Универсальный штоковый вращатель трубного узла Российский патент 2022 года по МПК B23K37/04 

Область техники, к которой относится изобретение

Универсальный штоковый вращатель (УШВ) трубного узла, новый тип вращателя, который наряду с существующими типами роликовых и торцевых вращателей может быть использован при сварке трубных узлов технологических трубопроводов, разнообразных по размерам, массе и конфигурации, с пересекающимися осями (консольными отклонениями от оси различных размеров и массы) и закрытыми фитингами (отводами, тройниками, переходами) торцевыми концами, а также, используя вращательно-поступательное движение применяется для проведения различных технологических операций по наружной и внутренней обработке поверхностей цилиндрических тел, нанесением покрытий, работе в зонах, где превышены нормы вредных выделений, излучений, высоких и низких температур.

Уровень техники

Для сварки трубных узлов используются вращатели различных систем и конструкций.

Известен роликовый вращатель для сварки трубных узлов, содержащий станину и смонтированные на ней двухроликовый приводной механизм и прижимное устройство, при этом прижимное устройство выполнено в виде портала с подвижной траверсой, установленного на станине посредством подвижных опор в плоскости, перпендикулярной осям приводных роликов, с возможностью попеременного поворота вокруг одной из осей подвижных опор, расположенных параллельно осям приводных роликов, при этом приводной механизм установлен на подвижной траверсе портала. На станине вращателя смонтированы силовые цилиндры, каждая из подвижных опор портала выполнена в виде кривошипного вала, жестко соединенного с соответствующей стойкой портала, а кривошип вала шарнирно соединен с одним из упомянутых силовых цилиндров (см. а.с. SU №1339000, МГЖ В23К 37/04, опубл. 23.09.1987 г.).

Недостатком данного вращателя является сложность конструкции, большие габариты, его невысокая надежность, ограниченные функциональные возможности.

Известен манипулятор Кудрявцева для сварки трубных узлов, включающий роликовый вращатель, сварочную технику, источник питания, работа которого основана на прижиме трубного узла рычажным роликом к ведущим нижним роликам с помощью сжатого воздуха (см. А.Н. Батенчук. Изготовление и монтаж технологических трубопроводов, изд. Литературы по строительству, М, 1971 г., с. 116).

Недостатком данного манипулятора Кудрявцева является то, что максимальный диаметр узла не превышает 400 мм все ролики выполнены с металлической насечкой, что исключает использование манипулятора при изготовлении трубных узлов с антикоррозийным покрытием.

Наиболее близким к УШВ по назначению являются торцевые и роликовые вращатели для сварки трубных узлов при строительстве, ремонте и реконструкции энергетических и перекачивающих станций, установок нефтегазохимического производства.

Разнообразные торцевые вращатели выпускаются отечественными и зарубежными фирмами. (Пример: интернет «Торцевые вращатели для сварки»). Принцип работы этих вращателей основан на возможности захватить снаружи или изнутри открытый торцевой конец трубного узла (изделия) кулачками планшайбы и вращать его на роликоопорах. К недостаткам относится:

- невозможность использовать кулачки планшайбы, когда оба торцевых конца узла закрыты фитингами (отводами, тройниками), для вращения такого узла возникает необходимость изготовления переходных приспособлений обеспечивающих связь планшайбы с фитингом (отводом, тройником);

- сложность и трудоемкость изготовления торцевых вращателей, требующих применения заводского станкостроительного оборудования, особенно для трубных узлов большого диаметра (500 мм и более), это создает высокую стоимость вращателя что осложняет возможность приобретения для использования при изготовлении трубных узлов.

Широкий спектр роликовых и торцевых вращателей представлен в интернете «группа 17. Челябинск».

Для сравнения с УШВ также приведена нашедшая широкое применение «Универсальная установка для сварки трубных узлов», содержащая роликовый вращатель, сварочный автомат и источник питания, при этом она снабжена, по крайней мере, одной подвижной опорой - люнетом и роликовым вращателем, выполненными с возможностью их размещения на рельсовых ходовых путях, а также неподвижным операционным боксом, при этом роликовый вращатель содержит самоходную тележку в виде подьемной платформы, установленной на приводные колеса, и смонтированные на ней две пары приводных ведущих роликов с возможностью размещения на них изготавливаемого трубного узла, имеющих привод с мотор-редуктором и механизм их поперечной регулировки в зависимости от диаметра труб изготавливаемых узлов, при этом на самоходной тележке установлены отворотные упорные ролики с возможностью прижатия к ним трубного узла при подъеме платформы, операционный бокс установлен с возможностью прохода через него по рельсовым ходовым путям тележки вращателя и имеет рабочие площадки для размещения на них обрабатывающего оборудования и персонала. В установке, механизм подъема платформы выполнен в виде эл/домкратов, приводные ведущие ролики обрезинены. (см. пат. RU №2 478460, МГЖ В23К 37/04, В23К 101/06, опубл. 10.04.2013 г.).

Недостатком данной установки является: - невозможность при вращении узлов большого диаметра (более 800 мм) с большими консольными отклонениями избежать задержек, пробуксовок при вращении трубного узла, усиление прижатия узла к ведущим роликам, приводит к повреждению поверхностного покрытия, а при небольшой толщине стенок трубного узла может привести к деформации стенки;

- сложность конструкции и соответственно изготовления роликового вращателя с прижимными устройствами, создающую высокую стоимость его.

Раскрытие изобретения

Задачей предлагаемого изобретения является разработка нового типа универсального штокового вращателя трубного узла, который должен ликвидировать недостатки торцевых и роликовых вращателей, применяемых при сварке трубных узлов.

Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к упрощению конструкции, повышению надежности, удобству в работе и низкой стоимости вращателя.

Технический результат достигается с помощью универсального штокового вращателя (УШВ) трубного узла, содержащий электродвигатель с частотным преобразователем оборотов для бесступенчатого изменения скорости вращения, установленный на верхней платформе самоходной тележки, выполненный с возможностью перемещения по рельсовым путям и оснащенной электроподъемником упомянутой платформы с возможностью регулирования высоты ее расположения, при этом он снабжен штоком с установленной на нем с возможностью перемещения вдоль штока и фиксацией передвижной муфтой и захватывающим устройством, шарнирно соединенным с упомянутой муфтой, при этом шток прикреплен через две фланцевые полумуфты к валу электродвигателя, а захватывающее устройство выполнено в виде двух параллельно расположенных пластин с возможностью размещения между ними торца стенки вращаемого трубного узла и прижимного устройства, установленного на внешней стороне одной из упомянутых пластин с возможностью прижатия стенки трубного узла к другой пластине.

Таким образом, универсальный штоковый вращатель трубного узла, содержащий электродвигатель электродвигатель с частотным преобразователем оборотов для бесступенчатого изменения скорости вращения, установленный на верхней платформе самоходной тележки, выполненный с возможностью перемещения по рельсовым путям и оснащенной электроподъемником упомянутой платформы с возможностью регулирования высоты ее расположения, при этом он снабжен штоком с установленной на нем с возможностью перемещения вдоль штока и фиксацией передвижной муфтой и захватывающим устройством, шарнирно соединенным с упомянутой муфтой, при этом шток прикреплен через две фланцевые полумуфты к валу электродвигателя, а захватывающее устройство выполнено в виде двух параллельно расположенных пластин с возможностью размещения между ними торца стенки вращаемого трубного узла и прижимного устройства, установленного на внешней стороне одной из упомянутых пластин с возможностью прижатия стенки трубного узла к другой пластине. Для улучшения связи с вращаемым изделием, размеры и формы пластин (щечек), а также количество прижимных устройств могут меняться, причем штоковый вращатель установлен на верхней платформе самоходной тележки с четырьмя телескопическими направляющими, которая находится на рельсовом пути, а требуемый результат достигается тем, что предлагаемый универсальный штоковый вращатель может захватывать цилиндрические изделия (трубные узлы), не только с открытыми торцами, но и изделия с закрытыми торцами, которые закрыты отводами, тройниками. При этом, даже небольшая фирма или хозяйство имеющее простейшее металлорежущее оборудование смогут за одну - две смены изготовить предлагаемый УШВ, который на роликоопорах сумеет вращать изделие малого и большого диаметра, длины и массы, которые возникают при изготовлении трубных узлов и в производстве различных технологических операций с цилиндрическими телами различной конструкции.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 дан универсальный штоковый вращатель трубного узла, общий вид в разрезе.

На фиг. 2, тоже, самоходная платформа универсального штокового вращателя трубного узла, общий вид.

На фиг. 3, тоже, передвижная муфта с прижимным устройством.

Осуществление изобретения

Универсальный штоковый вращатель трубного узла представляет собой систему, состоящую из электродвигателя 1 со шпоночным валом (на фиг. не обозначен), регулирование оборотов которого производит частотный преобразователь 2 оборотов, на шпоночный вал электродвигателя 1 установлены две фланцевые полумуфты 3, к одной из которых крепится шток 4, с двумя передвижными муфтами 5 с фиксатором 6, при этом к передвижной муфте 5 через шарнир 7 закреплено захватывающее устройство 8, состоящее из двух параллельных металлических пластин (на фиг. не обозначены), между которыми, размещается стенка вращаемого тела (на фиг. не показано), при этом на внешней стороне одной из пластин установлено прижимное устройство 9, которое прижимает стенку изделия (на фиг. не показано) к параллельной пластине, обеспечивая связь вращаемого изделия со штоком 4 и электродвигателем 1, при этом универсальный штоковый вращатель трубного узла установлен на самоходной, регулируемой по высоте тележке 10 с верхней платформой (на фиг. не обозначена) и с четырьмя телескопическими направляющими 11, причем для поддержки и вращения обрабатываемых изделий используют самоходные, регулируемые по высоте тележки 10 с роликоопорами 12, которые установлены с возможностью передвижения по рельсовому пути 13 и обеспечения соосности вращаемого изделия и универсального штокового вращателя трубного узла.

УШВ трубного узла, при изготовлении трубных узлов, работает следующим образом: к изделию, расположенному на тележке 10 с четырьмя телескопическими направляющими 11 и с роликоопорами 12, по рельсовому пути 13 подходит самоходная тележка 10, на верхней платформе тележки 10 установлен универсальный штоковый вращатель (УШВ) трубного узла, с захватывающим устройством 8 (см. фиг. 3) изделие крепиться к штоку 4 (см. фиг. 2), который передает изделию через две фланцевые полумуфты 3 (см. фиг. 2) вращение вала электродвигателя 1 (см. фиг. 2), при этом после проверки вращения, изделие со всей системой (тележки 10 с роликоопорами, 12) перемещаются по рельсовому пути 13 в технологический блок, на котором находятся специалисты, с оборудованием для выполнения необходимых операций. В данном случае трубный узел перемещается в зону сварки для выполнения механизированными видами сварки на всех сварных соединений трубного узла.

В технологическом блоке с помощью УШВ трубного узла может производиться резка труб, очистка поверхности (механическая, огневая), нанесение покрытий и красок, индукционный нагрев, контроль качества неразрушающими физметодами и другие требующиеся технологические операции.

Изготовление УШВ трубного узла можно производить в мастерских, обладающих небольшим парком металлообрабатывающего оборудования (токарный, строгальный и фрезерный станок), приобретя покупные изделия (электродвигатель, частотный преобразователь оборотов, роликовые опоры и металлопрокат.Установку и использование универсального штокового вращателя трубного узла для изготовления трубных узлов можно производить как в заводских, так и в полевых условиях, для которого предварительно подбирают площадку, готовят основание без уклонов, укладывают рельсовый ходовой путь, на который устанавливают самоходную, регулируемую по высоте тележку 10, с верхней платформой и с четырьмя телескопическими направляющими 11, на которой установлено основное оборудование универсального штокового вращателя и который содержит электродвигатель 1, регулирование оборотов которого производит частотный преобразователь оборотов 2 электродвигателя 1, по штоку 4, в зависимости от размеров вращаемого изделия передвигаются две передвижные муфты 5 с фиксатором 6, при этом к передвижной муфте 5 с фиксатором 6 через шарнир 7 закрепляют захватывающее устройство 8, состоящее из двух параллельных металлических пластин, между которыми размещают толщину стенки вращаемого изделия, так как на внешней стороне одной из пластин установлено прижимное устройство 9, которое прижимает стенку изделия к параллельной пластине, обеспечивая связь вращаемого изделия со штоком 4 и электродвигателем 1.

Изготовлен и испытан опытный образец универсального штокового вращателя трубного узла для изготовления трубных узлов, который дал положительные результаты.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:

- обеспечивает равномерное вращение, необходимое для технического процесса, исключает остановки, рывки и проскальзывания, которые имеют место у роликовых вращателей при сварке узлов большого диаметра сложной конфигурации с консольными отклонениями от оси большого размера и массы;

- не требует дополнительных приспособлений, обеспечивающих связь вращателя с изделием (трубным узлом) торцевые части которого не имеют открытых концов, что необходимо торцевым вращателям с планшайбами:

- простота конструкции, дешевизна изготовления и приобретения УШВ трубного узла, по сравнению с роликовыми и торцевыми вращателями, что делает его доступным для малых предприятий и фермерских хозяйств;

- прост для перевозки, монтажа, демонтажа, замены конструктивных элементов, охватывающих возможность работать с изделиями от минимальных до максимальных размеров и массы изделия.

Изобретение относится к области сварочного производства трубопроводов и может быть использовано при сварке трубных узлов, разнообразных по размерам, массе и конфигурации, а также может применяться для проведения различных технологических операций по наружной и внутренней обработке поверхностей цилиндрических тел или для нанесения покрытий. Вращатель содержит электродвигатель с бесступенчатым изменением скорости вращения, установленный на верхней платформе самоходной тележки, выполненной с возможностью перемещения по рельсовым путям и оснащенной электроподъемником платформы с возможностью регулирования высоты ее расположения. При этом он снабжен штоком с передвижной муфтой и захватывающим устройством, шарнирно соединенным с муфтой. Шток прикреплен через две фланцевые полумуфты к валу электродвигателя, а захватывающее устройство выполнено в виде двух параллельно расположенных пластин с возможностью размещения между ними торца стенки вращаемого трубного узла и прижимного устройства, установленного на внешней стороне одной из упомянутых пластин с возможностью прижатия стенки трубного узла к другой пластине. Использование изобретения позволяет упростить конструкцию вращателя и повысить надежность его работы. 3 ил.

Универсальный штоковый вращатель трубного узла, содержащий электродвигатель с частотным преобразователем оборотов для бесступенчатого изменения скорости вращения, установленный на верхней платформе самоходной тележки, выполненной с возможностью перемещения по рельсовым путям и оснащенной электроподъемником упомянутой платформы с возможностью регулирования высоты ее расположения, отличающийся тем, что он снабжен штоком с установленной на нем с возможностью перемещения вдоль штока и фиксацией передвижной муфтой и захватывающим устройством, шарнирно соединенным с упомянутой муфтой, при этом шток прикреплен через две фланцевые полумуфты к валу электродвигателя, а захватывающее устройство выполнено в виде двух параллельно расположенных пластин с возможностью размещения между ними торца стенки вращаемого трубного узла и прижимного устройства, установленного на внешней стороне одной из упомянутых пластин с возможностью прижатия стенки трубного узла к другой пластине.