連接到支承框架102上的軌道22滾動。
外殼23還被剛性連接到一個對中裝置30上。該對中裝置30包括兩個臂31和32，每個臂分別包括對心滾輪33和34。臂31和32分別通過銷36和37活動連接到對中裝置30的殼體35上。臂31和32通過彈簧(未示出)相對偏壓。另一對心滾輪38在臂31和32之間設(shè)置于殼體35上。
一液壓缸21通過一吊耳39連接到外殼23的一端上，液壓缸21的另一端被連接到支承框架102上。
使用時，如圖1所示支承框架102被推向下部管件112。上部管件113被下降到適當(dāng)?shù)奈恢蒙稀Ｔ谠摬襟E，可對下部和上部管件112、113的端部進(jìn)行切割加工。當(dāng)需要連接下部管件和上部管件112、113時，第二組件14通過液壓活塞21被推向下部管件112。第二組件14沿軌道22滾動，直到所有三個滾輪33、34、38與下部管件112接合(如圖6所示)。當(dāng)?shù)诙芗?4朝下部管件及上部管件112、113移動時，設(shè)置于臂31和32之端部上的滾輪33和34沿下部管件112滾動?，F(xiàn)在，第二組件14相對下部管件112保持在固定的位置上。此時，第一組件12可通過活塞15移動并與第二組件14接合(如圖1所示)。防爆殼體25、27的兩個對開部分和電感線圈26、28的兩個對開部分相互協(xié)作，對環(huán)繞電感線圈26、28的空間進(jìn)行密封，并允許電流流過電感線圈26、28?，F(xiàn)在，開始連接工序。完成連接工序之后，活塞15縮回，同時使第一組件12縮回?；钊?1伸出，以使第二組件14縮回。對中裝置30從與下部管件112的接合中脫出。
參照圖7和8，圖中示出了本發(fā)明的加熱線圈及對中裝置的第二實(shí)施例，其整體上由附圖標(biāo)記220表示。裝置220包括一第一組件212和一第二組件214。
第二組件214包括一外殼223，在殼體223內(nèi)容納著用于使電感線圈226、228產(chǎn)生大電流的裝置。該裝置被剛性連接到外殼223上。外殼223剛性連接到防爆殼體的一個對開部分225上，該部分內(nèi)容納著電感線圈26的一個對開部分。
第一組件212包括防爆殼體的另一對開部分227和電感線圈的另一對開部分228。第一組件212裝配于液壓缸上，而液壓缸又被連接到支承框架102上。
第二組件214可沿軌道(未示出)移動。外殼223安裝于滾輪229上，滾輪229以類似于第一實(shí)施例的方式沿軌道滾動。
對中裝置的一個對開部分230被剛性連接到防爆殼體之對開部分225的底座231之下。對中裝置的另一半240被剛性連接到防爆殼體之另一對開部分227的底座241之下。對中裝置的每個對開部分230、240都包括兩個偏心輪232、233，242、243。每個偏心輪都設(shè)置有一與花鍵槽成一直線的孔，花鍵軸234、235、244、245與這些孔嚙合。對中裝置的對開部分230設(shè)置有液壓活塞236、237，液壓活塞236、237可轉(zhuǎn)動地固定于吊耳238和239上。對中裝置的另一對開部分240設(shè)置有吊耳246和247，用于固定所述的液壓活塞236、237。
在使用時，支承框架102被移動到位，并被推向下部管件112。上部管件113被下降到適當(dāng)?shù)奈恢蒙?。在該步驟，可進(jìn)行圖2-4所示的形成下部管件和上部管件之端部的各種操作。接著，第二組件214通過液壓活塞(未示出)移動到更靠近下部管件112的位置上。第二組件214沿軌道滾動，直到偏心輪232和233接觸下部管件112。第一組件212也通過液壓活塞(未示出)移動到更靠近下部管件112的位置上。液壓活塞236、237轉(zhuǎn)過吊耳246、247，并使液壓壓力作用于活塞上，以使裝置的兩個對開部分230、240接合在一起?；ㄦI軸234、235、244和245通過一液壓馬達(dá)(未示出)轉(zhuǎn)動，以使所述裝置和電感線圈226、228相對下部管件112對心，同時保持下部管件與上部管件112、113平行。
現(xiàn)在開始連接工序。完成連接工序之后，活塞236、237伸出，并脫離吊耳246、247回轉(zhuǎn)，活塞(未示出)也被縮回，以使第一和第二組件212和214縮回。
可以設(shè)想其它的修改和/或改進(jìn)，例如外殼23、223可以是防爆的和/或雙層壁。
參照圖9和10，圖中示出了圍繞管件112(和113)之外殼的各個對開部分310、311容納著線圈316分開的不同部分313、314、315。
線圈316包括一加熱元件317，其徑向的外表面設(shè)置有冷卻槽318。加熱元件317通過桿320和321連接到一個高頻振蕩器319上。
桿320被連接到設(shè)置有一吊耳323的部分322上。吊耳323由堅(jiān)固的黃銅制成，而且還包括一鍍銀的接觸表面324。
部分315在其兩端分別設(shè)置有一吊耳325、326。每個吊耳325、326都被連接到部分315上，而且也由堅(jiān)固的黃銅制成，每個吊耳分別包括一鍍銀的接觸表面327、328。最后，部分313的一端被連接到桿321上，而其另一端設(shè)置有一吊耳329，吊耳329上具有一鍍銀的接觸表面330。
從圖10中可看到，吊耳323、325；326、329抵靠在一起。這一點(diǎn)對幾個方面非常重要，尤其是在使電阻最小化和防止產(chǎn)生火花方面具有重要的意義。
參照圖10，吊耳323被一個裝配在螺紋桿332一端上的絕緣體331所支承，其中螺紋桿332滑動安裝在殼體333內(nèi)。絕緣體331可通過所設(shè)螺釘334的轉(zhuǎn)動而伸出和縮回。一裝配在螺紋桿332上的螺母335限制了沿一個方向的移動。
吊耳329以類似于吊耳323的方式被支承，因此不再對支承設(shè)置作詳細(xì)的說明。
吊耳325通過一個包括一絕緣體336和一活塞桿337的裝置偏壓于吊耳323上，其中活塞桿337滑動裝配在套筒338內(nèi)并與對開部分311固定在一起?；钊麠U337的另一端與活塞339相連接，活塞339可通過將液壓流體導(dǎo)入腔室340而伸出。
吊耳326設(shè)置有與吊耳325相類似的裝置，因此不再對其進(jìn)行詳細(xì)的說明。
使用時，當(dāng)將對開部分310、311固定到一起之后，吊耳323、325；326、329將處于彼此相對的位置上。此時，液壓流體進(jìn)入腔室340(和腔室341)內(nèi)，以移動各個活塞桿并以所需的力使吊耳相互抵靠。
一旦將所需的力作用于吊耳上，那么就可以開始加熱并完成非晶態(tài)連接。
在所述的實(shí)施例中，冷卻槽318是由入口槽342、圓周槽343、344和345及出口槽346、水密接頭形成的，當(dāng)對開部分310和311連接在一起時，所述水密接頭形成于圓周溝槽343與344、344與345之間。但如果需要，可由一個水冷卻系統(tǒng)對對開部分310內(nèi)的部分343和345進(jìn)行冷卻，而另一對開部分內(nèi)的部分344可由另一獨(dú)立的水冷卻系統(tǒng)來冷卻。
圖11和12示出了對開式加熱線圈的另一實(shí)施例。與圖9和10所示的部件在功能上類似的部件以類似的附圖標(biāo)記來表示，但以“400”序列表示。
其主要區(qū)別在于使吊耳423、425；426、429抵靠在一起的裝置。在該實(shí)施例中，該裝置包括一通過螺栓固定于對開部分410之底面上的底板450。一固定支架451裝配于底板450上并支承吊耳423。一活動支架452可轉(zhuǎn)動地裝配在從底板450向上凸出的支柱453上。
一液壓活塞-液壓缸組件裝配在底板450之下，并可在圖11所示的打開位置與圖12所示的關(guān)閉位置之間使活動支架452轉(zhuǎn)動。這種設(shè)置具有以下優(yōu)點(diǎn)將吊耳固定到一起的力不會作用于兩個對開部分410、411之間。
為清楚起見，在圖11和12所示的實(shí)施例中，省去了線圈的水冷卻系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種用于管件非晶態(tài)連接的裝置，包括-一夾緊組件，該夾緊組件用于使端部將要被連接的一對管件保持大體上的軸向?qū)χ校?一加工裝置，包括一主體，該主體上設(shè)置有一對軸向隔開的切割裝置，該切割裝置在使用時可使所述管件形成所述相鄰的端部，從而使成形的端部基本平行；-一電感線圈，用于加熱管件之成形的端部，同時使成形的端部相對抵靠，同時所述管件通過所述夾緊部件保持基本軸向?qū)χ小?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括一支承所述夾緊部件、加工裝置和電感線圈的支承框架。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于每個切割裝置都包括至少兩個刀片。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述刀片中的一個要比另外一個刀片寬，而且被設(shè)置成由較寬的刀片完成由前部刀片開始的切割。
5.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3所述的裝置，其特征在于所述主體為一個由兩部分組成的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)適于安裝在要被切割的管件周圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述主體活動裝配在所述支承框架上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述電感線圈裝配有一用于夾持至少一個所述管件的對中裝置，該對中裝置相對至少部分所述電感線圈保持固定不動。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于所述對中裝置包括一個裝配在滾輪上的部分，所述滾輪可在安裝于支承框架上的軌道上移動。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于所述對中裝置包括多個彈簧加載的臂，所述的臂包括對心滾輪。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于所述對中裝置包括多個偏心滾輪，這些偏心滾輪可被一電機(jī)同步驅(qū)動，而且所述對中裝置包括兩個對開部分，每個對開部分都包括至少一個偏心滾輪。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述電感線圈包括至少兩個分開的不同部件。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，還包括一個外殼，該外殼包括至少兩個分開的不同部分，每個所述部分都包括電感線圈的所述部件中的一個，在使用時，所述外殼的兩個部分抵靠在一起，以在非晶態(tài)連接過程中圍繞所述加熱線圈和被連接的管件形成一個密封的護(hù)罩。
全文摘要
一種用于管件非晶態(tài)連接的裝置包括:一夾緊部件(104、105、106、107),這些夾緊部件用于使一對端部將要被連接的管件(112、113)保持軸向?qū)χ?一加工裝置(110),包括一主體,該主體上設(shè)置有一對間隔開的切割裝置,在使用時,切割裝置使管件的相鄰端部成形,從而使成形的端部基本相互平行;及一個電感線圈,用于加熱管件的成形端部,同時使成形的端部相互抵靠,并通過夾緊部件使管件保持軸向?qū)χ小?br> 文檔編號B23K37/053GK1267246SQ98808318
公開日2000年9月20日 申請日期1998年8月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月19日
發(fā)明者貝恩德－格奧爾格·彼得斯 申請人:國際殼牌研究有限公司