СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГОФРИРОВАННЫХ КОМПЕНСАТОРОВ НА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ОБЕЧАЙКАХ Российский патент 1998 года по МПК B21D15/06 

Способ изготовления гофрированных компенсаторов на металлических обечайках.

Изобретение относится к области обработке металлов давлением, в частности, к способам изготовления компенсаторов в виде гофров на металлических обечайках, трубах.

При работе устройств, содержащих обечайки (вращающиеся печи, сушильные барабаны, трубопроводы), в условиях повышенных температур, давлений, переменных тепловых нагрузок в материале обечаек возникают тепловые напряжения, следствием которых является расширение и удлинение обечайки. При жестком креплении торцов обечайки тепловые напряжения компенсируют с сохранением первоначальной длины за счет вспучивания отдельных, специально подготовленных участков обечайки. Такие участки выполняют в виде одного или нескольких волнообразных изгибов - гофров, называемых компенсаторами и расположенных в определенных местах обечайки.

Компенсаторы могут быть сформованы обкаткой - постепенным вдавливаннем или выдавливанием металла действием специальных роликов, один из которых имеет формующее ребро, другой - формующий профиль. В результате формовки получают гофры, имеющие внешние либо внутренние полуволны (гофры с вершинами и впадинами), либо те и другие одновременно.

Во вращающихся печах, заполненных сыпучим или кусковым материалом, обычно устанавливают компенсаторы с внутренним гофром, чтобы избежать западания материала в полость гофра.

Переход прямолинейного участка обечайки в закругленный участок гофра должен быть плавным по форме и однородным но структуре металла, чтобы не создавать дополнительных напряжений обечайки в данном месте. Поэтому профиль гофрированного компенсатора, изготовленных обкаткой, обычно требует подработки, например растягиванием. Для больших диаметров обечаек (более 1000 мм) эта операция трудно осуществима.

Известен способ образования гофров на трубах путем пластического деформирования стенки заготовки трубы при ее вращении, возникающего в процессе осевого сближения формующего ролика, расположенного снаружи трубы, и внутреннего рабочего ролика /1/. При этом способе формуется пара гофров с наружной полуволной. Недостатком известного способа является невозможность получения единичных гофров с внутренней полуволной.

Известен способ изготовления гофрированных компенсаторов на трубах, включающий формовку вершин и впадин гофров на устройстве, содержащем внутренний профилированный ролик и наружный ролик с формующим ребром /2/. При этом предварительно формуется примерный профиль нескольких гофоров, который затем корректируется доформовкой. Недостатком известного способа является его длительность, трудность получения единичного гофра, неравномерность толщины стенки компенсатора на разных местах.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления гофрированных компенсаторов на обечайках, включающий закрепление обечайки, перемещение металла обечайки внутрь по периметру обечайки путем надавливания внешнего ролика при его вращении на вращающуюся обечайку и одновременного поджатия образующейся выпуклости внутренним роликом. При этом обечайка вращается за счет ее закрепления в патроне токарного станка /3/. За одну операцию образуется гофр с внутренней полуволной.

Недостатками известного способа является невозможность изготовления гофров на обечайках большого диаметра, так как их невозможно укрепить на токарном станке, получение компенсатора с неравномерной толщиной стенки на отдельных участках вследствие особенности движения роликов.

Цель изобретения - возможность изготовления гофрированных компенсаторов на обечайках большого диаметра с равномерной толщиной стенки по донне компенсатора, соответствующей толщине стенки исходной обечайки, повышение эксплуатационной надежности компенсатора за счет достижения однородности материала, отсутствия дополнительных напряжений на закругленных участках компенсатора.

Этот эффект достигается тем, что в способе изготовления гофрированных компенсаторов на металлических обечайках, включающем закрепление обечайки, перемещение металла внутрь по периметру обечайки путем надавливания внешнего ролика на вращающуюся обечайку с одновременным поджатием образующейся выпуклости гофра внутренним роликом с получением гофра внутри обечайки, согласно изобретению, вращение обечайки осуществляют внутренним роликом, причем вращение внутреннего ролика проводят с угловой скоростью 20 - 22 град/с до образования половины высоты выпуклости гофра с последующим увеличением угловой скорости вращения внутреннего ролика до 28 - 30 град/с при удельном давлении внешнего ролика на поверхность обечайки 23 - 25 кг/мм².

Сущность способа заключается в следующем.

При начальной угловой скорости вращения внутреннего ролика 20 - 22 град/с и удельном давлении внешнего ролика 23 - 25 кг/мм² по окружности обечайки формуется первоначальная полость компенсатора (внутренняя выпуклость). При этом в очаге деформации - точке соприкосновения вершины ролика с металлом обечайки за счет трения редко возрастает температура, однако она не достигает той величины, при которой металл изменяет структуру, а толщина стенки на вершине уменьшается. Площади закругления прямолинейного участка обечайки к боковым стенкам гофра исключается явление образования микроскладок, что препятствует в дальнейшем при эксплуатации печи разрывам обечайки в этом месте.

После образования первоначальной полости, что соответствует половине требуемой высоты волны компенсатора, угловую скорость вращения внутреннего ролика увеличивают до значения 28 - 30 град/с при прежнем удельном давлении на поверхность обечайки 23 - 25 кг/мм². Повышение скорости вращения на данной стадии изготовления компенсатора позволяет получить изделие с боковыми стенками равномерной толщины и плавным переходом от прямолинейного участка обечайки к закруглению гофра.

Способ осуществляется следующим образом.

Заготовку в виде отрезка обечайки диаметром 3000 мм крепят на опорных и ограничительных роликах. В заготовку вводят внутренний ролик, имеющий формующую впадину, соединенный с осью токарного станка и приводят его в движение с угловой скоростью 20 град/с. Заготовка вращается за счет трения о ролик. Подводят внешний ролик, имеющий формующее ребро и надавливают им на вращающуюся обечайку с удельным давлением, равным и 23 кг/мм. Металл обечайки постепенно затягивается внутрь по форме впадины внутреннего ролика. При достижении половины требуемой высоты гофра компенсатора равной 100 мм, увеличивают угловую скорость вращения внутреннего ролика до 29 град/с и продолжают надавливание внешним роликом. Процесс прекращают при достижении гофром требуемого профиля. Замеры толщины стенки гофра показали, что ее отклонение от исходной величины составляет 45%. Дефекты на поверхности металла на вершине гофра и заклугленном переходе от прямолинейного участка к боковым сторонам гофра отсутствуют.

Таким образом, способ позволяет изготавливать компенсаторы на обечайках большого диаметра от 1000 до 5000 мм с равномерной толщиной стенки гофра, что обеспечивает надежность эксплуатации вращающейся печи, увеличение количества выдерживаемых в межремонтный период теплосмен до 120.

Способ изготовления гофрированных компенсаторов для обечаек, труб, включающий закрепление обечайки, перемещение металла внутрь по периметру обечайки путем вдавливания внешнего ролика во вращающуюся обечайку с одновременным поджатием выпуклости гофра внутренним роликом с получением гофра внутри обечайки. Вращение обечайки осуществляют внутренним роликом, который вращают с угловой скоростью 20 - 22 град/с до образования половины высоты выпуклости гофра, затем угловую скорость увеличивают до 28 - 30 град/с при удельном давлении ролика на поверхность обечайки 23 - 25 кг/мм².

Способ изготовления гофрированных компенсаторов на металлических обечайках, включающий закрепление обечайки, перемещение металла внутрь по периметру обечайки путем надавливания внешнего ролика на вращающуюся обечайку с одновременным поджатием образующейся выпуклости гофра внутренним роликом с получением гофра внутри обечайки, отличающийся тем, что вращение обечайки осуществляют внутренним роликом, вращение внутреннего ролика проводят с угловой скоростью 20 22 град./с до образования половины высоты выпуклости гофра с последующим увеличением угловой скорости вращения внутреннего ролика до 28 30 град./с при удельном давлении внешнего ролика на поверхность обечайки 23 25 кг/мм².