固定管狀管道元件的固定裝置、管切割單元及管切割方法與流程

本發明涉及一種用于固定管狀管道元件的固定裝置。特別地，本發明還涉及一種包括該固定裝置的管切割單元，以及一種用于管切割單元的方法。

背景技術：

在對管進行切割的過程中，需要對管進行固定。

在現有的管切割裝置中，尤其是在待切割的管為波紋管的情況下，存在有改善管的固定的需求。

技術實現要素：

本發明的目的是提出一種用于固定管狀管道元件的固定裝置、一種包括該固定裝置的管切割單元，以及一種用于管切割單元的方法，以至少能夠改善待切割的管的固定，尤其是能夠實現待切割的管的穩定固定和精確定位。

根據本發明的一個方面，提出了一種用于固定管狀管道元件的固定裝置，包括：

至少一個環狀元件，所述環狀元件配置成用于在周向上包圍所述管狀管道元件；

至少第一組固定元件和第二組固定元件，所述固定元件配置成用于將徑向向內定向的保持力施加在所述管狀管道元件上以保持所述管狀管道元件，

并且所述固定元件具有基本平行的旋轉軸線，

其中，所述第一組固定元件包括至少三個布置在所述環狀元件的一側的第一固定元件，所述一側尤其為所述環狀元件的一個前側，

并且其中，所述第二組固定元件包括至少三個布置在所述環狀元件的另一側的第二固定元件，所述另一側尤其為所述環狀元件的另一前側，所述另一側 與所述一側相反；

所述固定裝置的縱向軸線基本平行于所述固定元件的旋轉軸線。

根據本發明的另一個方面，提出了一種管切割單元，包括：

一個如上所述的固定裝置，

一個外切割裝置和一個內切割裝置，在所述固定裝置處于第一操作狀態時，所述內切割裝置配置成用于至少部分地插入到所述管狀管道單元中，并且所述外切割裝置配置成用于通過與所述內切割裝置相互作用來切割所述管狀管道元件，或者所述內切割裝置配置成用于通過與所述外切割裝置相互作用來切割所述管狀管道元件。

根據本發明的又一個方面，還提出了一種切割管狀管道元件的方法，所述切割利用如上所述的切割裝置進行，所述方法包括：

a)使固定裝置處于如上所述的其第二操作狀態，

b)將所述管狀管道元件插入到所述固定裝置中，

c)使所述固定裝置處于如上所述的其第一操作狀態，并因此使所述固定元件的外周表面與所述管狀管道元件的外表面接觸，

d)通過外切割裝置和內切割裝置的相互作用來切割所述管狀管道元件。

此外，本發明還提出了多種其它進一步優選的技術方案，由此其它多種優點能夠得以實現。

附圖說明

下面將結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細描述，在所述附圖中：

圖1示出了根據本發明的一個固定裝置。

圖2以不同視角示出了圖1的固定裝置。

圖3以略微不同的視角示出了圖2的固定裝置、旋轉裝置和齒桿。

圖4示出了布置在底板上的替代性的固定裝置。

圖5示出了被安裝在一個替代性底板上的另一個固定裝置。

圖6示出了圖5中的操縱桿的詳細視圖。

圖7示出了閉合狀態下的操縱桿的詳細視圖。

圖8示出了固定裝置所保持的波紋管的圓筒狀端部的放大細節圖。

圖9以不同視角示出了圖5中的固定裝置。

圖10示出了圖5中的固定裝置的第二前側。

圖11示出了處于第二操作狀態下的圖9中的固定裝置。

具體實施方式

圖1示出固定裝置1，所述固定裝置1包括第一環狀元件2、第二環狀元件3和第三環狀元件4。三個環狀元件2、3、4中的每一個包括第一局部元件2a、3a、4a和第二局部元件2b、3b、4b。三個環狀元件2、3、4通過連接桿5、6、7相互連接。所有的三個環狀元件2、3、4都以固定裝置1的共同的縱向軸線8為中心。連接桿5、6、7基本平行于縱向軸線8。

此外，存在有穿過所有三個環狀元件2、3、4的軸9，所述軸9形成用于環狀元件2、3、4的第二局部元件2b、3b、4b的旋轉或回轉軸線。在第二環狀元件3(三個環狀元件2、3、4中的位于中間的環狀元件)上，布置有連接元件10，連接元件10被設計成用于在圖1的結構中將第二環狀元件3的第一局部元件3a和第二局部元件3b可反轉地連接。優選地，連接元件10被設計為夾持器件，所述夾持器件將第二環狀元件3的兩個局部元件3a、3b固定地夾持在一起。

第一環狀元件2的第二局部元件2b包括凹部11，并且第三環狀元件4的第二局部元件4b包括凹部12，其中，在所示的結構中，凹部11、12與相應的第一局部元件2a、4a的相應的形狀互補的凸出結構13、14接合。這具有對環狀元件2、4軸向和徑向定位的優點。第二環狀元件3通過連接元件10被軸向和徑向定位。明顯的是，也可以使用用于使環狀元件2-4的定位的其它等同的技術。

在第一環狀元件2的第一前側15上布置有三個滾子元件16、17、18。三個滾子元件16、17、18的中點19、20、21可通過大致等邊的三角形22虛擬地 連接，所述中點對應于相應的滾子元件旋轉軸線的中心。在第三環狀元件4的與第一前側15相反的第二前側23上，還布置有三個滾子元件24、25、26(僅部分地示出)，所述滾子元件24、25、26也沿著等邊三角形(未示出)布置。優選地，第三環狀元件4以及第三環狀元件4的相應的三個滾子元件24、25、26和第一環狀元件2及其三個滾子元件16、17、18關于第二環狀元件3的中平面27(對稱平面)以對稱的方式布置。

圖1示出了作為一種特定類型的固定元件的滾子元件16、17、18、24、25、26，所述滾子元件16、17、18、24、25、26配置成用于將徑向向內定向的保持力施加在管狀管道元件上，以用于將管狀管道元件保持在固定裝置1內部。如本領域技術人員將清楚的那樣，也可以使用能夠施加保持力到所保持的管狀管道元件上的任何其它固定元件。

圖1示出了處于第一操作狀態的固定裝置1。三個環狀元件2、3、4處于閉合狀態(結構13、14接合在凹部11、12中)，使得所有滾子元件16、17、18、24、25、26被布置成用于將徑向向內定向的保持力(被稱為保持力F，僅以示例性的方式在滾子元件17處標示)施加到固定裝置所保持的管狀管道元件(所述管狀管道元件未在圖1中示出)上。在所述閉合狀態下，三個環狀元件2、3、4被設計為具有內徑IR1、IR2、IR3和外徑AR1、AR2、AR3的圓環28、29、30。三個環狀元件2、3、4各自的內徑IR1、IR2、IR3和外徑AR1、AR2、AR3基本相等。

第一固定裝置1還可進入第二操作狀態，在第二操作狀態中，三個環狀元件2、3、4被打開，并且所有滾子元件16、17、18、24、25、26并不全部一起施加保持力到安置于固定裝置中的管狀管道元件上。在對圖11的說明中詳細地說明了第二操作狀態。

總的來說，在圖2至圖10的下述說明中，僅對與圖1中說明的固定裝置1不同的特征進行說明。

圖2以不同視角示出圖1的固定裝置1。如圖1中那樣，固定裝置1關于對稱平面對稱，所述對稱平面為第二環狀元件3的中平面。出于清晰性的原因， 對稱平面27、大致等邊三角形22、保持力F以及內徑和外徑IR1、IR2、IR3、AR1、AR2、AR3未在圖2和圖3以及圖5至圖10中示出(參見圖1)。

除了圖1之外，圖2中還示出：固定裝置1被布置在中心旋轉裝置31上。旋轉裝置31和中間的環狀元件3通過形狀配合(form fit)或力配合(force fit)相互連接。旋轉裝置31被配置成用于使整個固定裝置1繞豎向旋轉軸線32旋轉。這兩根軸線8、32的所有可行的布置的共有點在于：固定裝置1的縱向軸線8和旋轉裝置31的旋轉軸線32基本上相互垂直。此外，旋轉裝置31被連接至齒桿33。憑借齒桿33，旋轉裝置31可沿著第三軸線34移動，所述第三軸線34垂直于所述軸線8、32。

圖3以略微不同的視角示出了圖2的固定裝置1、旋轉裝置31和齒桿33。此外，波紋管35被安置在固定裝置1中，波紋管35包括波浪形部分36、固定裝置1的第二前側23上的第一圓筒狀端部37以及固定裝置1的第一前側15上的第二圓筒狀端部(未示出)。波紋管35的第一端部37的外表面38與第三環狀元件4的所有三個滾子元件24、25、26接觸。三個滾子元件24、25、26將保持力F24、F25、F26徑向向內施加到波紋管35的第一端部37的外表面38上，使得第一端部37和整個波紋管35不能徑向移動。第一端部37的部分39從固定裝置1軸向伸出。如本領域技術人員將清楚的那樣，可以通過固定裝置1保持任何其它的管狀管道元件。如上所述，三個滾子元件16、17、18(滾子元件17未示出)以關于第二環狀元件3的中平面27(即對稱平面，中平面27未示出)對稱的方式布置在第一環狀元件2的第一前側15上。

圖4示出布置在底板40上的替代性的固定裝置1'。固定裝置1在底板40上的布置(其可存在于本發明的所有實施例中)既可以是固定的也可以是靈活的，靈活的布置能夠實現三個環狀元件2、3、4在軸向方向上的可變定位。連接元件10(參見圖1)位于固定裝置1'的后側，并且因此在圖4中不可見。固定裝置1'僅包括一個連接桿41，所述連接桿41將第一環狀元件2連接至第二環狀元件3和第三環狀元件4。在第二以及中間環狀元件3的一個前側42上布置有三個附加的滾子元件43、44、45(在圖4中僅附加的三個滾子元件43、44、 45中的兩個滾子元件43、44可見)。除了固定裝置1'之外，還具有外切割裝置46和內切割裝置80。內切割裝置被布置在波紋管35的內部，并且因此在圖4中不可見。外切割裝置46和內切割裝置80被配制成：用于在波紋管35的中部47(即，在參照圖3說明的圓筒狀端部之間)切割被固定裝置1'保持的波紋管35，或用于切割任何其它管狀管道元件，如上文闡述的那樣，因此有效地設計出管切割單元。切割單元46包括布置在安裝裝置49上的切割器件48。安裝裝置49被配制成用于沿至少一根軸線50移動切割器件48，所述軸線50在這一實施例中基本垂直于固定裝置1'的縱向軸線8。憑借切割裝置46，波紋管35或任何其它管道元件可被徑向切割成兩部分(或更多部分)。外切割裝置46和內切割裝置80的功能以及相互作用將在下文中說明。

圖5示出被安裝在底板40'上的另一固定裝置1”，所述固定裝置1”具有操縱桿51，所述操縱桿51作為根據圖1的連接裝置10的替代性設計。操縱桿51將三個環狀元件2、3、4的第一局部元件2a、3a、4a和第二局部元件2b、3b、4b分別連接。操縱桿51及它的相關結構將在下文中詳細說明(參見圖6和圖7的說明)。

與之前的圖1至圖4不同，在圖5的實施例中，在固定裝置1”的兩個前側15、23上具有四個滾子元件52、53、54、55(第一環狀元件2的第二前側23上的四個滾子元件52b、53b、54b、55b在圖5中不可見)。波紋管35被滾子元件52、53、54、55(以及未示出的滾子元件)保持。在固定裝置1”的每個前側15、23上使用四個滾子元件52、53、54、55而不是僅僅三個滾子元件具有在切割波紋管35時改善徑向支撐的優點。使用四個滾子元件52、53、54、55的優點將在下文說明(參見圖9的說明)。

此外，圖5的固定裝置1”包括定位單元56，所述定位單元56包括螺釘57以及相應的螺釘螺母58；憑借所述螺釘57和所述螺釘螺母58，第三環狀元件4可軸向移動，以便使固定裝置1”適配于所保持的波紋管35的不同長度。定位單元56還包括支撐單元59，所述支撐單元59充當用于螺釘57的抵接結構。支撐單元59經由兩個附加螺釘60、61連接至底板51。

在圖6中示出操縱桿51(參見圖5)的詳細視圖，所述操縱桿51作為替代的連接元件10用于將三個環狀元件2、3、4的第一局部元件2a、3a、4a和第二局部元件2b、3b、4b分別連接。操縱桿51包括第一回轉臂62、第二回轉臂63和第三回轉臂64，所述回轉臂62、63、64分別可移動地/可旋轉地連接至三個環狀元件2、3、4的第二局部部分2b、3b、4b。連接通過三個回轉臂62、63、64的三個第一端部62a、63a、64a上的三個螺栓65、66、67形成，使得三個回轉臂62、63、64能夠繞共同的軸線68旋轉，所述軸線68穿過所有三個螺栓65、66、67。三個回轉臂62、63、64的三個第二端部62b、63b、64b經由桿69相互連接。在所述桿69上布置有把手70，所述把手70被配制成用于推動和拉動所述操縱桿51。圖6示出了操縱桿51打開以致三個環狀元件2、3、4的第一局部元件2a、3a、4a和第二局部部分2b、3b、4b之間分別不連接的狀態。在各個第一局部元件2a、3a、4a上分別布置有兩個彈簧器件(僅第一環狀元件2的第一局部元件2a上的兩個彈簧器件在圖6中示出)。彈簧器件71、72被配置成用于沿軸線73施加力。通過分別朝向波紋管35和環狀元件2、3、4徑向向內推動把手70，能夠使操縱桿51進入閉合狀態。該閉合狀態在圖7中示出。操縱桿51被設計成：當徑向向內推動把手70時，桿69必定經過兩個彈簧器件71、72。為了通過壓縮兩個彈簧器件71、72來克服兩個彈簧器件71、72的回彈力，必須在把手70上施加至少相對應的力。在把手70經過彈簧器件71、72之后，彈簧器件由于彈簧器件的彈簧力而回到它們的初始位置。因此，兩個彈簧器件71、72被配置成保持操縱桿51，以便確保環狀元件2、3、4的第一局部元件2a、3a、4a和第二局部部分2b、3b、4b之間各自的固定的連接。第二回轉臂63附加地包括延伸部73，所述延伸部73包括細長孔74和螺栓74a。在操縱桿從其閉合位置過渡至其打開狀態期間，細長孔74和螺栓74a防止操縱桿51繞旋轉軸線68過度旋轉。

圖8示出了根據前述附圖中任一幅的固定裝置1、1'、1”的滾子元件所保持的波紋管35的圓筒狀端部37的放大細節圖。圖8中示出的滾子元件75包括成型(profiled)外表面76。滾子元件包括周向槽77，波紋管35的徑向擴大部78 (即，波紋管35的波浪形部分36的波峰79)接合在槽77中。這用作防止波紋管35沿固定裝置1、1'、1”的縱向軸線8移動的軸向支撐。優選的是，出于機械穩定性的原因，滾子元件75的槽77被波紋管35的波浪形部分36的最后一個波峰79接合，所述最后一個波峰76的外徑可以小于波紋管35的其它波峰。然而還可行的是，在固定裝置1、1'、1”的滾子元件中存在兩個或更多個槽，波紋管35的波浪形部分36的相應的兩個或更多個波峰被接合在這些附加的槽中，以便改善軸向支撐。

圖9以不同視角示出圖5的固定裝置1”。除了圖5之外，圖9還示出了外切割裝置46(參見圖5)和內切割裝置80。內切割裝置80被引入到波紋管35中，并且能夠設計成用于使波紋管35繞其縱向軸線相對于外切割裝置46旋轉。滾子元件52b、53b、54b、55b可旋轉地連接至環狀元件4。因此，內切割裝置80可以使波紋管35以及滾子元件52b、53b、54b、55b旋轉，同時固定裝置1”的其它部分不旋轉。如本領域技術人員將清楚的那樣，滾子元件52b、53b、54b、55b可包括彈簧器件(未示出)，所述彈簧器件配置成用于施加徑向力，所述徑向力充當用于保持波紋管35的保持力。

外切割裝置46被配置成和定位成：還用于施加徑向力81到波紋管35的第一圓筒狀端部37上，所述徑向力81充當用于切割所述第一端部37的部分39的切割力，所述部分39從固定裝置1”軸向伸出。除了使波紋管35旋轉之外，內切割裝置80還充當外切割裝置46的配對部，借此實現切割加工。

作為內切割裝置80的主動旋轉的附加或替代，滾子52b、53b、54b、55b以及以同樣的方式還有波紋管35都可被外驅動器件(未示出)主動驅動旋轉。

在本發明中，還可行的是，外切割裝置46被連接至固定裝置1”自身，并且整個固定裝置1”繞安置在其中的波紋管35旋轉，只要波紋管35和外切割裝置46之間發生相對旋轉即可。在替代性實施例(未示出)中，滾子元件52b、53b、54b、55b被剛性連接至環狀元件4，以便使得在波紋管35旋轉的同時滾子元件52b、53b、54b、55b所可能引起的摩擦損耗最小化。

尤其如果外切割裝置46被設計成用于從不同側切割波紋管35(或任何其 它管狀管道元件)，則使用四個滾子元件52b、53b、54b、55b(參見圖5至圖7以及圖9至圖11)比僅使用三個滾子元件提供波紋管35更好的徑向支撐，因為外切割裝置46的徑向切割力81總是分布到至少兩個滾子元件(例如圖9中的滾子元件53b、55b)上或由至少兩個滾子元件(例如圖9中的滾子元件53b、55b)抵抗。

圖10示出了根據圖5的固定裝置1”的第二前側23，所述第二前側23包括四個滾子元件82、83、84、85，所述四個滾子元件將徑向力F82、F83、F84、F85向內施加在波紋管35上，以便徑向保持波紋管35。

圖11示出了處于第二操作狀態下的圖9的固定裝置1”，在所述第二操作狀態下，三個環狀元件2、3、4分別處于打開狀態。波紋管35被固定裝置1”的第二前側23上的兩個下部滾子元件52b、53b保持或安置在所述兩個下部滾子元件52b、53b上，并且被固定裝置1”的第一前側15上的兩個滾子元件(未示出)保持/安置在這兩個滾子元件上。三個環狀元件2、3、4的第二局部元件2b、3b、4b已經繞軸9向外旋轉。在第二或打開操作狀態下，波紋管35可被容易地移除或可由其它待切割的元件(優選是其它波紋管)替換。在更換波紋管35之后，能夠容易地使固定裝置再次進入閉合或第一操作狀態。

在三個環狀元件2、3、4的三個第二局部元件2b、3b、4b中的每一個上，布置有成形部分86、87、88。三個所述成形部分86、87、88被設計成：當固定裝置1”進入第一閉合操作狀態時分別與第一局部元件2a、3a、4a上的相應凹部86b、87b、88b接合。因此，第一局部部分2a、3a、4a各自包括與成形部分86、87、88相對應的凹部86b、87b、88b。憑借成形部分86、87、88以及對應的凹部86b、87b、88b，三個環狀元件2、3、4可以在關閉固定裝置1”時穩固地進入預定位置。因此，能夠將波紋管35精確地定位在固定裝置1”上，并且能夠容易地在預定軸向位置處切割波紋管35。

接下來說明使用根據前述實施例中的一個的固定裝置1、1'、1”切割波紋管35的典型工序。首先，將固定裝置1、1'、1”設置成打開狀態，并且將波紋管35沿著固定裝置1、1'、1”的縱向軸線8安置到固定裝置1、1'、1”中。之后， 使固定裝置1、1'、1”進入閉合狀態，以便將波紋管35固定在固定裝置1、1'、1”內部。如果必須在根據圖4的中部47對波紋管35進行切割，首先必須將外切割裝置46設置成與波紋管的中部47接觸。滾子元件(圖4中的附圖標記43、44、45)將保持力施加到波紋管35上。內切割裝置80被引入到波紋管35中并且使波紋管35旋轉。外切割裝置46將徑向切割力81施加到波紋管35的外表面38上，同時內切割裝置80充當外切割裝置46的配對部，并且在中部47對波紋管35進行切割。之后，可以以相同的方式在波紋管35的第一端部37的部分39上重復上述切割工序，所述部分39從固定裝置1、1'、1”軸向伸出。然后可以在波紋管35的第二端部90的部分89上重復所述切割工序。為此，固定裝置1、1'、1”可以繞旋轉軸線32(參見圖3)旋轉，以便避免必須移動外切割裝置46。在切割工序之后，固定裝置1、1'、1”被再次設置成打開狀態，并且波紋管35被移除并在必要時更換。內切割裝置80和外切割裝置46可被用于第一切割步驟和附加的切割步驟。但是還可行的是，使用另外的切割裝置來用于附加的切割步驟。