[发明专利]用于制造螺旋绕制结构的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造螺旋绕制结构的设备和方法，尤其涉及通过以螺旋搭接关系卷绕金属带而形成的长条结构的制造。其它结构例如贮存罐、塔和支撑结构也可以得益于本文所述的特征。 

背景技术

目前，人们知道了这样的管状构件的制造方法，将预制金属带卷绕到旋转的芯轴上，金属带由此以自搭接方式附落在芯轴上并因带边缘的机械变形而保持就位，从而使带边缘与其相邻边缘紧密锁合，由此使带保持就位在最终结构上。EP0335969公开一种制造螺旋绕制管状结构的设备，该管状结构由绕在芯轴上的扁平金属带形成。扁平带从与要制造的管状结构的轴线同心安装的一对供料筒卷之一中被送出。旋转的卷绕头被用于将带绕到芯轴上，并且该卷绕头包括多个动力成形辊，在金属带被送至用于将带落置至芯轴上的最后一组辊之前，动力成形辊赋予金属带横截面以初始形状，然后对带的一个边缘型锻，结果，金属带被机械锁合在金属带所绕覆的前一层上。这是一个复杂的过程。还设置了用于保证供带平稳的机构，此机构包括成形辊速度控制器。同轴式供料筒卷由外部供料卷来供料，以保持供料筒卷的供应。在无需停机的情况下，焊接站被用来将带材的一端接到另一端上。 

人们还知道以下技术，通过就在把带绕制成其最终结构之前控制多个半径成形辊来控制成形管的最终直径。美国专利US3851376已经公开这样的配置方案，该专利涉及用于制造螺旋接缝密封金属管的方法和设备，其中材料的回弹力被控制在允许范围内。为此，设有许多个成形辊，它们具有固定辊三辊式排列结构，固定辊位置被选定为能在金属带穿过辊时赋予金属带以期望的曲率半径。附加辊可响应于表示回弹力的反馈信号移位，以便根据需要来增减加工力，由此确保回弹力保持在期望的极限范围内。 

人们还知道了以下技术，使金属带弹性变形，将其绕制成自搭接螺旋绕制结构，并且用粘合剂(胶)使带保持其最终形状。不幸的是，带始终想恢复至其松弛(扁平)状态，因此，为了防止带的层离和展开而需要使 用粘合剂。另外，最终结构承受由塑性变形带内的应力所产生的高的层离力，这对粘合剂本身施加了高负荷，由此损害该结构的结构完整性并将其承压能力限制到明显小于其理论极限。 

虽然上述方案提供了可完全接受的管制造方法，但它们或是依靠金属带边缘的塑性变形来保证产品不松散，或是必须在成形过程中旋转最终产品，这两种方法都可能有问题。例如，在金属带被落置在先落置的层上时使金属带边缘变形并将其锁合在该层上所需要的力是相当大的。另外，这样的设备不必要地消耗了大量能量，并且由于高速运行这样的成形方法是非常困难的，所以该设备的速度很缓慢。必须在成形过程中旋转产品的问题将此方案限制到只能生产较短管段，而当需要较长管段时，就必须将较短管段接在一起。当铺设横跨大陆的管线时，不得不加入下述接头是非常不期望发生的，该接头的并合成本高昂并且在工作中会出问题。 

发明内容

本发明的目的是提供用于制造管状结构的设备和方法，其减少并有可能克服现有技术中存在的一些问题。 

因此，本发明提供一种制造由螺旋绕制带构成的管状结构的设备，包括：面板，以可绕纵轴线旋转的方式安装；驱动机构，用于驱动面板在第一方向上绕纵轴线旋转；定径辊，安装在面板上用于使带材在被制成管状结构之前弯曲至预定直径。 

该设备优选包括成形辊组件，其以可随面板旋转的方式安装并用于在带材被成形至预定直径之前在带材上形成截面形状。至少其中一个所述成形辊可以是从动辊。 

定径辊优选包括三个相互对置的辊，其中一个辊可相对另外两个辊被调整，以使在定径辊之间穿过的任何带材获得由所述定径辊之间的位置关系限定的曲率半径。 

在一个具体的配置方案中，定径辊包括一对可绕其自身纵轴线旋转的夹紧辊、和环辊，带材可在这对夹紧辊之间穿过，而环辊可通过绕第二夹紧辊旋转而相对第一夹紧辊被调整。 

在一个最方便的配置方案中，该设备包括与环辊相连的致动器，用于实现环辊相对第二夹紧辊的调整。 

有利的是，该设备可以配备有反作用辊，其反作用于当环辊迫使带材获得曲率半径时施加在带材上的成形力。

该设备优选包括第二致动器，用于使反作用辊的轴位置相对夹紧辊变化。也可以设置致动器用于实现夹紧辊中的一个相对另一个的轴调整。 

有利的是，该设备包括驱动机构，用于驱动所述定径辊中的至少一个。