Внутреннее устройство для сборки под сварку кольцевых стыков обечаек

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сотов СоввтскикСоцнапнстнчвскнкРвсттублнк и 919837) ВНУТРЕННЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРКИ ПОД СВАРКУ КОЛЬЦЕВЫХ СТЫКОВ ОБЕЧАЕКИзобретение относится к сварке,а точнее к сборочно-сварочному оборудованию, и ттредиазначено для центрирования и стягивания обечаек приих стыковке перед сваркой.Изобретение наиболее эффективноможет быть использовано в трубоэлек.тросварочных агрегатах для производства сварных труб из однослойныхили многослойных обечаек. Производства труб из многослойных обечаек имеет свои специфические особенности. В связи с меньшей жесткостью и .большей податливостью конструкциимногослойной обечайки по сравнениюс однослойной обечайкой или трубой соответствующих геометрических раз меров для нее более затруднительнакачественная обработка ее торцов,выполнение перпендикулярности торца обечайки относительно ее оси.Известно устройство для сборки под сварку кольцевых стыков труб, которое содержит размещенные в общемс динение "Электростал корпусе д е клиновые эажимные системы, одна из которых подвижна относительно второй и связана с силовымприводом, Каждая клиновая зажимнаясистема выполнена в виде двух рядов 5раздвижных штоков (зажимных башмаков), каждый иэ которых взаимодействует с соответствующим клином, подвижным в осевом направлении 111 .Недостатком этого устройства является наличие одного винтового привода для зажатия свариваемых труб, Вэтом случае, в зависимости от точности выставки транспортных средствтрубы и ее кривизны свариваемые 5трубы могут быть состыкованы передсваркой с недопустимым перекосом ихосей. Недостатком центратора такжеявляется наличие для перемещения торцов стыкуемых труб при регулированиизазора между ними одного центральногопривода, который не имеет воэможностипространственного перекоса осей сва,риваемых труб при неперпенцикуляр3 91983ности 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 ра" боте из-за поломок при заклинивании.При разной величине скальности и не- перпендикулярности 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- И вываемого торца трубы.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее размещенные в кар пусе два зажимных узла, каждый из ко- щ ,тарих выполнен в виде двух рядов за-, жимных башмаков, установленных с воз" можностью взаимодействия с подвижны" ми в осевом направлении клиновыми " призмами, приводы которых снабжены механизмом управления 2. Недостаток известной конструкцииустройства 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 И свою очередь требует значительных усилий имассы приводов зажимных башмаков. 7 аЦелью изобретения является повыше" ние 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 окруж. ности 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 взаимодействияс 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 зажимных башмаков осуществляется базирование (совмещение осей) внутреннего устройства для сборки относительно внутренней поверхности обечаек. Предварительное же эажатие вто7 6жимных 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 корпусес 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 2, 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 образующимтранспортных роликов 50. Общий корпус 1 снабжен 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 91983рой и каждой последующей четной обечайки максимально приближает их формук цилиндру и к Форме уже зажатой обечайки. Эта операция предварительного зажатия выявляет расположение минимальных и максимальных зазоровмежду торцами стыкуемых обечаек. Выравнивание зазоров между торцами обечаек осуществляется включением соответствующих цилиндров механизма 10стягивания. Внутреннее устройство длясборки имеет минимальные габариты имассу за счет того, что средство дляпредварительного выравнивания Формыобечаек выполнено в виде линейки с 15датчиком, а контактная поверхностьзажимных башмаков выполнена в видецилиндрических поясков, которые всвою очередь не оставляют на внутренней поверхности обечаек рисок и 20мест с недопустимым уровнем остаточных напряжений,На фиг. 1 изображено внутреннееустройство для сборки под сваркукольцевых стыков обечаек, общий вид, 25на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1на Фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.Внутреннее устройство для сборкипод сварку кольцевых стыков обечаек содержит общий составной корпус ЗО1 с внутренней цилиндрической поверхностью скольжения а, по которой имеют возможность перемещаться в осевом направлении на втулках.2 корпуса3 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 соответственнов поршневые 14 и 15 и штоковые полости 16 и 17 и закреплены неподвижно спомощью гаек 18 и 19 на общем корпусе 1. Глухие 20 и 21 и сквозные 22и 23 крышки гидроцилиндров 4 и 5 выполнены совместно с клиновыми призмами 24-27. В призмах 26 и 27 размещеныуплотнительные устройства 28 и 29 штоков 8 и 9. Каждый зажимной узел 6и 7 выполнен в виде двух рядов зажимных башмаков 30, 31 и 32, 33. Каждая50из клиновых призм 24-27 клиновымиплоскостями взаимодействует с клиновыми поверхностями башмаков 30, 31,32 и 33, внутри которых размещены пру.жины 34. Зажимные башмаки 30, 31, 3255и 33 имеют сквозные пазы 35, внутрикоторых пропущены планки 36. Планки36 закреплены на общем составном корпусе 1, Контактные поверхностй 0 эа7 91 ;этом конусные призмы 24-27 находятся в крайнем левом положении, а рычаги 46 находятся в крайнемправом положении. Подъемно-поворотные ролики 53 поднятыи унариваются в опорные диски 52. Обечайка 39 надвигается с помощью транспортных роликов 50 на внутреннее устройство и останавливается, когда ее заднийконец находится в плоскости сварочного аппарата (не показан)Перед транспортировкой 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 устройства 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 с,клиновыми призмами 25 и 27 при перемещении вправо разведут зажимные башмаки 31 и 33 до тех порпока 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 зависимостиот расположения большего зазора между торцами обечаек 39 и 40 из-за их неперпендикулярности к оси подается давление в штоковую полость соответствующего гидроцилиндра 41. Причем наибольший перекос пристыковываемой оси должен удовлетворять условию 9837 8 где 1. - длина пристыковываемой обечайки (трубы), м;О - наружный диаметр обечайки, м;Ь - допустимая величина кривизныобечайки, 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 давленияперемещается влево совместно с рычагом 46 и торцом обечайки 40 до ликвидации зазора между торцами обечаек39 и 40. Далее производится прижатиеторцов обечаек по всему периметру спомощью остальных трех цилиндров иокончательное зажатие обечайки 40,Внутреннее устройство для сборки подсварку кольцевых стыков труб вместес зажатыми обечайками 39 и 40 опускается на поворотные ролики 53 и 54,приводится во вращение со скоростьюсварки приводом (не показан), При повороте на 360 о они свариваются. Сваренные обечайки разжимаются при пода"че рабочей жидкости в штоковую полость16 гидроцилирдра 4, поршневую полость15 гидроцилиндра 5 и поршневую полостьгидроцнлиндра 41. Разжатые сваренныеобечайки поднимаются с поворотных роликов 54 транспортными роликами 50и перемещаются с их помощью влево досовмещения заднего торца с плоскостьюсварочного аппарата. Перед транспорти"ровкой обечаек поворотный ролик 54,поддерживающий левый опорный диск 52,опускается. Далее процесс повторяется.Предлбженное внутреннее устройстводля сборки под сварку кольцевых стыковобечаек по сравнению с лучшими образцами аналогичного оборудования позво"ляет за счет наличия двух рядов зажимных башмаков на каждую обечайкус раздельными приводами зажатия и меф ханизмам стягивания торцов обечаекпроизводить качественную сборку и сварку нежестких по конструкции многослойных обечаек с некоторой неперпендикулярностью их торцов к осям. Выполнение контактной поверхности зажимныхбашмаков в виде трех цилиндрическихпоясков 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 предварительного выравнивания недопустимо деформировать тело обечаек и трубы опорными роликами внутреннего устрой" ства для сборки при транспортировке обечаек и трубы.1 Формула иэ обрет ения1, Внутреннее устройство для сбор. ки под сварку. кольцевых стыков обеча- о ек, содержащее размещенные в корпусе два зажимных узла, каждый из которых выполнен в виде двух рядов закимных башмаков, установленных с воэможностью взаимодействия с подвнжньвщ, в осевом направлении клиновыми призмами, при оды которых снабжены механизмомупрвления, отличающее 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 цр окружности рычаговс выступами, проходящих через отвер 7 101 стия, выполненные з одном из рядовзажимных башмаков, и установленныхс возможностью взаимодействия выступами со свободным торцом пристыковываемой обечайки,каждый из ры"чагов снабжен шарнирно закрепленнымна корпусе зажимных узлов гидроцилиндром, шток которого шарнирно связан с рычагом.2. Устройство. по п. 1, о т л ичающееся тем, что, сцельюисключения образования на внутренней поверхности обечаек кольцевыхрисок 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 процессапредварительного выравнивания формыобечаек, выполненным в виде закрепленного на корпусе эажимных устройств датчика, связанного с механизмом управления приводами осевогоперемещения клиновых призм, и установленной с возможностью взаимодействия с этим датчиком линейкой, закрепленной на клиновой призме.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРНф 431982, кл. В 23 К 37/04, 1971.2. Патент США У 2525680,кл. 269-34, 1950 (прототип).919837 Сост авит ель Э. В етр ов аактор М.Дыпын Техред А. Ач Корр ект ор Е . Рошк ноеСР Подтета о рытииая наб д Ужгород, ул. Проектная, 4 Фили е аказ 2228 12 ВНИИПИ и 113