УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЗКИ ТРУБ Российский патент 1998 года по МПК F16L55/18 B23D21/00 

Изобретение относится к устройствам для обработки металлов и может быть использовано для резки труб при ремонте и строительстве магистральных трубопроводов.

Известна труборезная машина Мобиль (каталог технических средств для аварийно-восстановительных работ на магистральных нефтепроводах, с. 157, Уфа, 1983, Ротапринт ВНИИСПТнефть, заказ 241). Труборезная машина "Мобиль" включает двигатель и редуктор, который приводит в движение рабочий диск фрезы и тележку, оснащенную зубчатыми колесами и роликовой цепью. Машина снабжена дистанционным управлением и устанавливается на верхней части трубопровода таким образом, чтобы не было касания трубы в промежутках между передаточными шестернями. Машина закрепляется цепными захватами на промежуточных роликах. Специальная фреза позволяет выполнить следующие операции:
резка труб толщиной стенки до 13 мм с одновременным снятием фаски под сварку;
резка труб толщиной стенки более 13 мм с последующим снятием фаски под сварку;
вырезка дефектного шва.

Недостаток - необходимость последующего дополнительного снятия фасок под сварку при толщине стенки трубы более 13 мм; невозможность резки труб по кривой линии; наличие стружки при резке, что может привести к повреждению запорных устройств на трубопроводе.

Известно устройство для резки труб (авт.св. СССР N 625850, кл. B 23 D 21/00), содержащее дисковый резец, выполненный с двумя параллельными режущими кромками, а на оправке, располагаемой внутри отрезаемой трубы, выполнена кольцевая проточка, ширина которой соответствует расстоянию между режущими кромками резца.

Недостаток - ограниченные технологические возможности, так как оно может быть использовано только для резки труб с открытым концом для ввода оправки во внутрь трубопровода. Кроме того, устройство не позволяет снимать фаску под сварку.

Известно также устройство для резки труб особотонкостенных на заготовки, содержащее корпус, охватывающий разрезаемую трубу, направляющую для трубы и державку с шарнирно установленным ножом (патент США N 4091533, кл. B 25 D 21/06, 1978).

Недостаток - низкое качество получаемых заготовок, невысокая точность резки и невозможность обрабатывать трубы с нормальной толщиной стенки.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для резки особотонкостенных труб (авт.св. СССР N 1046041, кл. B 23 D 21/00), содержащее корпус, охватывающий разрезаемую трубу, направляющую для трубы и державку с шарнирно установленным ножом, снабженное сухарями, расположенными на внутренней поверхности корпуса по его периметру в одной плоскости с режущими кромками ножа и подпружиненными к трубе, режущая кромка ножа выполнена серповидной формы, а ширина каждого сухаря соответствует ширине режущей кромки ножа.

Недостаток - ограниченные технологические возможности устройства вследствии защемления ножа и сухариков при отрезке продольно-сжатых трубопроводов и сложная кинематическая схема при механизации процесса резания труб.

Задача изобретения - расширение технологических возможностей устройства для резки труб в сложно-напряженном состоянии трубопровода с обеспечением безопасности производимых работ.

Поставленная задача достигается тем, что устройство снабжено направляющей и фиксирующей обечайками с канавками, установленными по обе стороны линии резания обрабатываемой поверхности, при этом вдоль канавок перемещается режущий инструмент, резец которого выполнен с режущей кромкой в форме, соответствующей необходимой обрабатываемой поверхности, а заточка резца выполнена в виде отвала. А механизм резания снабжен остовом, объемлющим обечайки, причем остов объединен с режущим инструментом силовым элементом, при этом направляющая обечайка, расположенная с обрабатываемой стороны трубы, снабжена кромкой резания, а фиксирующая обечайка, расположенная с выбраковываемой стороны трубы, выполнена с фаской. Устройство снабжено надрезающим роликом с заточкой, выполненной под острым углом, установленным по линии резания перед режущей кромкой резца, при этом резец снабжен направляющими роликами, для предотвращения самозатягивания последнего, а остов - двухсторонним ограничителем глубины резания, причем остов и режущий инструмент фиксируются относительно направляющих обечаек при помощи храповых механизмов.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - то же, сечение Б-Б; на фиг. 3 - то же, сечение В-В; на фиг. 4 - то же, сечение А-А.

Устройство для резки труб 1 состоит из двух обечаек - направляющей 2 и фиксирующей 3. Обечайки имеют направляющие канавки 4 и выполнены разъемными. При сборке разъемные обечайки собираются и стягиваются болтами 5. Фиксирующая обечайка 3 имеет дополнительную фаску 6 для отгиба торца выбраковываемой трубы 7. Остов 8 выполнен разъемным на шарнире 9 и фиксирующими болтами 10 собирается на обечайках 2 и 3, и двумя выступами 11 входит в направляющие канавки 4 обечаек 2 и 3. На остове 8 имеется храповой механизм 12, фиксирующий на выемках 13 обечаек 2 и 3 остов 8 и предотвращающий остов от поворота при рабочем ходе механизма резания. В средней части остова 8 имеется паз 14 для режущего инструмента 15, который с помощью силового элемента 16 подсоединен к остову 8 с помощью шарнира. Режущий инструмент 15 состоит из резца 17, надрезающего ролика 18 на оси 19, направляющих роликов 20, перемещающихся по двухсторонним ограничителем глубины резания 21, фиксирующего храпового механизма 22. Направляющие ролики 20, обкатываясь по поверхности 23 ограничителя глубины резания 21, определяют траекторию движения резца 17. Резец 17 имеет кромку резания 24 и вальцующую поверхность 25 с изменяющимся углом загиба стенки трубы. Между остовом 8 и храповым механизмом 12 установлена пружина сжатия 26 (фиг. 2), из-за чего храповой механизм 12 постоянно прижат к обечайкам 2 и 3, и впадает в выемки 13 при повороте остова 8.

На фиг. 2 в нижней части чертежа поверхность направляющих канавок 4 обечаек 2 и 3 и выступов 11 остова 8 совпадают. Внутренние выступы обечаек 2 и 3 в нижней части чертежа не изображены, т.к. секущая плоскость Б-Б рассекает по выемке 13 обечаек 2 и 3. Позициями 12 и 22 обозначены разные храповые механизмы. Храповой механизм 12 шарнирно закреплен на остове 8 и служит упором при перемещении режущего инструмента 15 гидроцилиндром 16 (рабочий ход гидроцилиндра). Фиксирующий храповой механизм 22 перемещается вместе с режущим инструментом 15 и в конце хода штока гидроцилиндра впадает в выемки 13 обечаек 2 и 3 и удерживает режущий инструмент 15 при обратном ходе цилиндра 16, при котором остов 8 совместно с храповым механизмом 12 перемещается на новую позицию.

Устройство монтируется на место резания следующим образом.

После разметки места резания на трубу закрепляют направляющую оболочку 2, совмещая линию резания с плоскостью направления направляющей обечайки 2 и жестко фиксируют болтами стяжки 5. Затем на трубу надевают фиксирующую обечайку 3, при этом необходимо, чтобы выемки 13 обеих обечаек совпадали и одевают по верху остов 8, добиваясь попадания выступов 11 остова 8 в канавки 4 обеих обечаек 2 и 3, после чего затягивают болты 5 на фиксирующей обечайке 3 и болты 10 на остове 8. Затем проверяют легкость вращения остова 8 в канавках 4 обечаек 2 и 3 и работу храпового механизма 22. В паз 14 остова 8 вставляют режущий инструмент 15, который закрепляют к штоку силового элемента 16 и проверяют работу храпового механизма 12.

Устройство работает следующим образом. После подключения к насосной станции силового элемента 16 (например гидроцилиндра), шток гидроцилиндра перемещается и храповые механизмы 12, удерживаясь в выемке 13 обечаек 2 и 3, противодействуют проворачиванию остова 8 вокруг трубы, а обечайки 2 и 3 удерживаются от проворачивания на трубе затяжкой болтов 5. Шток цилиндра толкает режущий инструмент 15 вперед. При этом режущий инструмент 15 взаимодействуя своими роликами 20 с направляющими 23 внедряется в трубу до нижней образующей ограничительной глубины резания 21. В конце хода поршня срабатывают храповые механизмы 22 и фиксируют остов 8 на новой позиции. Ролик 18, вращаясь на оси 19 острой кромкой, обкатывается по поверхности трубы и надрезает ее по разметочной линии. Направляющие кромки обечайки 2 ограничивают отклонение надрезающего ролика 18 и одновременно являются верхним упором при деформации металла и своей кромкой способствуют резу металла относительно ее. Подача режущего инструмента 15, объединяющего резец 17, надрезающий ролик 18 на оси 19, направляющих роликов 20, фиксирующей пружиной, осуществляется выдвижением штока гидроцилиндра 16. При этом храповой механизм 12, шарнирно закрепленный одним концом на остове 8 и прижатый пружиной сжатия к обечайкам 2 и 3 впадает в выемки 13 обечаек 2 и 3, тем самым противодействует повороту остова 8 с гидроцилиндром 16, т.е. фиксирует остов 8 с шарнирно соединенным с ним корпусом гидроцилиндра при выдвижении штока гидроцилиндра с режущим инструментом в новую позицию (рабочий ход). Перемещаясь по поверхности 23 остова 8 направляющими роликами 20 на длину хода штока гидроцилиндра 16 режущий инструмент 15 прорезает стенки трубы. В конце хода штока, фиксирующий храповой механизм 22, прижатый пружиной к обечайкам 2 и 3, впадает в выемки 13 обечаек 2 и 3 и фиксирует режущий инструмент 15, предотвращая его обратное перемещение при возврате гидроцилиндра. Подачей давления в другую полость гидроцилиндра обеспечивается поворот остова 8 на новую позицию. Храповый механизм 12, перемещаясь с остовом 8, впадает в следующую выемку 13 и цикл повторяется. Резец 17 кромкой резания 24, расположенной под острым углом к направляющей кромке обечайки 2, отрезает стенку трубы, надвигая ее изнутри наружу в сторону вальцующей поверхности 25. Вальцующая поверхность 25 с переменным углом атаки обеспечивает плавный отгиб отрезаемой стенки трубы в фаску 6, фиксирующей обечайки 3. Сила реакции резания за счет острого угла кромки резания 24 и вальцующей поверхности 25 передается через ограничители глубины резания 21 на поверхность обечаек 2 и 3. Частично эта реакция используется на прижим надрезающего ролика 18, заранее устанавливая глубину резания, которая будет равна величине выступания кромки ролика 18 под обечайку 2, и ее врезание в трубу. Сила реакции отгиба от влияния стенки трубы на вальцующую поверхность 25 будет восприниматься одним из ограничителей глубины резания и передаваться на поверхность фиксирующей обечайки 3.

Применяемые в настоящее время машины для резки трубопроводов, находящихся в сложно-напряженном состоянии во взрыво- и пожароопасной зоне, не удовлетворяют из-за низкой технологической возможности и надежности их в эксплуатации, невозможности применения в сложно-напряженных участках трубопровода из-за защемления инструмента, образования стружек при резке, приводящее к засорению запорной арматуры магистрального трубопровода возможности искрообразования, что может привести к взрыву и пожарам. В предлагаемом устройстве все эти недостатки исключены, а резка производится за один проход без образования стружки и искры.

В силу своей конструктивной особенности, простоте в эксплуатации устройство найдет широкое применение при вырезке участка трубопровода, находящегося в сложно-напряженном состоянии при наличии взрыво- и пожароопасной среды с защемлением режущего инструмента. Устройство может использоваться и при подгонке торцов труб при вырезке участка трубопровода .

Использование устройства значительно сократит время, трудовые затраты и упростит проведение работ при строительстве, так и при эксплуатации всех видов трубопроводов.

Использование: для обработки металлов и может быть использовано для резки труб при ремонте и строительстве магистральных трубопроводов. Сущность изобретения: устройство снабжено направляющей и фиксирующей обечайками с канавками, установленными по обе стороны линии резания обрабатываемой поверхности, при этом вдоль канавок перемещается режущий инструмент, резец которого выполнен с режущей кромкой, расположенной под острым углом направляющей кромки резания, а заточка резца выполнена в виде отвала. А механизм резания снабжен остовом, объемлющим обечайки, причем остов объединен с режущим инструментом силовым элементом, при этом направляющая обечайка, расположенная с обрабатываемой стороны трубы снабжена кромкой резания, а фиксирующая обечайка, расположенная с выбраковываемой стороны трубы выполнена с фаской. Кроме того устройство снабжено надрезающим роликом с заточкой, выполненной под острым углом, установленным по линии резания перед режущей кромкой резца, при этом резец снабжен направляющими роликами для предотвращения самозатягивания последнего, а остов - двухсторонним ограничителем глубины резания, причем остов и режущий инструмент фиксируются относительно направляющих обечаек при помощи храповых механизмов. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для резки труб, содержащее механизм резания, включающий режущий инструмент с режущими кромками и силовым элементом для перемещения режущего инструмента, отличающееся тем, что устройство снабжено направляющей и фиксирующей обечайками с канавками, установленными по обе стороны линии резания обрабатываемой поверхности, при этом режущий инструмент выполнен с возможностью перемещения вдоль канавок, кромки резания которого расположены под острым углом направляющей кромке обечайке, причем заточка резца выполнена в виде отвала. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что механизм резания снабжен остовом, объемлющим обечайки, причем остов объединен с режущим инструментом силовым элементом, при этом направляющая обечайка, расположенная с обрабатываемой стороны трубы, снабжена кромкой резания, а фиксирующая обечайка, расположенная с выбраковываемой стороны трубы, выполнена с фаской. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что оно снабжено надрезающим роликом с заточкой, выполненной под острым углом, установленным по линии резания перед режущей кромкой резца, при этом резец снабжен направляющими роликами для предотвращения самозатягивания последнего, а остов - двусторонним ограничителем глубины резания, причем остов и режущий инструмент фиксируются относительно направляющих обечаек при помощи храповых механизмов.