УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДАЧИ ТРУБ Российский патент 2008 года по МПК B21D39/08 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к трубопрофильному производству.

Известно устройство для раздачи труб, содержащее конический пуансон, устанавливаемый на тяговом стержне (см. И.Л.Перлин, М.З.Ерманок. Теория волочения, М., Металлургия, 1971, с.76). При протягивании пуансона через внутренний канал трубы происходит увеличение внутреннего и наружного диаметра трубы (раздача трубы).

Недостатком такого устройства являются значительные осевые усилия на тяговом стержне, что может приводить к его обрыву, невозможность раздачи участка трубы, находящегося между двумя другими участками меньшего диаметра, ограниченная величина радиальной деформации (величина раздачи) вследствие неблагоприятного характера напряженного состояния металла трубы, необходимость применения качественных смазок на внутренней поверхности трубы, поскольку условия трения при протягивании пуансона весьма неблагоприятны.

Известно устройство для раздачи труб (патент WIPO WO 2007/017355 от 15/02/2007), содержащее тяговый стержень с концевым упором, на котором установлены два элемента, центрирующих раздающий элемент по коническим поверхностям. При приложении тягового усилия к тяговому стержню два элемента воздействуют на раздающий элемент, что приводит к увеличению его диаметра. При проталкивании рассмотренного элемента через трубу и происходит ее раздача.

К недостаткам этого устройства следует отнести малую величину возможной радиальной раздачи трубы, наличие трения скольжения между трубой и раздающим элементом и необходимость использования и нанесения качественных смазок, а также затрудненное использование устройства при неблагоприятных условиях трения.

Известно устройство для закрепления труб в решетках (а.с. СССР №845995, опубл. 15.07.81, Б.И. №26). Устройство содержит разжимную цангу с лепестками, имеющими радиальные разрезы и конический шток, причем лепестки цанги выполнены с разрезами по хордам, а разрезы по радиусам выполнены перпендикулярно разрезам по хордам.

Недостатком устройства является то, что элементы самого устройства (лепестки цанги) перемещаются внутри устройства со скольжением, что приводит к необходимости применения значительных усилий на коническом штоке. Цанга в разжатом состоянии заклинивается в трубе, что сильно ограничивает длину раздаваемого участка трубы до длины рабочего участка устройства. Устройство такого типа не может быть использовано для раздачи труб с повышенной толщиной стенки и на значительной длине, что ограничивает область его применения.

В качестве прототипа принято устройство для развальцовки труб по патенту России RU 2.144.128 от 10.01.2000. Устройство содержит корпус с центральным каналом, муфтовыми и ниппельными концами для присоединения и рабочей частью, на которой размещены ролики, установленные на наклонных по отношению к оси корпуса осях. Углубления не являются опорными частями для роликов, поскольку имеется зазор между этими углублениями и роликом. Сами ролики опираются в осевом направлении снизу на оси, а сверху - на подшипники скольжения и закреплены во втулках подшипников штифтами. Ролики имеют коническую форму.

Недостатками прототипа является отсутствие регулировки радиального положения роликов, что приводит к затрудненной подаче устройства в трубу. Несмотря на имеющее место качение по рабочей поверхности роликов и трубы, устройство содержит силовые подшипниковые узлы с трением скольжения. Кроме того, опора ролика производится по кольцевой торцовой поверхности, а возникающее при этом трение скольжения может приводить к повышенному износу указанного опорного узла. Конструкция ролика не содержит калибрующего пояска, что снижает точность раскатки. Устройство не может быть использовано при раздаче участка трубы, расположенного между двумя другими участками трубы меньшего диаметра.

Задачей изобретения является создание устройства, обеспечивающего раздачу участков трубы, расположенных между другими участками меньшего диаметра, обеспечение легкой подачи устройства в трубу и его извлечение после раздачи, а также повышение долговечности устройства.

Задача решается созданием устройства для раздачи труб, включающего корпус, имеющий присоединительную и рабочую части и содержащий центральный осевой канал, рабочие ролики, установленные под углом к оси корпуса.

Новым в устройстве является то, что рабочая часть содержит два последовательно расположенных участка - конический опорный и конический упорный, причем конический упорный участок имеет больший, чем конический опорный, угол конусности, на коническом опорном участке параллельно образующим нанесены цилиндрические канавки, являющиеся опорами рабочих роликов, рабочие ролики содержат цилиндрический профилирующий и конический упорно-калибрующий участки и помещены в коническом роликодержателе, снабженном приводом его осевого перемещения.

Кроме того, новым является то, что привод роликодержателя выполнен в виде кольцевого гидравлического цилиндра с поршнем, установленного соосно с корпусом устройства.

Такое техническое решение позволяет путем осевого перемещения роликов от кольцевого поршня соосно с корпусом гидравлического цилиндра перемещать в осевом направлении конический роликодержатель, что обеспечивает изменение радиальных размеров устройства и позволяет подавать его на нужную длину в раздаваемую трубу. Это позволяет раздавать один или несколько участков трубы, расположенных между другими участками меньшего диаметра, т.е. производить раздачу трубы в любом необходимом месте. Это необходимо, например, при установке поперечных перегородок в теплообменных аппаратах. Кроме того, поскольку осевая подача устройства совмещена с его вращением и в процессе раздачи производится на малую величину за один оборот устройства, то дробность деформации будет большой. Это обеспечивает повышенную пластичность металла трубы и возможность достижения большой величины раздачи трубы по диаметру. В качестве привода сведения-разведения роликов используется гидравлический цилиндр, для работы которого используется подвод жидкости под давлением. Подобный способ привода в отличие от некоторых других не ограничивает длину рабочей колонны, приводящей устройство. Использован принцип качения роликов по заготовке при опоре их на профильные впадины корпуса. Радиальное закрепление роликов от смещения под усилием подачи устройства осуществляется на коническую упорную часть корпуса. Ролики размещены в сепараторе, который, однако, не влияет на способность роликов перемещаться в пределах рабочего хода.

Поскольку опорный и упорный конические участки устройства следует выполнять из закаленной стали с шлифовкой поверхностей, а ролики могут быть выполнены из твердого сплава (например, ВК6, ВК8), то долговечность такой контактной пары может быть весьма высока. Дополнительное повышение долговечности устройства достигается тем, что ролики оперты на цилиндрические канавки. Это резко снижает давление на контакте ролика и опорного участка. В том случае, когда радиус ролика и радиус канавки близки друг к другу, то снижение контактного давления в паре особенно значительно. Следовательно, рассматриваемое устройство обладает повышенной нагрузочной способностью, что допускает его использование при раздаче труб с повышенной толщиной стенки.

На ролике имеется конический участок, который в рабочем положении ролика упирается с целью восприятия осевого усилия в упорную часть корпуса. С этой целью упорная часть корпуса выполнена с большим (около 45-90°) углом конусности, чем опорная часть (15-30°).

Кроме того, упорная коническая часть ролика выполняет роль калибрующего участка при профилировании, что позволяет добиться повышенной точности раздачи. Для того чтобы калибрующий участок роликов был расположен параллельно оси трубы (с углом 0°), величины углов опорной и упорной частей корпуса устройства должны соотноситься как 1:2 соответственно, т.е., например, 30° для опорной и 60° для упорной части.

Разрез по оси устройства, находящегося в исходном (транспортном) состоянии, приведен на фиг.1, разрез по оси устройства в рабочем состоянии (в процессе раздачи) приведен на фиг.2; на фиг.3 приведено поперечное сечение устройства А-А (по фиг.2).

Устройство (фиг.1) содержит корпус 1 с осевым каналом 2. Корпус включает присоединительную часть, состоящую из цилиндрического участка и резьбовой части, необходимой для присоединения к подающей штанге. Корпус содержит также коническую часть, состоящую из двух последовательно расположенных конических участков: опорного А и упорного Б. На опорном участке А конической части размещены цилиндрические канавки (см. фиг.3), являющиеся опорами для размещения рабочих роликов 3. Эти рабочие ролики размещены в роликодержателе 4. Роликодержатель 4 содержит радиальные пазы, длина которых равна длине рабочих роликов 3. Ролики 3 установлены в роликодержатель 4 таким образом, что возможно их радиальное перемещение, однако максимально выдвинутое радиальное положение роликов ограничивается роликодержателем 4.

На торце опорной конической части имеется резьба, служащая для присоединения гидравлического цилиндра 5, устанавливаемого соосно с корпусом устройства. Гидравлический цилиндр содержит осевой канал 6, являющийся продолжением осевого канала 2 корпуса, а также радиальные каналы, и образуемую внутренним корпусом и наружным съемным стаканом кольцевую рабочую полость гидроцилиндра 7. В цилиндре размещен кольцевой поршень 8, присоединенный к коническому роликодержателю 4.

Работа устройства происходит следующим образом. Корпус устройства 1 закрепляют посредством резьбы на подающей колонне. Колонну с устройством в положении, изображенном на фиг.1 (ролики сведены), подают внутрь трубы до участка, требующего раскатки. Затем в центральный канал устройства 2 подают жидкость под давлением. Под ее действием кольцевой поршень гидроцилиндра 8 выдвигается из цилиндра 7, сдвигая конический роликодержатель 4 с установленными в нем рабочими роликами 3 в положение, показанное на фиг.2. Ролики 3, двигаясь по конической части устройства А, разводятся в радиальном направлении, вдавливаясь в раскатываемую трубу. Конечным осевым положением роликов 3 является упор в упорную коническую часть корпуса Б. Включают привод вращения колонны, и устройство начинают, вращая, подавать по направлению рабочей осевой подачи, указанном стрелкой на фиг.2. После того, как будет произведена раздача требуемой протяженности трубы, привод вращения выключают, давление жидкости понижают, и устройство извлекают в направлении, противоположном направлению рабочей подачи устройства. Ролики 3 при этом, упираясь в непрофилированную часть трубы, убираются в транспортное положение и не мешают извлечению устройства. Для исключения проворота роликов 3 по опорному конусу А и снижения давления на контакте «ролик - опорный конус» предусмотрены канавки, имеющие профиль ролика, форма и расположение которых проиллюстрированы на фиг.3.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к трубопрофильному производству. Корпус с центральным осевым каналом имеет присоединительную и рабочую части, а также рабочие ролики, установленные под углом к оси корпуса. Рабочая часть содержит два последовательно расположенных участка - конический опорный и конический упорный. Причем конический упорный участок имеет больший, чем конический опорный, угол конусности. На коническом опорном участке параллельно образующим нанесены цилиндрические канавки, служащие опорами рабочих роликов. Рабочие ролики содержат цилиндрический профилирующий и конический упорно-калибрующий участки и помещены в коническом роликодержателе с приводом его осевого перемещения. Обеспечивается возможность раздачи участков трубы, расположенных между другими участками меньшего диаметра, легкой подачу устройства в трубу и его извлечения после раздачи, что повышает долговечность устройства. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для раздачи труб, содержащее корпус с центральным осевым каналом, имеющий присоединительную и рабочую части, рабочие ролики, установленные под углом к оси корпуса, отличающееся тем, что рабочая часть корпуса выполнена с последовательно расположенными коническим опорным и коническим упорным участками, конический упорный участок имеет угол конусности больший, чем конический опорный участок, который выполнен с расположенными параллельно образующей цилиндрическими канавками, служащими опорами рабочих роликов, а рабочие ролики выполнены с цилиндрическим профилирующим и коническим упорно-калибрующим участками и помещены в коническом роликодержателе, имеющем привод его осевого перемещения.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что привод осевого перемещения роликодержателя выполнен в виде кольцевого гидравлического цилиндра с поршнем, установленного соосно с корпусом устройства.