Устройство для установки труб в трубные решетки теплообменников

(51)4 В 23 Р 15/26 В 21 0 39/06 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ЮЭр.ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1;:.К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРУ 948492, кл. В 21 0 39/06, 11,08,80(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТАНОВКИТРУБ В ТРУБНЫЕ РЕШЕТКИ ТЕПЛООБМЕННИКОВ, содержащее раму с горизонтальными направляющими, в которых установлена каретка для перемещения труб,связанный с кареткой накопитель трубс механизмом его шагового перемещения,по вертикали, смонтированные на каретке роликовую головку . с механизмомвращения труб и приводным от пневмоцилиндра эксцентриковым механизмомих зажима, и привод осевого перемещения труб, а также систему управления устройством, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения производительности, оно снабжено механизмом шагового перемещения каретки, механизмом поштучной выдачи труб отнакопителя на линию их осевого перемещения, связанным с системой управления приводом механизма вращениятруб в виде смонтированной на роликовой головке червячной пары и узлом чередования работы механизмовосевого перемещения зажима и вращения труб, механизм осевого перемещения труб выполнен в виде подвижноустановленного на каретке и связанного с приводом при помощи цепной передачи корпуса с подпружиненным толкателем труб, узел чередования работымеханизмов выполнен и виде связан 801186452 А ного с толкателем хвостовика и закрепленного на корпусе с воэможностью взаимодействия с торцом хвостовика конечного выключателя, связанного с системой управления устройством, а эксцентриковый механизм зажима труб установлен на колеса червячной пары.2. Устройство по п. 1, о т л и ч а. ю щ е е с я тем, что механизм шагового перемещения каретки выполнен в виде установленного на раме привода, винтовой пары с закрепленной на каретке гайкой н связанным с приводом ходовым винтом, установленной на раР ме и сочлененной с ходовым винтом фрикционной муфты с пневмоцилиндром ее включения, сопряженной с муфтой при помощи зубчатой передачи рейки с пневмоцилиндром ее перемещения и установленных на раме с возможностью взаимодействия с рейкой конечных выключателей соответственно привода ю механизма шагового перемещения каретки и пневмоцилиндра включения фрикционной муфты,4 ь3. Устройство по п, 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения технологических возмож- ф ностей за счет обеспечения регулировки величины шага перемещения каретки, концевой выключатель привода механизма шагового перемещения каретки установлен с возможностью перемещения и фиксации относительно конца рейки.4. Устройство по п. 2, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности, привод механизма шагового перемещения каретки выполнен реверсивным, а концевой1186452 ОидА Составитель И. БелоусоТехред О. Неце Корректор В. Гирняк едактор Н. Тупи 085 Заказ 6483 1 Подписн илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж ВНИИПИ Государствен по делам изобрете 13035, Москва, Ж, го комитета СССРй и открытийаушская наб., д. 41186452 выключатель пневмоцилиндра включе"ния фрикционной муфты включен в цепь управления реверсом.5, Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, подвод воздуха к пневмоцилиндру эксцентрикового механизма зажима трубы выполнен теле- скопическим,6, Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что накопитель 1Изобретение относится к сборочному производству, в частности к устройствам для сборки кожухотрубныхтеплообменных аппаратов с пучком измногих труб. 5Цель изобретения - повышение производительности сборки за счет исключения ручных операций по перемещению каретки и установке роликовойголовки относительно оси перемещения 10труб.На фиг. 1 схематически представлено устройство поперечный разрез; нафиг. 2 - тоже., вид по длине; нафиг. 3 - то же, вид сверху; на фиг.4-15каретка, осуществляющая процесс набивки, разрез; на фиг, 5 - устройство для вращения труб разрез; нафиг, 6 - вид А на фиг. 5,Устройство для установки труб в 20решетки теплообменника содержит накопитель, состоящий из укрепленныхна каретке 1 под углом к горизонтубрусьев 2 с узлом подачи труб на линию досылания, состоящим из пневмоцилиндра 3, скрепленного с поворотным валом 4, оснащенным рычагом 5переброса очередной трубы через упоры6, закрепленные на брусьях 2 с цельюограничивания самопроизвольного скатывания труб в приемник-желоб, состоящий из двух Ь-образных пластин 7,скрепленных с ходовыми винтами 8,обеспечивающими регулирование расстояния между Ь-образными пластинами 7для размещения труб различного диаметра. Каретка 1 и Ь-образные пластины выполнены по длине, соизмеримойс длиной набиваемой трубы, которая с механизмом поштучной выдачи трубвыполнен в виде наклонно закрепленных на каретке брусьев, ограничительного упора для труб, приемни-,ка труб в виде двух установленных основаниями один .навстречу другому с возможностью регулировки расстояния между ними .-образных пластин и пневмоцилиндра с рычагом отсекания и переброса трубы черезупор. 2размещается в Ь-образных пластинахсоосно с отверстиями в трубных решетках теплообменного аппарата.Торцовые поверхности каретки 1оснащены неприводными колесами .9,которыми она опирается на направляющие 10, установленные на раме 11.Кроме того, каретка скреплена с гайками 12, размещенными по краям еекорпуса и сопряженными с ходовымивинтами 13, подшипниковые опоры 14которых смонтированы на раме 11. Задние концы ходовых винтов 13 оснащены коническими шестернями 15, сопряженными с шестернями 16, которые размещены на трансмиссионных валах 17,установленных на опорах 18 качения,скрепленных с рамой 11.Концы трансмиссионных валов 17 посредством муфты связаны с приводом,включающим редуктор 19, муфту 20,тормоз 21 и электродвигатель 22, смонтированный на раме 11. Привод осуществляет через винтовые пары перемещение каретки 1 с накопителем вгоризонтальной плоскости. На концекаждого ходового винта 13 со стороны, противоположной приводу, жесткозакреплены шестерни 23, сопряженныесоответственно с шестернями 24, оснащенными фрикционными дисками 25и неподвижно посаженными на валики26, размещенные в плоскости ходовыхвинтов 13 на опорах 27 качения и втулках 28 скольжения,На валиках 26 размещены подвижно восевом направлении втулки 29, оснащенные фрикционнымн дисками 30 изубчатками 31, сопряженными с рей1186 1 О ками 32, выполненными на штоках 33 поршней 34 пневмоцилиндров 35. Кроме того, поршень 34 со стороны, противоположной рейкам 32, оснащен дополнительным штоком 36. Втулки 29 со стороны, противоположной фрикционным дискам 30, оснащены кольцевыми канавками, сопряженными поворотно с сухарями 37 вилок 38, закрепленных на штоках 39 пневмоцилиндров 40, осуществляющих соединение или размыкание пар фрикционных дисков 25 и 30.Все детали, начиная от шестерен 24, смонтированы соответственно в 15 корпусах 41 дополнительных устройств, предназначенных для осуществления перемещения каретки 1 с накопителем для труб на шаг в горизонтальной плоскости, равный шагу отверстий по 2 О горизонту в трубных решетках теплообменника. Кроме того, корпусы 41 оснащены конечными выключателями 42 и 43, установленными по осям реек 32 с возможностью продольного 25 их перемещения и фиксации относительно реек.Конечные выключатели 42 посылают сигнал на выключение электродвигателя 22, осуществляющего перемеще- ЗО ние каретки 1 с накопителем для труб по горизонту. Таким образом, линей,ное расстояние между конечными выключателями 42 и .рейками определяет шаг хода каретки 1 В соответствии с шагом по горизонту отверстий в трубных решетках и может быть отрегулировано с высокой степенью точности и в широком диапазоне шагов.Конечные выключатели 43 управля О ют подачей сжатого воздуха в различные полости пневмоцилиндров 35 и 40, обеспечивая размыкание реек с конечными выключателями 42 с целью возврата реек и поршней в начальное по ложение, а также замыкание или размы. кание пар фрикционных дисков 25 и 30 с целью включения или отключения делительных устройств. При этом дели- ,тельное устройство, кинематически связанное с одним ходовым винтом, осуществляет ход каретки 1 на требуемый шаг по горизонту в одну сторону, а второе делительное устройство, кинематически связанное с вто-рым ходовым винтом, осуществляет ход каретки на требуемый шаг в другую сторону, При этом приводной элек" 452 4тродвигатель 22 переключается на реверс, а первое делительное устройство отключается путем размыкания пары фрикционных дисков.К нижней поверхности каретки 1 по длине прикреплена рама 44, на которой установлены направляющие 45, В направляющих установлена каретка 46. продольного перемещения трубы, опирающаяся колесами 47 на направляющую 45Каретка продольного перемещения трубы оснащена толкателем 48, размещенньак в каретке подвижно и имеющим ступенчатый хвостовик 49 с надетой на него пружиной 50.На ка 1 ретке установлена пленка 51, служащая опорной поверхностью для размещения конечного выключателя 52, причем хвостовик 49 сопрягается с конечным выключателем при сжатии пружины 50Конечный выключатель 52 установлен на пленке 51 подвижно по оси хвостовика, а расстояние между хвостовиком и конечныч выключателем регламентирует величину сжатия пружины. На нижней поверхности каретки 46 продольного перемещения трубы закреплен кронштейн 53 для присоединения к восходящей ветви цепи привода 54 набивки труб, содержащего смонтированные на конце рамы 44 приводную звездочку 55, посаженную на тихоходный вал редуктора 56, муфту 57 и электродвигатель 58При контакте конечного выключателя 52 с хвостовиком 49 сигналостанавливает электродвигатель 58. В передней части рамы 44 смонтировано натяжное устройство, содержащее натяжную звездочку 59, ось которой закреплена в подшипниковых опорах 60, установлен. ных в раме 44 подвижно и скрепленных с натяжными винтами 61.Толкатель 48 каретки 46, осуществляющей процесс набивки труб в трубные решетки теплообменника, оснащен сменным наконечником 62 конической формы в соответствии с наружным диаметром трубы и скрепленным с толкателем 48 поворотно относительно общей продольной оси. Рама 44, несущая карет ку 46 с толкателем 48, установлена и отрегулирована таким образом, что пересечение двух взаимно перпендикулярных плоскостей - вертикальной и горизонтальной, проходящих через центр симметрии трубы, размещенной в Ь-об 1186452разном приемнике-желобе 7, определяющее положение продольной оси трубы,проходит и через центр симметрии досылателя, т.е. продольные оси трубыи толкателя 48 совпадают,В передней части рамы 44 над натяжным устройством установлено устройство для вращения трубы относительноее продольной оси. Механизм враще 10ния трубы содержит корпус 63, в котором на опорных подшипниках 64 установлен червяк 65, соединенный посредством муфты 66 с приводным электродвигателем 67. Червяк 65 сопряжен5с червячным колесом 68, в центральнойчасти которого закреплена втулка 69со свободно охватывающей ее обоймой70, жестко закрепленной на корпусе 63.Во втулке выполнены. осевые и ради 20альные сверления 71, совмещенные скольцевыми канавками 72 на внутренней поверхности обоймы 70, имеющимирадиальные выходы с установленнымив них штуцерами 73 для присоединенияпневмошлангов. При этом осевые сверления втулки 69 заглушены, а к радиальным сверлениям также присоединены штуцера 74 для подсоединенияшлангов 75, скрепленных с силовымпневмоцилиндром 76, Это предотвращает запутывание пневмошлангов привращении червячного колеса 68.Силовой пневмоцилиндр 76 смонтирован на червячном колесе 68 на стороне, противоположной размещеннойвтулке 69, и скреплен с поворотнойэксцентриковой осью 77, размещеннойв опорах 78 скольжения. На эксцентриковой оси 77 смонтирован профилированный по диаметру трубы верхнийролик 79,.имеющий воэможность вращения на подшипниках качения относительно эксцентриковой оси 77 и поворота вместе с осью к центру червячного колеса 68 под воздействием силового пневмоцилиндра 76 на величинуэксцентриситета. На червячном колесе 68 размещен также нижний профилированный ролик 80, парный верхнемуролику 79.Устройство для вращения трубы, содержащее детали н узлы 63-79, установлено и отрегулировано таким образом, что пересечение двух взаимноперпендикулярных плоскостей - вертикальной и горизонтальной, проходящих через центр симметрии трубы, размещенной в 1.-образном приемнике-желобе 7,определяющее положение продольной оси трубы, проходит и через центр симметрии червячного колеса 68 и втулки 69, т. е . продольные ос и трубы и в тулки совпадают, Отверстие во втулке 69 предусмотрено для размещения в нем трубы, подлежащей набивке, Размер отверстия во втулке 69 позволяет размещать в нем трубы различного диаметра (в требуемом диапазоне), а профилированные парные ролики 79 и 80 выполнены сменными, при этом число пар профилированных роликов соответствует номенклатуре .труб, подлежащих набивке в трубные решетки теплообменных аппаратов.Комплекс деталей, узлов и механизмов 1-80 посредством стоек 81 опирается на раму 82, так как стойки 81 скреплены сверху с рамой 11, а в нижней части с рамой 82. Рама 82 прямоугольной формы, выполнена по дли не и ширине соизмеримой с рамой 11. Кроме того, рама 82 оснащена четырьмя штангами 83, установленными по краям рамы и сопряженными подвижно со стаканами 84, смонтированными на основании 85, По продольной оси симметрии рама 82 скреплена с двумя винтовыми домкратами 86, установленными также на основании 85.Силовые винты 87 домкратов 86 подвижно скреплены со звездочками 88 цепной передачи 89, привод которой содержит ведущую звездочку 90, установленную на тихоходном валу червячного редуктора 91, который посредством муфты 92 соединен с приводным электродвигателем 93. Привод также оснащен тормозом (не показан), натяжным устройством 94.Привод осуществляет подъем перечисленных выше узлов и деталей и в конечном счете подъем накопителя с трубами, подлежащими набивке, по вертикали. Привод смонтирован на плите 95 и установлен на основании 85, На тиходоном валу червячного редуктора 91, оснащенном ведущей звездочкой 90 цепной передачи 89, смонтирована также цилиндрическая зубчатая шестерня 96, сопряженная с подобной ей шестерней 97, шагового устройства 98, регулирующего подъем или опускание накопителя с трубами на шаг по вертикали в соответствии с шагом по вертикали отверстий, выполненных в трубных решетках теплообменного аппарата.1 О ках теплообменника. 5 20 25 30 35 40 45 50 55 Шестерня 97 шагового устройства 98 закреплена на вертикальном валу 99, оснащенном шестерней 100, подобной шестерне 23 на концах ходовых винтов 13 устройства, обеспечивающего ход накопителя с трубами на шаг по горизонту. Шестерня 100 скреплена с двумя шестернями 101, размещенными в диаметральной плоскости шестерни 100 по обе ее стороны и оснащенными фрикционными дисками, подобными фрикционным дискам 25 устройства, обеспечивающего ход накопителя с трубами на шаг по горизонту. Все детали, сопряженные с фрикционными дисками, характер их установки, регулирования и работы подобны, деталям 26-43 с той лишь разницей, что электрические сигналы, поступающие в результате работы шагового устройства 98, управляют включением или выключением электродвигателя 93 привода вертикального подъема накопителя с трубами, осуществляющего перемещение на шаг по вертикали в соответствии с шагом по вертикали между отверстиями, выполненными в решетках теплообменного аппарата.Устройство для установки труб в решетки теплообменника работает следующИм образом.Трубы, подлежащие набивке в трубные решетки теплообменного аппарата, со стороны, обращенной к аппарату, оснащают наконечником конической формы, который повышает вероятность попадания трубы в отверстие трубной решетки, после чего некоторое количество труб размещают на брусьях 2 накопителя, установленного на каретке 1, При этом трубы фиксируются от самопроизвольного скатывания регулируемыми упорами 6.Теплообменный аппарат размещают на роликоопорах и поворачивают его до положения, при котором ряды отверстий в трубных решетках будут выведены в горизонтальную плоскость, Эта технологическая операция осуществляется механизмами и приборами, входящими в конструкцию роликовогостенда.Каретка 46 продольного перемещения трубы размещается в исходном крайнем заднем положении относительно труб, при этом толкатель 48 каретки 46 устанавливают на небольшом расстоянии от заднего конца труб, подлежащих набивке в решетки теплообменника, Включают подачу сжатого воздуха в пневмоцилиндр 3, который воздействует на поворотный вал 4, при этом рычаги 5 перебрасывают трубучерез упоры 6 в приемник-желоб,Ь-образные пластины 7 которого посредством их перемещения от ходовыхвинтов 8 установлены в соответствиис диаметром трубы и отрегулированытаким образом, что продольная осьтрубы совпадает с осью, проходящейчерез некоторое отверстие в решетВключают цепной привод продольного перемещения каретки 46, и каретка своим толкателем 48, оснащенным наконечником 62, входит в контакт с задней торцовой поверхностьютрубы и проталкивает ее вдоль продольной оси теплообменного аппарата соосно отверстиям в решетках теплообменника. Труба, перемещаясь, входит во втулку 69 червячного колеса 68, далее в ручей, образованный нижним 80 и верхним 79 профилированными роликами. Ролики под воздействием движущейся трубы проворачиваются на опорах качения: силовой пневмоцилиндр 76 устройства для вращения трубы не включен:Перемещаясь далее в продольном направлении, труба своим передним концом, оснащенным наконечником конической формы, входит в отверстие трубной решетки и далее в отверстие трубной перегородки и т,д. Если труба в процессе набивки перемещается беспрепятственно, то каретка 46, осуществляющая набивку, остановится в крайнем переднем по отношению к теплообменнику положении, при этом толкатель 48 каретки 46, длина которого выбрана в соответствии с габаритом устройства для вращения трубы, обеспечивает положение заднего конца трубы точно в габарит передней трубной решетки.В этом случае, когда труба заклинивается в трубной перегородке и движение ее прекращается, прекращается и осевое перемещение толкателя 48. В то же время каретка 46 продолжает движение от цепного привода, при этом происходит сжатие пружины 50, а конец хвостовика 49 проходит в контактное соприкосновение с конечнымвыключателем 52, который размыкаетэлектрическую цепь питания электродвигателя 58. Перемещение каретки 46 прекращается, Одновременно подается сигнал на срабатывание пневмоцилинд" ра 76, Осуществляется силовой прижим трубы между роликами, включают приводной электродвигатель 67, который посредством червяка 65 вращает червячное колесо 68, а вместе с ним и1 О защемленную между роликами 79 и 80 трубу относительно своей продольной оси.Как только в результате проворота трубы произойдет ее расклинивание,15 подпружиненный толкатель 48 под воздействием усилия пружины 50 переместит трубу в направлении набивки, при этом хвостовик досылателя разомкнется с конечным выключателем 52 и сиг 20 нал от последнего включит электродвигатель 58 цепного привода продольного перемещения трубы. Процесс набивки будет продолжен.После осуществления процесса набивки трубы электродвигатель 58 переключают на реверс, и каретка 46 возвращается в исходное положение, а следующая труба перебрасывается в желоб- накопитель, Затем необходимо сущест 30 вить перемещение накопителя на шаг вдоль горизонта отверстий в трубных решетках. Для этого включают шаговое устройство, установленное на конце одного из ходовых винтов 13, например левого, а шаговое устройство,раз- З 5 мещенное на конце правого ходового винта, осуществляющего перемещение накопителя на шаг назад, отключают. При этом подают сжатый воздух в поршневую полость правого пневмоцилиндра 40 и осуществляют размыкание пар фрикционных дисков. 25 и 30. Отключив делительное устройство правого ходового винта, осуществляют перемещение на шаг вперед, Для этого подают сжатый воздух в поршневую полость левого пневмоцилиндра 40 и размыкают фрикционные диски, затем подают воздух в штоковую полость левого пневмоцилиндра 35, возвращая поршень 34 и шток 33, на котором нарезана рейка 32, в крайнее заднее положение до упора поршня в заднюю крьппку пневмоцилиндра 35.Поршень 34 са стороны, противоположной рейкам 32, и оснащенный дополнительным штоком 36, приходит в соприкосновение с конечным выключателем 43, Сигнал от выключателя 43 дает команду на подачу сжатого воздуха в поршневую полость пневмоцилиндра 40, который перемещает втулку 29, оснащенную фрикционным диском 30, в направлении парного с ним фрикционного диска 25, которым оснащена шестерня 24, сопряженная с шестерней 23, жестко закрепленная на левом ходовом винте 13, Фрикционные диски 25 и 30 смыкаются между собой, и шаговое устройство подготовлено к работе.Включают электродвигатель 22 привода перемещения каретки 1 с накопителем для труб, По кинематической цепи электродвигатель 22, муфта 20, редуктор 19, трансмиссионные валы 17, конические шестерни 16 и 15, ходовые винты 13 и гайки 12 осуществляется перемещение каретки 1 с накопителем для трубОдновременно с этим происходит вращение шестерен 23, жестко закрепленных на ходовых винтах 13, которые передают вращение сопряженным с ними шестернями 24, оснащенным фрикционными дисками 25. Так как фрикционный диск 25 левого ходового винта скреплен с фрикционным диском 30 втулки 29, снабженной зубчаткой 31, которая сопряжена с рейкой 32, то зубчатка начнет вращаться, а рейка выдвигаться из пневмоцилиндра 35 в направлении к конечному выключателю. Как только рейка 32 соприкоснется с конечным выключателем 42, электрический сигнал даст команду на остановку электродвигателя 22 и ходового винта 13, включится тормоз 21, каретка 1 остановится в требуемом положении, осуществив ход по горизонту точно на шаг, равный расстоянию по горизонтали между отверстиями в трубных решетках.Кроме того, сигнал от конечного выключателя 42 даст команду на подачу сжатого воздуха в штоковую полость пневмоцилиндра 40, который, переместив поршень в обратном направлении, осуществит размыкание пар фрикционных дисков, Этот же сигнал даст команду на подачу сжатого воздуха в штоковую полость пневмоцилиндра 35, возвращая поршень и шток 33 в крайнее заднее положение до упора поршня в заднюю крышку пневмоцилиндра 35. При этом шток поршня 36 соприкоснется с конечным выключателем 43, сигнал от выключателя 43 даст команду186452 12 иг на подачу сжатого воздуха в поршневую полость пневмоцилиндра 40, который сомкнет фрикционные диски. Таким образом, шаговое устройство будет при.ведено в исходное положение для осуществления перемещения каретки 1 с накопителем для труб на шаг по горизонту вперед.Для осуществления шага по горизон ту на шаг назад левое шаговое устройство отключают, а правое включают в технологической последовательности, приведенной выше, Подъем или опускание накопителя с трубами на новый горизонт осуществляют приводом вертикального подъема путем включения электродвигателя 93, который приводит во вращение ,муфту 92, червячный редуктор 91, ведущую звездочку 90, 20 закрепленную на тихоходном валу редуктора, и цепную передачу 89, ко торая приводит во вращательное движение приводные звездочки 88, перемещающие силовые винты 87 домкратов 86 в вертикальном направлении.Вместе с тем вращение тихоходного вала редуктора 91 приводит во вращение скрепленную с ним цилиндрическую зубчатку 96 и сопряженную с ней шестерню 97 на ведущем вертикальном валу 99 шагового устройства 98, регулирующего подъем или опускание накопителя с трубами на шаг по вертикали в соответствии с шагом по вертикали отверстий в трубных решетках теплообменного аппарата. Устройство, принцип работы и последовательность технологических операций шагового устройства, осуществляющего деление на шаг по вертикали, не отличаются от1устройства, осуществляющего деление на шаг по горизонтали.