Устройство для герметизации контактной стыковой сваркой трубы

ИХ ЛИСТ БЛИН 2791(5 1 йй 1 ь,аА В 1 г 1 Р"А: Г 1, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЕПЬСТВ И АВТОРСНОМУ СВ(56) Ф 94 ство СССР04, 1980 видет23 К ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ 23.06.913948675/2717.06,85Л,Т.Бабкин10,Б,Звягин(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГГР 1 ГТИЗАЦИИ КОНТАКТНОЙ СТЫКОВОЙ СВАРКОЙ ТРУГЫ (57) Изобретение относится к свароч ной технике и может бшть использова цо в машинах для контактной стьпсово сварки при герметизмии г, помощью з глушек труб, преимущественно оболочек твэлов из сплавов циркония. Изо ретение поввпиает качество сварки за1279152 25 ЭО счет улучшения соосностн расположенияв процессе ее выполнения эаглуп 1 ки относительно снариваемой трубы и повышает тем самым равномерность распределения сварочного тока по периметрусоединяемых деталей, экономит материал заглушек эа счет приварки к трубе заглушек беэ хвостовиков. Устройство (У) обеспечивает сварку "наупор" с исключением при этом увеличения в сварном соединении остаточных напряжений растяжения. У состоитиз двух частей, в каждой иэ которыхсмонтирован свой зажимной механизмдля сваринаемых заготовок, вместеобразующих герметичную сварочную микИзобретение относится к сварочной технике, а более конкретно к сварочным машинам для герметизации контактной стыконой сваркой с помощью заглушек оболочек твэлов, пре" имущественно иэ сплавов циркония, энергетических. ядерных реакторов.Целью изобретения является повышение качества сварки за счет улучшения соосности расположения в про" цессе ее выполнения заглушки относительно свариваемой трубы и повьппения тем самым равномерности распределения сварочного тока по периметру соединяемых деталей, экономия материала заглушек, достигаемая эа счет обеспечения возможности приварки к трубе заглушки беэ хвостовика, а также обеен 11 печение возможности сварки на упор с исключением при этом увеличения в сварном соединении остаточных напряжений растяжения. На фиг,1 изображено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг.2 и фиг,3 - его варианты; на фиг.4 - сварное соединение, продольный разрез. Устройство состоит иэ соосно закрепленных на станине 1 через изоляцию 2 двух направляющих 3 и 4, в которые помещены .соответственно токо- подвод-ползун 5 заглушки 6 ( на фиг.1 510 15 рокамеру, Сварочная мнкрокамера связана со средствами создания разрежения и подачи нейтрального газа, У содержит привод снарочного давления и источник снапочного тока. У выполненотаким обравом, что заглушка 6 зажатая в механизме, смонтированном водной части У, благодаря плавающемумонтажу электрода-держателя заглушки 12 и центрирующей втулки 13 автоматически при сведении частей машины, центрируется зажимом-цангой 9 другой части, механизм которой зазимает другую заготовку, исключая таким образом нсе зазоры. 1 э.п. ф-лы, 4 ил. показан вариант заглушки без хвосто"вика)и токоподвод-полэун 7 трубы 8.В последнем помещена цанга 9, н расточке трех перьев которой закрепленытри сектора 10 разъемного кольцевогоупора-токоподвода снариваемой трубы 8,На секторах 10 закреплены расточенные совместно с ними в сомкнутом состоянии сектора 11 кольцевого разъемного ловителя для электрода-держателя 12 заглушки 6. Плавающий электрод-держатель 12 заглушки 6 выполненв виде имеющей фланец втулки с внутренним диаметром, Ма величину ходовойпосадки превьппающим диаметр хвостовика заглушки 6, на рабочую, предназначенную для помещения в нее хвостовика заглушки, часть которой насаже"на на ходовой посадке центрирующая электрод-держатель 12 заглушки 6,имеющая также фланец втулка 13 с изолированной с помощью кольца-изолятора 14 наружной обоймой 15, сопряженной по ходовой посадке по наружномудиаметру с внутренним диаметром сек"торов 11 кольцевого разъемного ловителя этой втулки, закрепленных нарасточенных совместно с ними секторах 10 разъемного кольцевого упоратокоподвода сваринаемой трубы 8. Между фланцами электрода-держателя 12 заглушки 6 и центрирующей ее втулки 13 помещена пружина сжатия 16, аз 177 центрирующая втулка 13 снабжена ограничителем хода вперед, выполненным в виде трубчатого на торце накидной гайки 17 ползуца 5 заглушки 6 удлинителя, торцовом уступе которого и на фланце центрирующей злектрод-держатель 12 заглушки 6 втулки 13 выполнены вырезы байонетного затвора, При этом на накидной гайке 17 ползуна 5 заглушки 6 выполнен кольцевой упор 1 О внутренним диаметром, меньшим внутреннего диаметра резьбы, по высоте на 0,05-0,1 мм превьппающий толщину фланца электрода-держателя 12 заглушки 6. Последний со стороны рабочего торца на длине, равной высоте рабочей части заглушки, имеет цилиндрическую проточку диаметром, на 0,1-0,3 мм меньшим диаметра электрода-держателя 12, Посадочная для рабочей части заглушки 6 часть центрирующей втулки 13 на длине, равной высоте рабочей части заглушки, изолирована с помощью изоляционного кольца 18 от остальной части этой втулки.25 Направляющая 3 полэуна 5 заглушки снабжена кольцевой проточкой, н которую вставлено резиновое уплотняющее кольцо 19 и эапрессована изолирующая втулка 20, являющаяся ловите- ЗО лем торцовой части полэуна 7 трубы. Кроме того, эта направляющая снабжена уплотнением 21, позволяющим совместно с уплотнениями цанги 9 и свариваемой трубы 8 на полэуне 7 (не покаэань) герметизировать сварочную микрокамеру.Каналы, связывающие сварочную микрокамеру со средствами создания разрежения и подачи нейтрального газа, 10 привод сварочного давления и источник сварочного тока на фигурах также не показаны,Предлагаемое устройство работает следующим образом. 45При отодвинутом вправо полэуне 7 и разжатой цанге 9 в электрод-держатель 12 и отодвинутую в .крайнее правое положение пружиной сжатия 16 центрирующую нтулку 13 (до упора ее 50 фланца н кольцевой выступ удлинителя накидной гайки 17), вставляют заглушку 6, которая своим хвостовиком в случае наличия последнего помещается в расточке электрода-держателя Ы .12, а рабочей частью - н расточке центрирующей втулки 13, изолироцанной для исключения пуцтировация сва 9152 4рочого тока от остальо ее части (при отсутствии хностоцика заглушка размещается н растачке центрирующей втулки 13). При этом электрод-держатель 12 с цецтрирующей втулкой 13 и эаглупкой имеют воэможность совместно перемещаться в плоскости, перпендикулярной оси полэуна 5, поскольку кольцевой упор на накидной гайке 17 в затянутом положении последней превышает толщину Алацца электрода-держателя 12 на 0,05-0,1 мм, и устанавливаются в крайнем нижнем положении, Далее через центральное отнерстие в полэуне 7 и цанге 9 до упора в заглушку 6 подают свариваемую трубу 8 и зажимают ее секторами 1 О разъемного кольцевого упора-токоподвода трубы с полощью цацги 9 до полного (беэ зазоров) смькация секторов 10 (последние растачинают в сомкнутом состоянии за один устанон совместно С секторами 11 кольцевого ловителя,причем сектора 1 О растачивают ца диаметр, на 0,02-0,03 мм мецьпп мицимального по допуску наружного диаметра свариваемой трубы, а секторы 11 - на диаметр, больший диаметра цецтрируемой втулки 13 с насаженными на ее конец- кольцом-изолятором 14 и наружной обоймой 15 на величицу допуска по ходовой посадке). После подачи ползуна 7 в крайнее левое положение оц своим торцом попадает и изолирующую втулку- ловитель 20 и герметизирует сварочную микрокамеру, сжимая своим торцом резиновое кольцо 19, При этом передняя часть цецтрирующей втулки 13 располагается в расточке разведенных (при неэвжатой цанге 9) секторов 11 кольцевого разъемного лонителя этой втулки, При эаюме цацгой 9 снариваемой трубы 8 сжатие секторов 1 1 одновременно выставляет цетрируюдую втулку 13, электрод-держатель 12, а значит, и заглушку 6 соосцо сваринаемой трубе, вце зависимости от допускон изготовления других деталей устройства, их износа, замены, точности изготовления и т,п. Зто повьппает равномерность распределения сварочного тока по периметру свариаемх деталей, а следонатеьцо, и равцомерцостьих нагрева, что обеспечиает высокоекачество сварки.После этого к цолзуцу 5 прилагают снарочцое усилие и проуск;пт импульс сварочного тока, Прц этом спарка мо 5 1279 жет выполняться ца упор", те. с ограничением перемещения ползуца 5 ца конечной стадии осадки. Конструктивно такое ограничение может быть выполнено, например, в виде гайки, размещенной на наружном диаметре ползуна, с помощью которой можно регулировать величину хода последнего за счет изменения расстояния между этой гайкой и неподвижной направляющей 3 1 о ползуна 5. В этом случае усилия усадки разогретого металла шва, це вызывая в шве напряжения растяжения, на малую величину выдернут" хвостовик заглушки 6 из втулки 13, При жестком зажиме хвостовика заглушки сварка "на упор" приводит к увеличению в шве остаточных, послесварочных напряжений растяжения, Сварка "на упор" удобна тем, что Ьбеспечива О ет Постоянство геометрии сварных соединений с высокой степенью точности. Кроме того, оца позволяет проев тейшим способом, например установив конечный выключатель ца упор , конт ролировать величину запрессовки заглушки в трубу и тем самым (косвенНо) качество сварных соединений,После сварки цангу 9 разжимают и Сваренное изделие вдоль его оси изВлекают из сварочного устройства.11 ри этом втулка 13 удерживается в Своем положении кольцевым буртиком накидной гайки 17На Ьиг,2 представлен второй вариант сварочного устройства, который может быть использован для сварки заглушек с хвостовиками. В этом варианте с целью упрощения конструкции устройства цецтрирующая втулка 134 О объединена с электродом-держателем 12 заглушки (см,Фиг.1) в одну деталь - центрирующийся электрод-держатель 22. Это позволяет выполнять цакидцую гайку 17 ползуца 5 без удлицителя и 45 ликвидировать пружину сжатия 16,152 авызнает диаметр центральной расточкиэлектрода-держателя 22, Центратор 23вершиной конуса введен в отверстиерасточки электрода-держателя 22 и спомощью пружины 24 конусом поджат кэлектроду-держателю 22. При этомпружина 24 свободно, а центратор 23по ходовой посадке помещены в центральное отверстие, выполненное в торцовой части ползуна 5 заглушки,Такая конструкция устройства надежно фиксирует начальное осевоеположение электрода-держателя 22 ипозволяет уменьшить износ поверхностей обоймы 15 и секторов 11 кольцевого разъемного ловителя при подводе ползуна 7 к ползуну 5,Экспериментальная проверка предлагаемого устройства показала, чтооно позволяет в 3-5 раз уменьшитьнесоосцость на сваренном иэделиизаглушки и трубы.Объясняется это еще и тем, что,помимо хорошей начальной центровкисвариваемых деталей, отсутствие вустройстве жссткого зажима хвостовика заглушки не мешает самоустановке последней в процессе сварки,обусловленной тем, что при таком видесварки цилиндрическая рабочая частьзаглушки при запрессовке ее в конецтрубы деформируется и превращается вусеченный конус, Строение сварногосоединения, полученного ца предлагаемом устройстве, показано ца продольном его разрезе ца Аиг,4,Использование изобретения позволяет новьсить качество сварки, надежность герметизации твэлов, упростить обслуживание, повышает производительность оборудования, сцижает затраты ца материалы ца одной из важнейшихопераций - операции герметизации.Формула изобретения50 55 На иг,3 представлен вариант устройства с центратором 23 электрода- держателя 22, обеспечивающим удер.жание последнего в центральном относительно о.и ползуца 5 положении на всех этапах работы устройства (в том числе при отведенном в правое положение ползуце 7 и разжатой цацге 9). В этом варианте центратор 23 выполнен в виде цилиндрического стержня с конусом с углом при вершине бО, диаметр которого пре- о 1. Устройство для герметизации контактной стиховой сваркой трубы, преимущестлецно оболочки твэпа, содержащее соосцо закрепленные ца станине через изоляццю две цаправлякицие, в одной из которых смонтирован с возможностью осевого перемещения токо- подвод-ползуц заглушки с плавающей центрирующей втулкой и электродом- держателем, закрепленными навернутой ца конец ползуца цакидцой гай 7 12791 кой, а в другой - токоподвод-полэун трубы с цангой, в цилиндрической расточке перьев которой закреплены сектора кольцевого упора-токоподвода трубы, причем направляющая ползуна заглушки выполнена с цилиндрической проточкой, в которой смонтированы резиновое уплотнительное кольцо н изолирующая втулка-ловитель торцовой части ползуна трубы, вакуумные уп О лотнения деталей, образующие сварочную микрокамеру, каналы, связывающие сварочную микрокамеру со средствами создания разрежения и подачи нейтрального газа, привод сварочного 15 давления и источник сварочного зока, о т л .и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества сварки эа счет улучшения соосности расположения заглушек относительно обоих концов свариваемой трубы и повышения тем самым равномерности распределения сварочного тока по периметру соеди-. няемых деталей, обеспечения в том числе воэможности приварки к трубе д заглушки беэ хвостовнка с экономией эа счет этого материала заглушек, а также обеспечения воэможности сварки на "упорс исключением при этом увеличения в сварном соединении остаточных напряжений растяжения,электрод-держатель заглушки выполнен в виде втулки с фланцем, плавающая центрирующая втулка выполнена с фланцем, смонтирована на рабочем конце электЗэ рода-держателя заглушки по ходовой посадке, снабжена наружной обоймой, электрически изолированной от нее, посадочная для рабочей части заглуш,ки часть центрирующей втулки электриО чески изолирована от остальной ее части, сектора кольцевого упора-токоподвода трубы снабжены дополнитель 52 8ными секторамн, образующими кольцевойразьемный повитель, смонтированнымис возможностью взаимодействия с наружной обоймой центрирующей втулки.причем при полностью сомкнутых секторах обеспечивается в этом соединенииходовая посадка, электрод-держательзаглушки снабжен пружиной сжатия,смонтированной на нем с возможностьювзаимодействия между его Фланцем ифланцем центрирующей втулки, накидная гайка полэуна выполнена с трубчатым удлинителем с двумя направленными внутрь гайки кольцевыми упорамиограничителями осевого перемещенияэлектрода-держателя и центрирующейвтулки, при этом кольцевой упор-ограничитель со стороны резьбы накиднойгайки выполнен с внутренним диаметром, меньшим внутреннего диаметра резьбы и по высоте превышающим тол" щииу фланца электрода-держателя заглушки, на рабочем конце котороговыполнена цилиндрическая проточка диаметром, меньшим диаметра электро- да-держателя 2. Устройство по п.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюуменьшения износа наружной обоймыцентрирующегося электрода-держателя,оно снабжено центратором исходногоположения электрода-держателя эаглушки, выполненным в виде цилиндрического подпружиненного стержня с конусом,оугол которого составляет 60-120 , идиаметр которого превышает диаметрцентральной расточки, выполненной вэлектроде-держателе, при этом стержень с конусом по ходовой посадкесмонтирован в центральном отверстии,выполненном в торцовой части ползуназаглушки,1279152 ОИ 10 8 7 9 оставитель К,Быкаехред А.Кравчук Редактор О,Стенин Корректор а Заказ 25 Тираж 534 Под ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 133035, Москва, Ж, Раушская наб д, с Производственно-полиграфическое и 21 2 Ю 23 19 2011 10 8 7 9 7 22 19 5 Фиг,З