具有旋转器平台校平系统的管道铺设运载工具的制作方法

背景技术：

本发明大体来说涉及用于在不平坦地形或斜坡地形上铺设管道的运载工具。

在陡峭的山地地形中使用的常规管线构造方法如下。首先，在考虑环境影响及土地征用的情况下选择路线。对地面进行清理及地形测定。当管线的路线规划是沿例如山地的实质坡度向上或向下时，管线将尽可能接近垂直于坡度地延伸。这使管线在存在地面上的任何移动的情况下被损坏的可能性最小化。使用锚固到推土机的挖掘机来沿陡坡挖沟。连接到挖掘机的推土机绞车缆绳将挖掘机固定于适当位置中以进行挖掘。当挖掘机需要重新定位时，使用推土机绞车来帮助挖掘机爬坡。如果斜坡对于一个推土机上的绞车缆绳的长度来说太长，那么可将多个推土机锚固在一起。然后使用带侧面式卷绕机的推土机(sidewinderbulldozer)来将管道区段定位于沟槽中。针对侧面式卷绕机管道层使用用于在陡峭坡度上锚固挖掘机的相同方法。一次仅可将一个管道区段沿坡度上移。一旦将管道区段定位于沟槽中，侧面式卷绕机便必须往回行进到坡度的底部以获得下一区段。为了使管道区段与地形的形状相匹配，在视线范围内将管道区段成形。所有管道区段均涂覆有特殊防腐蚀涂层。必须保护所述涂层免受损坏。管道区段接近焊接接头的末端处的区域未涂覆有保护性涂层。在完成焊接及检验过程之后涂覆这些区域。将管道区段定位于沟槽中的沙袋上。围绕管道接头扩大沟槽以允许接达以便进行焊接及检验。在已认证所有焊接接头之后执行流体静压测试。一旦管线得到批准，便对沟槽进行回填、校平及播种。

另一已知现有技术方法是采用具有平台校平系统的树木采伐运载工具。若干个制造商(例如，小松公司(komatsu)、卡特约翰迪尔公司(catjohndeere)、虎猫公司(tigercat)及提姆贝尔制造公司(timberpro))建造了用于采伐树木的具有校平系统的设备，称作伐木归堆机。对此设备的研究表明，这些系统从前到后的最大倾斜角度约为：向前20°28°(提姆贝尔制造公司)，及向后小于10°。此设备还可左右向上倾斜从11°到高达20°(提姆贝尔制造公司)。在使负载旋转时维持水平平台是重要的，这是因为否则运载工具可能以危险方式倾翻。当尝试将管道铺设于倾斜超过25°及高达45°到50°的地形上时尤其如此。

因此，需要提供具有校平系统且提供优选地向前基本上大于20°到28°(例如向前高达约45°到50°)及向后高达5°以及向任一侧高达15°的前后倾斜角度的管道铺设运载工具。

出于现在提供的原因，成角度吊杆头(即，使具有延伸穿过其的提升缆绳的吊杆头成角度或倾斜的能力)将是有利的。本技术领域中的管道铺设经验表明，使用两个缆绳来提升及定位管道且能够从一个位置定位两个不同管道长度是合意的。使用两个缆绳消除对手动地推动管道以与沟槽的坡度相匹配的需要。基于吊杆及使用两个缆绳来提升负载方面的经验，负载将使自身定位成垂直于吊杆的中心线。取决于负载的大小及缆绳的长度，有时不可能将负载推动到与吊杆成角度的位置中。这造成重大设计挑战，本发明通过针对角吊杆及提升缆绳传送滑轮的枢轴使用共同中心而解决了所述挑战。通过使用共同枢轴，在改变角度以将负载与沟槽对准时将存在挂钩高度上的很小的改变。伐木归堆机不具有成角度吊杆头。

位于搜索中且在此处引用的其它现有技术展示使吊杆头成角度的一些能力或校平旋转平台的一些能力，但无已知运载工具以本发明的方式组合所述两个功能。

因此，需要如上文所描述的用于在丘陵或多山地形上铺设管道的运载工具。

技术实现要素：

通过本发明解决了上文所提及的目标以及其它目标，本发明克服现有管道铺设运载工具的缺点，同时提供先前不与其相关联的新的优点。提供本发明内容以用简化形式介绍下文中在实施方式中进一步描述的概念的选择，使得可更好地理解所主张的发明。然而，本发明内容不打算识别所主张标的物的关键特征，也不打算限制所主张标的物的范围。

大体来说，管道铺设运载工具具备：(1)旋转器平台校平系统，其能够提供左右及/或前后平台校平；及(2)成角度吊杆头，其允许两个绞车缆绳在每一端上支撑管道，使得通过旋转所述吊杆头，可使管道区段成角度以与沟槽的偏移角度相匹配。

在本发明的一个优选实施例中，使用自推进式运载工具来将管道区段铺设在位于斜坡地形上的沟槽内。所述管道铺设运载工具包含：底架，其可以但不必是带履带的，支撑运载工具底盘且能够攀爬所述斜坡地形；旋转平台，其安装于所述运载工具底盘上；及吊杆，其由所述旋转平台承载，具有成角度吊杆头，能够使用两个独立的绞车缆绳来提升及定位具有不同长度的个别管道区段。所述运载工具可用于一次一个地依序提升两个或更多个管道区段且将所述管道区段端对端地摆动并定位于沟槽中。

优选地，所述旋转平台具有校平功能，使得所述平台能够在所述运载工具的工作功能期间相对于所述斜坡地形维持于水平的水平面中。

所述运载工具可用于一次一个地将两个或更多个管道区段端对端地提升并摆动到沟槽中的位置中，而无需重新定位所述运载工具。

优选地，所述成角度吊杆的枢轴与所述两个绞车缆绳的枢轴共享共同的中心点，借此使得在改变所述吊杆头的倾斜角度以将管道区段与所述沟槽对准时能够不实质上改变挂钩高度。

在一个优选实施例中，所述成角度吊杆头能够具有介于约50°到59°之间的倾斜角度。

优选地，所述平台能够进行连续360°旋转。在较不优选的实施例中，所述平台可能不能够进行此连续旋转。

在另一优选实施例中，所述运载工具能够利用基本上水平的平台沿着前后基本上大于20°到28°、高达45°到50°、向后高达5°及左右高达15°的坡度(尽管在更陡峭的坡度上可需要帮助)移动。发动机可以但不必安装到所述平台。为了安全性及便利起见，优选地，所述运载工具的所有主要功能均能够远程地控制。

在又一实施例中，所述吊杆可在30°吊杆角度下具有至少20,000磅的扩展容量。所述吊杆可能够具有60°的最大吊杆角度。所述运载工具可经设计例如以在沟槽中铺设高达42英寸od及高达40英尺长的管道区段。所述平台可以但不必并入有可扩展的配重。

可使用两个35,000磅的绞车。稳定器绞车可安装到所述底架前面及后面。上坡绞车可用于促进所述运载工具沿陡峭的坡度向上攀爬。下坡绞车可用于沿坡度向上拉动管道推车且递送额外管道区段。

一种用于使用自推进式运载工具来将管道区段铺设在位于斜坡地形上的沟槽内的方法也形成所主张的发明的一部分。所述运载工具具有：底架，其能够攀爬所述斜坡地形；运载工具底盘，其支撑旋转平台；及吊杆，其具有成角度吊杆头，由所述旋转平台承载。在相对于所述斜坡地形将所述旋转平台维持在基本上水平的水平面中的同时，可使用所述吊杆及所述成角度吊杆头来操纵两个独立的绞车缆绳以便提升及定位具有不同长度的个别管道区段，使得所述运载工具可用于一次一个地依序提升两个或更多个管道区段且将所述管道区段端对端地摆动并定位于沟槽中。

权利要求书术语的定义

本专利的权利要求书中所使用的术语打算具有其与法律要求一致的最广泛含义。在可能有替代含义的情况下，应指最广泛含义。权利要求书中所使用的所有词语打算以语法及英语的正常常规用法来使用。

“吊杆头的倾斜角度”意指吊杆头与吊杆的中心线之间的偏移角度，如图6及7中的角度β所图解说明。

附图说明

所附权利要求书中陈述为本发明的特性的新颖特征。然而，通过参考以下结合附图进行的说明，可以更好地理解本发明本身，以及其进一步的目的及附带的优点，其中：

图1是根据本发明的优选实施例的管道铺设运载工具的俯视及侧视透视图；

图2是在于斜坡地形上铺设管道的动作中图1中所展示的运载工具的俯视及侧视透视图；

图3及4是图2中所展示的运载工具的俯视(空中)图及侧视图；

图5是以上图式中所展示的运载工具的吊杆的放大透视图；

图6及7是运载工具的俯视(空中)图，其图解说明吊杆头在水平面中旋转的能力；

图8到10是图解说明优选实施例的平台校平能力的侧视透视图；

图11是从图9的右侧看的视图，其展示成最大角度的侧倾；

图12是图1中所展示的优选实施例的前视图，其展示成所提出最大角度的侧倾；

图13到15是优选实施例中的可扩展吊杆第三级及角吊杆的俯视透视图以及俯视及侧视透视图；

图16是沿着图13的截面线16-16的截面图；

图17是优选实施例中的可扩展吊杆组合件的端部的部分侧视及俯视透视图；

图18是可扩展吊杆组合件的端部的部分透视图，其中为了清晰起见隐藏了重定向滑轮安装板(与图14及19相比)；

图19是图18的俯视透视图；

图20是图18的前视图；

图21是优选实施例中的可扩展吊杆组合件及角吊杆组合件的透视图；

图22是倾斜框架组合件的部分剖切侧视及俯视透视图；且

图23是图22中所展示的倾斜框架组合件的侧视及仰视透视图。

图式中的组件未必是按比例的，而重点放在清晰地图解说明本发明的原理上。在所述图式中，遍及数个视图，相同参考编号标示对应部件。

为了便于联合图式阅读以下对优选实施例的说明，提供以下部件列表。此部件列表无意以任何方式限制所主张的发明，因为所属领域的普通技术人员将容易地理解及了解，所主张的发明仍然可以使用不同的额外或省略的部件来实现。

参考编号说明

1上部旋转器框架组合件

2可扩展吊杆组合件

3倾斜框架组合件

4履带框架组合件

5角吊杆组合件

6角吊杆缸

7角吊杆枢轴

8a下部重定向滑轮

8b上部重定向滑轮

9滑轮头组合件

10角吊杆

10a角吊杆缸部分

11角吊杆枢轴衬套

12角吊杆缸杆轴

13角吊杆缸基座轴

14重定向滑轮底部安装板

15重定向滑轮中心安装板

16重定向滑轮顶部安装板

17重定向滑轮枢轴

18角吊杆枢轴固定板

19角吊杆枢轴固定螺母

20可扩展吊杆第三级

21旋转轴承

22吊杆绞车

23吊杆提升缸

24旋转器平台校平缸

25旋转器平台侧校平缸

26校平框架

27旋转器平台

28前稳定器绞车

29后稳定器绞车

30绞车缆绳

31绞车缆绳挂钩

32提升吊索

33管道区段

34沟槽

35滑轮头枢轴管

36可扩展吊杆外部级

37可扩展吊杆第二级

38履带框架

39旋转器平台校平缸轴

40旋转器平台校平枢轴

41旋转器平台侧校平缸轴

42旋转器平台侧校平枢轴

43旋转器平台侧校平缸枢轴板

具体实施方式

以下陈述是对据信是所主张的本发明的优选实施例及/或最佳实例的内容的说明。预期对此优选实施例的未来及现在的替代方案及修改。在功能上、目的上、结构上或结果上未做出实质性改变的任何替代方案或修改都意在由本专利的权利要求书所涵盖。

现在参考图1，展示且整体以参考编号100标示本发明的优选实施例(管道铺设运载工具)。管道铺设运载工具100可包含：上部旋转器框架组合件1，其承载可扩展吊杆组合件2；倾斜框架组合件3，其支撑上部旋转器框架组合件1；及履带框架组合件4，其用以支撑及推进运载工具100。

参考图1、13到16及21，可扩展吊杆组合件2可包含吊杆绞车22、绞车缆绳30、可扩展吊杆外部级36、可扩展吊杆第二级37及可扩展吊杆第三级20。角吊杆组合件5可附接到可扩展吊杆第三级20且可包含如图1、13到16及21中所展示地组装的部件，包含角吊杆缸6、角吊杆枢轴7、重定向滑轮8及滑轮头组合件9(标准清障车滑轮头组合件，当前可自例如米勒工业牵引设备公司(millerindustriestowingequipmentinc.)购得，其允许绞车缆绳与负载对准)。角吊杆10是角吊杆的焊件且包含角吊杆枢轴衬套11、角吊杆缸杆轴12(将附接角吊杆缸6附接到角吊杆10的枢轴)及角吊杆缸基座轴13(将角吊杆缸6附接到可扩展吊杆第三级20的枢轴)。角吊杆圆柱形部分10a是角吊杆10的部件(参见，例如，图13、15及19)。

参考图17到20，角吊杆组合件5包含重定向滑轮底部安装板14、重定向滑轮中心安装板15及重定向滑轮顶部安装板16，其共同将重定向滑轮8固定于适当位置中。两个下部重定向滑轮8a将一个绞车缆绳重定向到右滑轮头组合件9。两个上部重定向滑轮8b将另一绞车缆绳重定向到左滑轮头组合件9。第一组重定向滑轮8a-1、8b-1在角吊杆枢轴7上枢转，因此角吊杆与滑轮存在共同枢转点。第二组重定向滑轮8a-2、8b-2将延伸穿过滑轮头枢轴管35(由角吊杆缸部分10a承载)的绞车缆绳转向到滑轮头组合件9。

参考图5及13到16，可扩展吊杆第三级20是可扩展吊杆组合件2的最内部吊杆级且是角吊杆枢轴7及角吊杆组合件5安装到的级。两个吊杆绞车22可承载于可扩展吊杆组合件2的顶部部分上以沿着角吊杆组合件5缠绕绞车缆绳30，在两个绞车挂钩31中终止。吊杆提升缸23提供动力来提升可扩展吊杆组合件2。参考图21，可扩展吊杆外部级36是吊杆绞车22安装到的焊件。

参考图13到16，角吊杆枢轴固定板18将角吊杆枢轴7连接到可扩展吊杆第三级20。固定螺母19将重定向滑轮8及重定向板14、15、16固定于适当位置中。

参考图1及22到23，倾斜框架组合件3包含由履带框架38支撑的校平框架26及旋转器平台27。如图8到12中所展示，倾斜框架组合件3可通过旋转器平台校平缸24及旋转器平台侧校平缸25而选择性地倾斜。旋转器平台校平缸轴39将旋转器平台校平缸24附接于履带框架38与校平框架26之间。旋转器平台校平枢轴40将校平框架26附接到履带框架38(校平框架26在其上枢转的轴)。旋转器平台侧校平缸轴41将旋转器平台侧校平缸25附接到旋转器平台27。旋转器平台侧校平枢轴42将旋转器平台27附接到校平框架26(旋转器平台在其上枢转的轴)。旋转器平台侧校平缸枢轴板43将旋转器平台侧校平缸25附接到校平框架26。

旋转轴承21允许上部旋转器框架组合件1相对于倾斜框架组合件3旋转。

参考图1，前稳定器绞车29可用于在陡峭的山坡上紧固运载工具100以支撑位于运载工具100上面的运载工具或固定物体，以便更紧固运载工具100。后稳定器绞车28(参见图1及11)可用于沿坡度向上拉动管道推车例如以输送额外管道区段。

所属领域的普通技术人员现在将了解，形成本发明的优选实施例的管道铺设运载工具100可以根据需要具备以下能力中的一或多者：

1.使用两个独立的绞车缆绳来提升及定位直径高达42英寸×40英尺长的管道区段。

2.连续360度旋转是优选的，但不是必须的。

3.能够爬坡的自推进式带履带的底架。

4.安装于上部旋转组合件中的发动机。

5.为了操作员安全性及可见性，优选地对所有功能进行远程控制。

6.能够在前后高达45°到50°、向后高达5°、左右达±15°的坡度上在平台处于相对于水平面的基本上水平状态的情况下操作。

7.上部旋转器组合件具有相对斜坡校平的能力，从而提供水平的旋转平面。

8.所要最大工作半径可为例如30英尺。

9.吊杆可能够具有例如60°的最大吊杆角度。

10.两个例如35,000磅的绞车。

11.吊杆在30度吊杆角度下可具有例如20,000磅的扩展容量。

12.装置可能够从其行进中心线处的位置一次一个地提升例如两个40英尺的管道区段，且然后以最小的重新定位将其端对端地摆动并定位在沟槽中。由于管道可以通过装置旋转，因此管道可以位于其180°摆动范围内的任何地方，即，从挨着沟槽的一侧一直绕到沟槽的相对侧的任何地方(只要负载在半径容量内即可)。距离沟槽的正常工作半径可以在例如15英尺到20英尺之间。

13.为了将管道与沟槽平行地对准，吊杆头优选地经设计使得其可相对吊杆的中心线成角度偏移。

14.吊杆头优选地经设计使得角度功能对挂钩高度具有很小的影响。

15.稳定器绞车可安装到底架前面及后面。

16.上坡绞车优选地用于在陡峭的坡度上进行锚固及攀爬。

17.下坡绞车可用于沿坡度向上拉动管道推车以输送额外管道区段。

18.运载工具的上部旋转器框架可并入有可扩展的配重。

19.运载工具可用作工作现场周围的材料搬运起重机。

以上说明并非打算限制在界定本发明的所附权利要求中使用的词语的含义。所属领域的通技技术人员将理解，可以设想及使用仍落在所附权利要求的范围内的各种其它设计。举例来说，虽然已经揭示了涉及具有左右及前后移动两者的旋转器平台的优选实施例，但是在其它实施例中，旋转器平台可能仅能够左右移动，或者仅能够前后移动。预期，这些额外实例以及并非对本文所主张的内容的实质性改变的对本文所揭示的结构、功能或结果的未来修改将存在，并且意图对所主张的内容的所有此类非实质性改变由权利要求书涵盖。