Внутреннее устройство для сборки под сварку кольцевых стыков обечаек

Внутреннее устройство для сборки под сварку кольцевых стыков обечаек

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Col03 Советскик

Соцнапнстнчвскнк

Рвснубммк » 919837 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 19.02.79 (21) 2725656/25-27 с присоединением заявки № (23)Приоритет (5l)NL. Кл. . В 23 К 3!/06

В 23 К 37/04

Ркударвтаввы11 кемвтет

СССР ае деам кзвврвтений н впрытвй

Опубликовано 15.04.82. Бюллетень № 14

Дата опубликования описания 15.04. 82 (53) УДК 621. 791. ,039(088. 8) .3., .

Производственное объединение "Электростальт ФЙ ф». (71) Заявитель (54) ВНУТРЕННЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРКИ

ПОД СВАРКУ КОЛЬЦЕВЫХ СТЫКОВ

ОБЕЧАЕК

Изобретение относится к сварке, а точнее к сборочно-сварочному оборудованию, и предназначено для центрирования и стягивания обечаек при их стыковке перед сваркой.

Изобретение наиболее эффективно может. быть использовано в трубоэлек.тросварочных агрегатах для производства сварных труб из однослойных или многослойных обечаек. Производства труб из многослойных обечаек имеет свои специфические особенности. В связи с меньшей жесткостью и .большей податливостью конструкции многослойной обечайки по сравнению с однослойной обечайкой или трубой соответствующих геометрических раз меров для нее более затруднительна качественная обработка ее торцов,. выполнение перпендикулярности торца обечайки относительно ее оси.

Известно устройство для сборки под сварку кольцевых стыков труб, которое содержит размещенные в общем с корпусе две клиновые эажимные системы, одна из которых подвижна относительно второй и связана с силовым приводом, Каждая клиновая зажимная система выполнена в виде двух рядов

5 раздвижных штоков (зажимных башмаков), каждый иэ которых взаимодействует с соответствующим клином, подвижным в осевом направлении flj .

Недостатком этого устройства явля1О ется наличие одного винтового привода для зажатия свариваемых труб. В этом случае, в зависимости от точности выставки транспортных средств трубы и ее кривизны свариваемые

15 трубы могут быть состыкованы перед сваркой с недопустимым перекосом их осей. Недостатком центратора также является наличие для перемещения тор20 цов стыкуемых труб при регулировании зазора между ними одного центрального привода, который не имеет воэможности пространственного перекоса осей сва, риваемых труб при неперпенцикуляр3 91983 ности их торцов. Кроме того, центратор, имея винтовые приводы зажима и . сближения торцов труб, мажет быть использован только при ручном вращении винтов, так как механический привод вращения этих винтов ненадежен в работе из-за поломок при заклинивании.

При разной величине скальности и неперпендикулярности торцов свариваемых труб возможно при сближении их 10 торцов "вхождение" одной трубы в другую, вследствие того, что в известной. конструкции не предусмотрено устройство для предварительного выравнивания геометрической формы пристыко- iS вываемого торца трубы.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее размещенные в хор° пусе два зажимных узла, каждый из ко- 2О ,торых выполнен в виде двух рядов за-, жимных башмаков, установленных с возможностью взаимодействия с подвижны" ми в осевом направлении клиновыми " призмами, приводы которых снабжены механизмом управления (2).

Недостаток известной конструкции устройства заключается в том, что наличие неперпендикулярности торцов свариваемых обечаек приводит к различному зазору между свариваемыми торцами труб по их периметру и как следствие к неудовлетворительному качеству кольцевого сварного шва по периметру, что недопустимо для работающих под более высоким давлением многослойных труб. Для. данного устройства характерны значительные габариты и массы. При использовании такой конструкции зажима для сварки многослойных обечаек большая масса его может привести к недопустимому изменению геометрической формы сваренной трубы опорными роликами зажима

:в процессе транспортировки обечаек н трубы. Кроме того,.большая угловая контактная поверхность зажимных башмаков может привести к появлению цилиндрических рисок нли недопустимых концентраций напряжений на внутрен- © ней поверхности трубы в местах наи. большей деформации, что недопустимо для более ответственных по назначению многослойных труб. Большая контактная площадь эажимных башмаков в свою очередь требует значительных усилий и массы приводов зажимных башмаков.

7 4

Белью изобретения является повышение качества сборки и сварки обечаек при неперпендикулярностн их торцов .путем обеспечения равномерного зазора между свариваемыми торцами и исключения образования на внутренней поверхности обечаек кольцевых рисок и мест с недопустимым уровнем остаточных напряжений.

Поставленная цель достигается тем, что внутреннеЕ устройство для сборки под сварку кольцевых стыков обечаек, содержащее размещенные в корпусе два зажимных узла, каждый из которых выполнен в виде двух рядов зажимных башмаков, установленных с возможностью взаимодействия с подвижными в осевом направлении клиновыми призмами, приводы которых снабжены механизмом управления, снабжено механизмом стягивания и выравнивания торцов, выполненным в виде по крайней мере, четырех равномерно расположенных по окружности рычагов с выступами, проходящих через отверстия, выполненные в одном из рядов зажимных башмаков, и установленных с возможностью взаимодействия выступами со свободным .торцом пристыковываемой обечайки, каж* дый из рычагов снабжен шарнирно закрепленным на корпусе зажимных узлов гиДроцилиндром, шток которого шарнирно связан с рычагом.

Зажимные башмаки выполнены с цилиндрическими контактными поясками.

Устройство снабжено также указателем окончания процесса предварительного выравнивания формы обечаек, выполненным в виде закрепленного на корпусе эажимных устройств датчика, связанного с механизмом управления приводами .осевого перемещения клиновых призм, и установленной с возможностью взаимодействия с этим датчиком линейкой, закрепленной на одной из клиновых призм., Такое конструктивное выполнение внутреннего устройства для сборки под сварку кольцевых стыков обечаек позволяет повысить качество сборки и сварки обечаек. Это достигается .эа счет того, что при зажиме первой и каждой последующей нечетной обечаек двумя рядами зажим ных башмаков осуществляется базирование (совмещение осей) внутреннего устройства для сборки относительно внутренней поверхности обечаек. Предварительное же эажатие вто7 6 жимных башмаков 30-33 выполнены в виде двух цилиндрических поясков 37.

Внутреннее. устройство для сборки под сварку кольцевых стыков обечаек имеет механизм 38 стягивания и выравнивания торцов свариваемых обечаек

39 и 40. Этот механизм содержит, по крайней мере, четыре гидроцилиндра

41, симметрично расположенных по кольцевому периметру обечаек. Корпусы

42 гидроцилиндров 41 закреппены на корпусе I с помощью осей 43 Штоки

44 гидроцилиндров 41 посредством осей

45 соедин ны с рычагами 46, которые смонтированы с воэможностью. осевого перемещения в отверстиях зажимных баш-. маков 33. цилиндрические поверхности р выступоврычагов 46 выступают на величину Z, как контактными поясками 37. зажимных башмаков 33. Зажимной узел 7 имеет указатели 47 окончания процесса предварительного выравнивания формы обечаек, которые выполнены в виде линейки 48, одним концом закрепленной на клиновой призме 27, а вторым концом взаимодействующей с пре- дусмотренным на общем корпусе 1 датчиком 49, установленным с возможностью перемещения по направлению оси штока 9 и предназначенным для остановки цилиндра 5 с клиновыми призмами 25 и 27 в промежуточном положении ее хода. Для транспортировки обечаек служат подъемные транспортные ролики 50. На общем корпусе 1 и.плоскости осей подъемных транспортных роликов..50 размещены сферические опорные ролики 51. При этом для предотвращения изменения геометрической форйы обечаек при их транспортировке точки касания этих роликов с внутренней цилиндрической поверхностью обечаек размещены на радиусе, проведенном перпендикулярно образующим cI, транспортных роликов 50. Общий корпус 1 снаб- . жен опорными дисками 52. При отсутствии обечаек внутреннее устройство под сварку кольцевых стыков обечаек располагается своими опорными дисками 52 на подъемно-поворотных роликах

53, а при сварке обечайки опускаются на поворотные ролики 54. Левый конец общего корпуса 1 крепится с возможностью вращения вокруг своей оси (не показано).

Устройство работает следукицим образ ом.

В исходном положении зажимные башмаки 30-33 сведены к центру, при

5 91983 рой и каждой последующей четной обечайки максимально приближает их форму к цилиндру и к форме уже зажатой обечайки. Эта операция предварительного зажатия выявляет расположение ми- 5 нимальных и максимальных зазоров между торцами стыкуемых обечаек. Выравнивание зазоров между торцами обечаек осуществляется включением соответствующих цилиндров механизма стягивания. Внутреннее устройство для сборки имеет минимальные габариты и массу за счет того, что средство для предварительного выравнивания формы обечаек выполнено в виде линейки с датчиком, а контактная поверхность зажимных башмаков выполнена в виде цилиндрических поясков, которые в свою очередь не оставляют на внутренней поверхности обечаек рисок и 20 мест с недопустимым уровнем остаточных напряжений.

На фиг. 1 изображено внутреннее устройство для сборки под сварку кольцевых стыков обечаек, общий вид, 25 на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1 на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 1.

Внутреннее устройство для сборки под сварку кольцевых стыков обеча-. ек содержит общий составной корпус З0

1 с внутренней цилиндрической поверхностью скольжения с, по которой имеют возможность перемещаться в осевом направлении на втулках 2 корпуса

3 гидравлических цилиндров 4 и 5, являющихся приводами зажимных узлов 6 и 7. Штоки 8 и 9 гидроцилиндров 4 и 5 имеют каналы 10-13 дпя подачи рабочей жидкости соответственно в поршневые 14 и 15 и штоковые полос- 40 ти 16 и 17 и закреплены неподвижно с помощью гаек 18 и 19 на общем корпусе 1. Глухие 20 и 21 и сквозные 22 и 23 крышки гидроцилиндров 4 и 5 выполнены совместно с клиновыми призма- 45 ми 24-27. В призмах 26 и 27 размещены уплотнительные устройства 28 и 29 штоков 8 и 9. Каждый зажимной узел 6 и 7 выполнен в виде двух рядов зажимных башмаков 30, 31 и 32, 33. Каждая

50 из клиновых призм 24-27 клиновыми плоскостями взаимодействует с клиновыми поверхностями башмаков 30, 31, 32 и 33, внутри которых размещены пружины 34. Зажимные башмаки 30, ЗI 32

55 и 33 имеют сквозные пазы 35, внутри которых пропущены планки 36. Планки

36 закреплены на общем составном корпусе l. Контактные поверхностй 0 эаS

S5

6 —. h

Ь

7 91

;этом конусные призмы 24-27 находятся в крайнем левом положении, а рычаги

46 находятся в крайнем правом положении. Подъемно-поворотные ролики

53 подняты и унариваются в опорные диски 52 ° Обечайка 39 надвигается с помощью транспортных роликов 50 на внутреннее устройство и останавливается, когда ее задний конец находится в плоскости сварочного аппара та (не показан) ° Перед транспортиров кой обечайки 39 подъемно-поворотные ролики 53, поддерживающие правый опорный диск 52, опускаются. Через канал 10 и поршневую полость 14 подается рабочая жидкость под давлением. Под действием этого давления корпус 3 гидроцилиндра 4 вместе с клиновыми призмами 24 и 26 при пере" мещении вправо разведут зажимные башмаки 30 и 32 до упора их контактных поверхностей 3 во:внутреннюю поверхность обечайки 39. Обечайка

39 принимает цилиндрическую форму, центрируется относительно оси уст ройства и зажимается. Обечайка 40 транспортными роликами 50 надвига-. ется на устройство до упора своего переднего торца в задний торец первой обечайки. Через канал 11 в штоковую полость 17 гндроцилиндра 5 подается рабочая жидкость под давлением. Под действием этого давления корпус 3 гидроцилиндра 5 вместе

c,êïHHoâûìè призмами 25 и 27 при перемещении вправо разведут зажимные башмаки 31 и 33 до тех пор>пока линейка .48 своим концом не войдет в зону. действия датчика 49. Предварительное разведение зажимных башмаков 31 и 33 приводит к округлению пристыковываемой обечайки и предотвращения вхождения торца во внутрь первой обечайки. Кроме того, при предварительном разведении зажимных башмаков 31 и 33 выступы рычагов 46 выходят за внутренний диаметр обечайки 40. После . этого в зависимости от расположения большего зазора между торцами обечаек 39 и 40 из-за их неперпендикулярности к оси подается давление в штоковую полость соответствующего гидроцнлиндра 41. Причем наибольший перекос пристыковываемой оси должен удовлетворять условию

9837 8 где L — длина пристыковываемой обечайки (трубы), м;

Π— наружный диаметр обечайки, м;

Ь вЂ” допустимая величина кривизны обечайки, мм/м, а наименьший зазор между торцами обечайки выбирается, исходя из технологических возможностей сварочного аппарата.

Например, для обечаек 4 1420 1 наибольший. зазор не более 0,5 мм.

1 Шток 44 под действием этого давления перемещается влево совместно с рычагом 46 и торцом обечайки 40 до ликвидации зазора между торцами обечаек

39 и 40. Далее производится прижатие торцов обечаек по всему периметру с помощью остальных трех цилиндров и окончательное зажатие обечайки 40.

Внутреннее устройство для сборки под сварку кольцевых стыков труб вместе с зажатыми обечайками 39 и 40 опускается на поворотные ролики 53 и 54, приводится во вращение со скоростью сварки приводом (не показан). При повороте на 360о они свариваются. Сва36 ренные обечайки разжимаются при подаче рабочей жидкости в штоковую полость

16 гидроцилирдра 4, поршневую полость

15 гидроцилиндра 5 и поршневую полость гидроцнлиндра 41. Разжатые сваренные обечайки поднимаются с поворотных роликов 54 транспортными роликами 50 и перемещаются с их помощью влево до совмещения заднего торца с плоскостью сварочного аппарата. Перед транспорти" ровкой обечаек поворотный ролик 54, поддерживающий левый опорный диск 52, опускается. Далее процесс повторяется.

Предлбженное внутреннее устройство для сборки под сварку кольцевых стыков обечаек по сравнению с лучшими образцами аналогичного оборудования позволяет за счет наличия двух рядов зажимных башмаков на каждую обечайку с раздельными приводами зажатия и механизмам стягивания торцов обечаек производить качественную сборку и сварку нежестких по конструкции многослойных обечаек с некоторой неперпендикулярностью их торцов к осям. Выполнение контактной поверхности зажимных башмаков в виде трех цилиндрических поясков незначительной ширины позволяет получить значительную величину ра9 91983 диальных деформаций обечаек беэ нанесения на их внутренней поверхности (особенно при наличии продольных нахлесточных швов) рисок для недопустимого уровня остаточных напряжений нри минимальных габаритах и массе приводов зажатия обечаек. Устройство не позволяет также при наличии минимаЛьных габаритов и массы приводов зажатия обечаек и средства для предвари тельного выравнивания недопустимо деформировать тело обечаек и трубы опорными роликами внутреннего устрой" ства для сборки при транспортировке обечаек и трубы.

Формула иэ обрет ения

1. Внутреннее устройство для сборки под сварку. кольцевых стыков обеча- о ек, содержащее размещенные в корпусе два зажимных узла, каждый из которых выполнен в виде двух рядов ззжимных башмаков, установленных с воэможностью взаимодействия с подвнжнющ в осевом направлении клиновыми призмами, при оды которых снабжены механизмом упр вления, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения качества сборки обечаек, устройство снабжено механизмом стягивания и выравнивания торцов, выполненным в виде по крайней мере четырех равномерно расположенных по окружности рычагов с выступами, проходящих через отвер7 10

1 стия, выполненные з одном из рядов зажимных башмаков, и установленных с возможностью взаимодействия выступами со свободным торцом пристыковываемой обечайки, каждый из рычагов снабжен шарнирно закрепленным на корпусе зажимных узлов гидроцилиндром, шток которого шарнирно связан с рычагом.

2. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что, сцелью исключения образования на внутренней поверхности обечаек кольцевых рисок и мест с недопустимым уровнем остаточных напряжений, зажимные башмаки выполнены с цилиндрическими контактными поясками.

3. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено указателем окончания процесса предварительного выравнивания формы обечаек, выполненным в виде закрепленного на корпусе зажимных устройств датчика, связанного с механизмом управления приводами осевого перемещения клиновых призм, и установленной с возможностью взаимодействия с этим датчиком линейкой, закрепленной на клиновой призме.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 431982, кл-. В 23 К 37/04, 1971.

2. Патент США У 2525680, кл. 269-34, 1950 (прототип).

919837

Сост авит ель 3 . .В етр ов а

Редактор M.Äûïûí Техред А. Ач Корректор Е.Рошко

Заказ 2228 12 Тираж 1151 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал, ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4