УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРКИ И СВАРКИ ПАКЕТОВ ИЗ ОРЕБРЕННЫХ ТРУБ Российский патент 1997 года по МПК B23K37/04 B23K101/08 

Изобретение относится к сварочному оборудованию и может быть использовано в машиностроении, например в котлостроении при сварке поверхностей нагрева котлов, экономайзеров, выполняемых в виде пакетов из оребренных труб.

Целью изобретения является разработка устройства для сборки и сварки оребренных труб, позволяющих расширить технологические возможности при одновременном повышении качества изделия и производительности труда.

Известно устройство для сборки и сварки оребренных труб (см. а.с. СССР N 63369, кл. 23 К 37/04, 1977), содержащее несущий узел со сварочным оборудованием и прижимной цилиндрический каток, на валу которого установлены прижимные диски и привод их перемещения. Данное устройство может быть использовано в стендах, имеющих центрирующие устройства для труб и где используются ребристые трубы металлургического производства, а следовательно, с более жесткими допусками на геометрические размеры. Сборку их в пакеты производят из прямых элементов, а не из гнутых змеевиков, как, например, при изготовлении экономайзеров, поэтому операция предварительного разжима пакета поэлементно в этом технологическом процессе применяется редко и выполняется вручную, так как данное устройство не обеспечивает предварительный разжим пакета поэлементно и качественную (без перехлестывания ребер) механизированную укладку элементов пакета между центрирующими планками.

В устройстве отсутствует поэлементный боковой поджим пакета после его вертикального сжатия. Усилие вертикального поджима пакета ограничивается весом тележки, поэтому для достижения необходимого усилия зажатия пакета требуется увеличение веса тележки, что, в свою очередь, ведет к увеличению непроизводительных затрат энергии для перемещения тележки со сварочным оборудованием.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявленному объекту является устройство для сборки и сварки оребренных труб (см. а.с. СССР N 927466, кл. B 23 K 37/04), содержащее стол с планками для укладки элементов свариваемого пакета и перемещающийся по рельсам стола несущий узел со сварочным оборудованием, снабженный приводной колесной тележкой с платформой, на которой закреплены кронштейны с балансирными роликоопорами, размещенными между колесами тележки, и прижимной цилиндрический каток, вал которого с прижимными дисками смонтирован на платформе колесной тележки при помощи приводных шарнирных рычагов, один из прижимных дисков закреплен неподвижно на середине вала катка, а остальные диски размещены симметрично относительно неподвижного и связаны с приводом перемещения.

Это устройство обеспечивает поэлементный поджим пакета после его вертикального сжатия за счет перемещения прижимных дисков толкателем гидропривода, преодолевающего при этом усилие пружин, установленных между дисками для создания разжимающего усилия на элементы пакета и усилия в самих элементах пакета.

Предварительный разжим элементов пакета для устранения перехлестывания ребер производится за счет разжатия дисков установленными между ними пружинами при переключении гидропривода на отвод толкателя зажима дисков.

Однако при перемещении катка с зажатыми дисками по рельсам стола без дополнительного центрирования катка относительно центрирующих элементы пакета планок происходят смещение и искривление отдельных элементов пакета с повреждением поверхности труб, недожатие ребер в местах сварки, а это снижает качество изделий по точности сварки, качество поверхности труб и качество сварного соединения элементов. При давлении дисками катка на боковые поверхности труб при сжатии элементов пакета до соединения свариваемых кромок ребер возникает при точечном контакте поверхности диска с поверхностью трубы деформация поверхности труб в пределах текучести, что не допустимо для ряда изделий элементов котлов.

Пружинный разжим дисков катка не обеспечивает равномерный и стабильный разжим элементов пакета из-за больших колебаний нагрузки на прижимные диски катка, что снижает производительность труда за счет последующего применения трудозатрат для устранения дефектов при сборке пакета.

Кроме того, применение пружинного разжима дисков ведет к увеличению усилия гидропривода зажима дисков, так как для создания необходимого усилия сжатия элементов пакета требуется еще дополнительное усилие для сжатия пружин разжима дисков. При вращении катка в процессе перемещения тележки при зажатых дисках на шток гидропривода передается крутящий момент, что не позволяет использовать каток с возможностью перемещения его с зажатыми дисками и с вертикальным прижимом элементов пакета при сварке оребренных труб сплошным швом, что снижает технологические возможности устройства.

Все эти недостатки препятствуют выполнению повышенных требований к качеству изделий, предъявляемых на рынке, снижают технологические возможности устройства и производительность труда.

Цель настоящего изобретения состояла в разработке устройства для сборки и сварки изделий из оребренных труб, позволяющего расширить технологические возможности, повысить качество изделий и производительность труда.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для сборки и сварки оребренных труб, содержащее стол с планками для укладки элементов свариваемого пакета и перемещающийся по рельсам стола несущий узел в виде приводной колесной тележки с платформой со сварочным оборудованием, и прижимной сварочный цилиндрический каток, вал которого с прижимными дисками смонтирован на платформе колесной тележки при помощи приводных шарнирных рычагов, снабжено фиксаторами катка, закрепленными неподвижно на плоскости стола в зоне действия катка с возможностью центрирования его относительно оси свариваемого пакета в процессе перемещения колесной тележки и ограничения хода катка при вертикальном поджиме элементов пакета посредством контактирования опорными дисками катка, установленными неподвижно по концам его вала, в полости которого смонтированы две шарнирные муфты, каждая из которых выполнена в виде подшипникового корпуса, крышка которого неподвижно соединена со штоком силового гидроцилиндра осевого перемещения дисков катка, а в упомянутом подшипниковом корпусе посредством подшипников смонтирована одним концом с возможностью ее вращения тяга, соединенная вторым концом с помощью оси шарнира и пазов на валу катка со ступицей крайнего подвижного диска, причем диски катка выполнены в виде открытых калибров, охватывающих по верхнему профилю элементы пакета, при этом крайние диски и остальные подвижные диски между собой и с неподвижным диском, закрепленном на валу катка между подвижными дисками, кинематически связаны посредством выступов в ступицах дисков и пазов, охватывающих упомянутые выступы, а размер пазов в направлении перемещения выступов увеличен по сравнению с толщиной выступов и выбирается с возможностью разжима оребренных труб в пакете до образования зазора между ребрами и последующего сжатия оребренных труб в пакете до устранения зазора между ребрами или образования заданного технологического зазора для операции сварки ребер, диски же зафиксированы на валу катка скользящими шпонками, закрепленными неподвижно в ступице каждого диска после введения выступов каждого предыдущего диска в пазы последующего диска.

Снабжение устройства для сборки и сварки оребренных труб фиксаторами катка, уложенными на плоскости стола по обе стороны от планок центрирования элементов пакета и соосно им в зоне действия катка тележки и ограничения хода катка при вертикальном зажиме элементов пакета посредством опорных дисков расширяет технологические возможности устройства за счет возможности перемещения катка с зажатыми дисками при сварке оребренных труб с требуемой при этом точностью центрирования элементов пакета и позволяет улучшить качество изделий за счет повышения точности центрирования элементов пакета и исключения повреждения поверхности труб за счет ограничения хода катка в вертикальном направлении, обеспечивающем прижим элементов только в тех местах, где пакет не вписывается в заданные допуски его геометрических размеров.

Снабжение вала катка двумя шарнирными муфтами, выполненными в виде подшипникового корпуса, крышка которого неподвижно соединена со штоком силового гидроцилиндра осевого перемещения дисков катка, и закрепленной одним концом в подшипниковом корпусе с возможностью ее вращения тяги, соединенной вторым концом с помощью оси шарнира и пазов на валу катка со ступицей крайнего подвижного диска, обеспечивает вращение катка с зажатыми и с разжатыми дисками его без передачи недопустимого крутящего момента на шток гидроцилиндра, что также расширяет технологические возможности устройства за счет применения его для сборки и сварки оребренных труб и змеевиковых поверхностей нагрева и повышает производительность труда за счет ускорения процесса и повышения точности сборки элементов в пакете путем разжима и зажима элементов пакета с регулируемым усилием гидроцилиндра.

Выполнение дисков катка в виде открытых калибров, охватывающих по верхнему профилю элементы пакета и соединение крайних дисков и остальных подвижных дисков между собой и неподвижным диском, закрепленным на валу катка между подвижными дисками, посредством выступов в ступицах дисков и пазов, охватывающих упомянутые выступы, а также выполнение размеров пазов увеличенными по сравнению с толщиной выступов для разжима оребренных труб до образования зазора между ребрами и последующего сжатия оребренных труб в пакете до устранения зазора между ребрами улучшает качество изделий за счет повышения точности сборки с применением калибрующих дисков и за счет снижения контактных напряжений между дисками и трубами при разжиме и зажиме элементов пакета путем увеличения площади контакта.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 вид Б на фиг. 1; на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 разрез В-В на фиг. 3; на фиг. 5 пакет водяного экономайзера.

Устройство для сборки и сварки оребренных труб содержит стол 1 с закрепленными на нем планками 2 для укладки элементов 3 пакета 4 и перемещающийся по рельсам 5 стола 1 несущий узел со сварочным оборудованием 6, выполненный в виде приводной колесной тележки 7 с гидрооборудованием 8 и пультом управления 9. На тележке закреплены кронштейны 10 с балансирными роликоопорами 11.

Для поджима элементов пакета к планкам стола ребер и труб друг к другу в устройстве имеется прижимной каток 12, вал 13 которого смонтирован на платформе 14 колесной тележки 7 при помощи рычагов 15 с приводами 16. На валу 13 катка 12 установлены опорные диски 17 для центрирования катка при движении тележки и для ограничения хода катка при вертикальном зажиме пакета путем опоры дисков 17 катка на фиксаторы катка 18, уложенные на плоскости стола 1. В полости вала 13 смонтированы две шарнирные муфты 19, выполненные в виде корпуса 20, крышка 21 которого неподвижно соединена со штоком 22 силового гидроцилиндра осевого перемещения дисков 23 и 24 катка. В корпусе 20 с помощью упорного 25 и радиальных 26 подшипников закреплена одним концом тяга 27, соединенная вторым концом с помощью оси 28 и паза 29 на валу катка со ступицей 30 крайнего диска 23. Подвижные диски катка 23 и 24 и неподвижный диск 31 выполнены в виде открытых калибров 32, охватывающих по верхнему профилю элемент 3 изделия. Диски соединены между собой посредством выступов 33 и пазов 34. Ширина паза "а" (фиг. 3) выполнена большего размера толщины выступа "b" и выбирается с возможностью разжима оребренных труб в пакете до образования зазора между ребрами и последующего сжатия оребренных труб до устранения зазора между ребрами.

Ввод выступов 33 в пазы 34 производится через вырезы 35, после чего выступы диска разворачиваются до совмещения шпоночных пазов на валу 13 и в дисках 24, и в этом положении каждый диск крепится на валу шпонкой 36, которая, в свою очередь, крепится винтом 37 к ступице диска. Все подвижные диски соединены с гидроцилиндрами 38, 39.

Устройство работает следующим образом. Элементы 3 пакета 4 укладываются между планками 2 стола 1. Тележка 7 перемещается по рельсам 5 к месту уложенных на столе элементов с поднятым в транспортное положение катком 12. При сборке пакетов из гнутых в змеевики элементов тележка останавливается в том месте, где ось катка пройдет участки гибов. Каток без зажима опускается от приводов 16 на начало прямых участков элементов пакета так, чтобы каждый элемент (труба) оказался в открытых калибрах 32 дисков 23, 24 и 31, а опорные диски 17 катка 12 сцентрировались ребордами между фиксаторами 18. Включают гидроцилиндры 38, 39 на разжим дисков 23, 24, которые отводят каждый элемент пакета от неподвижного элемента в диске 31 на величину разности размеров паза 34 и толщины выступа 33 ("a-b") так, что между стыками ребер труб образуется зазор, после чего включают привод 16 вертикального поджима пакета, а затем приводы 38, 39 бокового сжатия пакета к неподвижному диску 31. В таком положении пакет может быть прихвачен по стыкам ребер постановкой ряда электрозаклепок в CO₂ (в случае сборки пакетов экономайзеров) или начата сварка продольных швов в подслое флюса (при сварке элементов панелей поверхностей нагрева).

При включении приводов 38 и 39 на зажим элементов пакета диски катка перемещаются до упора выступов 33 в плоскость паза 34, после чего нагрузка бокового сжатия пакета замыкается на эту плоскость и не передается на элемент пакета, чем достигается точность размера шага между элементами и исключается смятие поверхностей труб дисками катка.

При разжиме элементов пакета выступы 33 перемещаются в пазах 34 до упора в противоположную плоскость паза, чем достигается равномерный зазор между ребрами труб без излишней их деформации и приложенной нагрузки, что обеспечивает сборку без перехлестывания ребер и исключает недопустимое повреждение поверхностей труб.

При перемещении катка в процессе сварки продольных швов не происходит смещение его относительно центрирующих элементов пакета планок 2, так как каток 12 сцентрирован между фиксаторами катка 18, чем достигается повышение точности геометрических размеров свариваемых изделий. Ограничение же вертикального поджима пакета за счет фиксаторов 18 и опорных дисков 17 обеспечивает поджим только тех элементов, которые имеют кривизну в вертикальной плоскости сверх допустимых размеров, что обеспечивает качественную сборку элементов без повреждения поверхности труб дисками катка.

Такое выполнение устройства для сборки и сварки оребренных труб позволяет расширить его технологические возможности, повысить производительность труда и улучшить качество изготовления изделий для широкого диапазона элементов поверхностей нагрева.

Изобретение относится к области сварки, в частности к устройству для сборки и сварки пакета оребренных труб, и может быть использовано в машиностроении, например в котлостроении при изготовлении поверхностей нагрева. Сущность изобретения: устройство снабжено фиксаторами, уложенными на плоскости стола, для центрирования катка при перемещении тележки посредством опорных дисков, которыми снабжен каток. Диски закреплены неподвижно на концах вала катка и ограничивают ход катка при вертикальном зажиме элементов пакета, а вал катка снабжен двумя шарнирными муфтами, соединяющими штоки гидроцилиндров перемещения дисков катка со ступицами последних дисков катка. Диски же катка соединены между собой посредством выступов и пазов в ступицах и выполнены в виде открытых калибров, охватывающих элемент пакета по внешнему профилю. 5 ил.

Устройство для сборки и сварки пакетов из оребренных труб, содержащее стол с закрепленными на нем планками для укладки элементов свариваемого пакета и рельсами и несущий узел, включающий приводную колесную тележку, установленную с возможностью перемещения по рельсам стола, с платформой и размещенным на ней сварочным оборудованием, и прижимной цилиндрический каток, на валу которого установлены прижимные диски, один из которых жестко закреплен на середине вала катка, а остальные диски установлены на этом же валу симметрично относительно неподвижного с возможностью перемещения в осевом направлении и связаны с гидроприводом перемещения, причем вал прижимного цилиндрического катка смонтирован на платформе при помощи приводных шарнирных рычагов, отличающееся тем, что оно снабжено фиксаторами для центрирования катка относительно оси свариваемого пакета в процессе перемещения колесной тележки и для ограничения хода катка при вертикальном поджиме элементов пакета, жестко закрепленными на плоскости стола в рабочей зоне катка, и опорными дисками, жестко закрепленными на концах вала катка с возможностью контактирования с фиксаторами катка, гидропривод перемещения подвижных дисков снабжен шарнирными муфтами и шарнирной осью, шарнирные муфты состоят из подшипниковых корпусов с крышками и размещенных в них подшипников и тяг, в ступицах крайних подвижных дисков выполнены отверстия, вал катка выполнен полым с радиальными пазами, соосными отверстиям в ступицах, а шарнирные муфты смонтированы в полости вала, причем крышки подшипниковых корпусов жестко связаны со штоками силовых гидроцилиндров, а тяги размещены с возможностью вращения в подшипниковых корпусах и одними концами связаны с шарнирными осями, смонтированными в радиальных пазах вала и отверстиях ступиц крайних подвижных дисков, прижимные диски цилиндрического катка выполнены в виде открытых калибров с профилем, отвечающим верхнему профилю элементов пакета, и кинематически связаны между собой, для чего в одних ступицах дисков выполнены выступы, а в соседних с ними соответствующие пазы с размерами в направлении перемещения дисков большими, чем размеры входящих в них выступов, для обеспечения возможности разжима оребренных труб в пакете до образования зазора для сварки ребер, а диски снабжены скользящими шпонками для фиксации на валу катка, закрепленными в ступицах каждого диска.