Центратор для сборки под сварку кольцевых швов

ЮЗ СОВЕТСКИХЦИАЛ ИСТИЧ ЕСКСПУБЛИК 75 В 23 К 37/О ИЗОБРЕТ ПИСА У ВИДЕТЕЛ КО К А(56) Авторское свиМ 1489952, кл. В И П СБОР ра аствам свар- шиноения нтрому дик устрои изделий ано в ма и крепл арки с це наружно - расши 77 О ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 3 Ф 39аучно-исследовательскииинститут энергетического(54)ЦЕНТРАТОР ДЛЯ КУ КОЛЬЦЕВЫХ ШВОВ (57) Изобретение относится для изготовления трубчатых кой и может быть использо строении для установки изделий в положении для с ванием по внутреннему или аметру. Цель изобретения технологических возможностей и упрощение конструкции, Это достигается тем, что в центраторе, содержащем держатель 1 со встроенным электронагревателем 2, установленные на нем с возможностью радиального перемещения разжимные элементы 3, снабженные возвратными пружинами 4 и 5, держатель 1 выполнен с пазами, в которых установлены разжимные элементы 3, каждый из которых выполнен в виде дугообразной пластины 3 из сплава с памятью формы с ответным по отношению к держателю поперечным пазом 7. Конструкция центрато дает возможность производить центриров ние как по внутреннему, так и по наружному контуру трубчатых изделий в положении сборки под сварку стыковыхшвов, а также тавровых швов при центрировании и приварке разрезных кольцевых ребер. 3 з,п.флы, 6 ил.7 77,Изобретение относится к области устройств для изготовления трубчатых изделий сваркой и может быть использовано в машиностроении для установки и крепления изделий в положении для сварки с центрированием пр внутреннему или наружному диаметру.Известно устройство для сборки под сварку кольцевых швов, включающее центральную штангу с закрепленными на ней двумя фланцами, разрезную коническую втулку с подкладным кольцом с формообразующей сварочной канавкой и подпружиненную втулку с обратным конусом, размещенную на штанге, при этом оно снабжено силовым элементом, выполненным звездообразным из материала с эффектом памяти формы, и нагревательными элементами, причем силовой элемент размещен между подкладными кольцом и разрезной конической втулкой, а во фланце смонтированы нагревательные элементы см., например, авт.св. СССР М 1472202, кл., - В 23 К 31/06, 1989, БИ М 14),Известное устройство обладает существенными недостатками:- сложностью конструкции из-за наличия в ней множества деталей со сложными элементами, требующими точной обработки и сборки, что снижает надежность;- ограниченными технологическими возможностями из-за невозможности использовать одно и то же устройство для центрирования как по внутреннему, так и по наружному диаметру соединяемых сваркой трубчатых изделий.Известно также устройство для внутреннего центрирования (см. авт,св. СССР В 1489952, кл., - В 23 К 31/Об, 1989, БИ М 24), содержащее центральное коническое тело, установленным вокруг него с возможностью радиального перемещения разжимные элементы, снабженные возвратными пружинами, и упоры, фиксирующие разжимные элементы от осевого перемещения. При этом устройство снабжено конической пружиной из сплава с эффектом памяти формы и нагревателем, пружина установлена на поверхности центрального конического тела с возможностью взаимодействия с разжимными элементами, длина пружины меньше расстояния между упорами, а нагреватель смонтирован в центральном коническом теле в непосредственной близости от конической пружины и размещен в спиральной канавке.Это известное устройство является наиболее близким техническим решением к данному изобретению, обладает повышенной надежностью по сравнению с другими 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 известными, и выбирается в качестве прототипа.Однако и это устройство обладает существенными недостатками: ограниченными технологическими возможностями и сложной конструкцией из-за невозможности центрирования трубчатых изделий по наружному диаметру и большого количества сопрягаемых деталей в конструкции.Целью изобретения является расширение технологических возможностей и упрощение конструкции за счет обеспечения возможности центрирования как по внутреннему, так и по наружному контуру трубчатых изделий в положении сборки под сварку стыковых и тавровых кольцевых швов, а также за счет резкого уменьшения количества деталей в конструкции при максимальной их унификации и совмещении функций разжимного элемента и его силового привода в одной детали.Эта цель достигается тем, что в центраторедля сборки под сварку кольцевых швов, содержащем держатель со встроенным электронагревателем, установлен н ые на нем с возможностью радиального перемещения разжимные элементы, в пазах которых размещены возвратные пружины, новым является то, что держатель выполнен в виде полого цилиндра с радиальными торцевыми пазами, в которых установлены разжимные элементы, каждый разжимной элемент выполнен в виде дугообразной пластины из сплава с памятью формы, в которой со стороны контактирования с держателем выполнен паз, а на рабочих торцевых поверхностях выполнены пазы для размещения в них возвратных пружин, выполненных в виде разрезных колец.Возвратные пружины выполнены из сплава с эффектом сверхупругости.Торцевая поверхность пластин, противоположная поверхности контактирования с держателем выполнена ступенчатой.Центратор снабжен подкладным кольцом, закрепленным в пазах для размещения возвратных пружин.Такое техническое решение обеспечивает объединение в одной детали - разжимном элементе нескольких функций: разжимного элемента, силового привода для его деформации держателя с помощью прямоугольной ступеньки центрируемых разрезных кольцевых ребер для обеспечения их приварки изнутри или снаружи к трубчатому изделию, держателя разрезного подкладного кольца с формообразующей сварочной канавкой и держателя возвратных кольцевых пружин для обеспечения стабильности деформации разжимногоэлемента с памятью формы при охлаждении. Все это позволяет резко упростить конструкцию центратора, сводя количество входящих в него деталей до оптимального минимума. Кроме того, конструкция центратора обеспечивает существенное расширение технологических возможностей за счет обеспечения возможности центрирования как по внутреннему, так и по наружному контуру трубчатых изделий в положении сборки под сварку стыковых швов, а также тавровых швов при центрировании и приварке разрезных кольцевых ребер к цилиндрическим обечайкам как изнутри, так и снаружи. При этом, при необходимости, может быть обеспечена заданная конфигурация внутреннего стыкового шва с помощью подкладного кольца с формообразующей сварочной канавкой. Таким образом обосновывается новизна и достижение положительного эффекта заявляемым в качестве изобретения техническим решением.Приведенная в техническом решении совокупность существенных признаков как в полном обьеме, так и отличительных признаков в другом сочетании из других областей науки и техники, не известны из патентной и научно-технической литературы, что доказывает соответствие технического решения критерию "существенные отличия".На фиг.1 изображен общий вид(в продольномом разрезе) центратора для сборки под сварку кольцевых швов; на фиг.2 - разрез А - А на фиг.1; на фиг.3 - узел на фиг.2; на фиг.4 - разрез Б - Б на фиг.2; на фиг.5 - разрез В-В на фиг,4; на фиг,б - разрез Г-Г на фиг.2,Центратор для сборки под сварку кольцевых швов содержит держатель 1 со встроенным электронагревателем 2, установленные на нем с возможностью радиального перемещения разжимные элементы 3, снабженные возвратными пружинами 4 и 5. Держатель 1 выполнен в виде полого цилиндра 1 с радиальными торцовыми пазами б, в которых установлены разкимные элементы 3, каждый из которых выполнен в виде дугообразной пластины 3 из сплава с памятью формы (например, сплава никелида титана марки ТНВ с критической температурой возврата "горячей" формы с меньшей кривизной дуги около +75 С) с ответным по отношению к держателю 1 (к пазам б) боковым односторонним поперечным пазом 7 и двумя открытыми торцевыми продольными пазами 8 и 9, в которых установлены соответственно наружные возвратные пружины 5, выполненные в виде разрезных колец, Возвратные10 15 20 2530 354045 50 55 мяти формы в материале элемента 3, последний стремится распрямиться и приобретает "горячую" форму (с меньшей кривизной) упираясь при этом в поверхность обечаек 14 и 15 (или обечаек 1 б и 17),и за счет значительных усилий, генерируемые сплавом с памятью формы, перемещая обечайки, обеспечивает их центрирование для последующей сварки (или прихватки перед окончательной сваркой). После этого электронагреватель 2 включается, а разжимной элемент 3 охлаждается до температуры ниже +40 С, испытывается при этом силовое воздействие от взведенных им при нагреве кольцевые пружины 4 и 5 выполнены из сплава с эффектом сверхупругости (до 10- 15;), например, из сплава никелида титана марки ТН - 1 М с температурой проявления эффекта сверхупругости выше +40 С. Противоположная сторона поперечному пазу 7каждой пластины 3 снабжена концевыми прямоугольными ступеньками 10 и 11, В пазу 8 для наружной возвратной кольцевой пружины 4 дополнительно (при необходимости) может быть установлено разрезное подкладное кольцо 12 (из материала с высокой теплоемкостью) с формообразующей сварочной канавкой 13 для принудительного формообразования расплавленного металла шва в положении для сварки, например для удержания его на требуемом участке пространства.Описанный центратор с двенадцатью разжимными элементами 3 толщиной 5 - 10 мм и возвратными пружинами 4 и 5 из прутка диаметром 4-8 мм может быть использован; для внутреннего центрирования обечаек 14 и 15 диаметром 500 - 2000 мм с толщиной стенки 2 - 20 мм, для наружногоцентрирования обечаек 1 б и 17 диаметром 200 - 1700 мм с толщиной стенки 2-10 мм, для центрирования и удержания в процессеприхватки (сварки) кольцевых внутренних и наружных ребер 18 и 19, для принудительного формирования металла при сварке обечаек 14 и 15 диаметром до 2000 мм,Устройство работает следующим образом.На основание 20 устанавливается опора 21 с установленным на ней центратором,опирающимся на опору 21 подошвой держателя 1,Сверху на основание 20 опускается обечайка 14 (или обечайка 16), на которую опускается обечайка 15 (или обечайка 17), подвергаемые центрироавнию и стыковой сварке между собой. Включается электронагреватель 2, от которого до температуры выше +75 С нагревается расжимной элемент 3. Вследствие проявления эффекта па 1770109возвратных кольцевых пружин 4 и 5, что обеспечивает надежный возврат каждого разжимного элемента 3 в первоначальную "холодную" форму (с большой кривизной).На этом один цикл работы центратора заканчивается и, соединенные сваркой (или прихватками) обечайки 14 и 15 (или обечайки 16 и 17) снимаются с основания 20 для направления на последующие операции.При необходимости (фиг.4) центрирования и приварки кольцевых ребер 18 и 19 соответственно к обечайкам 15(или 17), первые устанавливаются перед нагревом разжимных элементов 3 соответственно на прямоугольные ступеньки 10 (или 11), что обеспечивает при нагреве перемещение концов, а следовательно, и ребер 18(или 19) в сторону обечайки 15 (или 17) до контактирования (на фиг.3, фиг,4 и фиг,5 направление перемещения концов разжимного элемента 3 показано стрелками "а"), после чего может быть произведена прихватка сваркой их между собой.При необходимости (фиг,б) принудительного формирования расплавленного металла шва в положении сварки стыка обечаек 14 и 15, предварительно установленное в пазы 8 разжимного элемента 3 разрезное подкладное кольцо 12 с формообразующей канавкой 13 перемещается при нагреве разжимного элемента 3 в направлении к стыку обечаек 14 и 15 (по стрелке "а"). Это приводит как к центрированию обечаек 14 и 15, так и к обеспечению удержания расплавленного металла шва в положении сварки формируемой канавкой 13 части пространства вблизи стыка,Использование изобретения обеспечивает расширение технологических возможностей центраторов для сборки под сварку кольцевых швов при изготовлении сваркой трубчатых изделий различных габаритов, уменьшение типоразмеров центраторов, а также позволит унифицировать и упростить 5 их конструкцию, что даст значительный экономический эффект в народном хозяйстве.Формула изобретения 1, Центратор для сборки под сваркукольцевых швов, содержащий держатель со 10 встроенным электронагревателем, установленные на нем с возможностью радиального перемещения разжимные элементы, в пазах которых размещены возвратные пружины, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью 15 расширения технологических возможностей и упрощения конструкции, держатель выполнен в виде полого цилиндра с радиальными торцевыми пазами, в которых установлены разжимные элементы, каждый 20 разжимной элемент выполнен в виде дугообразной пластины из сплава с памятью формы, в которой со стороны контактирования с,держателем выполнен паз, а на рабочих торцовых поверхностях выполнены па зы для размещения в них возвратных пружин выполненных в виде разрезных колец. 2. Центратор по п.1, о тл и ч а ю щ и й с я30 тем, что возвратные пружины выполнены изсплава с эффектом сверхупругости.3. Центратор по п,1, отл и ча ю щи йс ятем, что торцевая поверхность пластин, противоположная поверхности контактиро 35 вания с держателем выполненаступенчатой,4, Центратор по п.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что он снабжен подкладным кольцом,закрепленным в пазах для размещения воз 40 вратных пружин.1770109 лг Фиг. б Составитель Ю,Ерма Техред М.Моргентал Корректор М.Петро о аказ 3700 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035. Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10