Устройство для сборки и сварки стыков труб Советский патент 1992 года по МПК B23K37/53 

Изобретение касается сварочного устройства, использующегося при сварке соединяемых встык концов труб, в частности концов труб малого и среднего диаметра, с накладываемыми изнутри накладными элементами и выдвигаемым и вдвигаемым нажимным приспособлением для прижима накладных элементов.

Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности.

На фиг.1 - устройство, вид спереди; на фиг.2 - поперечное сечение устройства по А-А на фиг. 1; на фиг.З - поперечное сечение подкладного элемента и крепежной колодки с остриями и уплотнениями; на фиг.4 - внешний зажимной элемент, вид спереди; на фиг.5 - схематическое представление

конструкции в соответствии с ее геометрией при уменьшенном периметре; на фиг.б - поперечное сечение по В-В на фиг.2; на фиг.7 - схема сборки с помощью устройства; на фиг.8 - схема извлечения устройства из трубы; на фиг.9 - поперечное сечение подкладного элемента с керамической подкладкой.

Устройство для сборки и сварки стыков тру б (фиг. 1-2) содержит цилиндр 1 двойного действия с нижней крепежной колодкой 2, которая представляет собой часть корпуса гидравлического цилиндра или укреплена на нем с возможностью замены вместе с верхней крепежной колодкой 3, а также подкладные элементы 4 и 5. Направляющие штанги 6 обеспечивают подвижное выравVI

XI

Ч (О

ю о

OJ

нивание верхней и нижней крепежными колодками 2 и 3. Шток 7 гидравлического цилиндра соединен с верхней крепежной колодкой 2 с тем, чтобы осуществлять вывод и отвод верхней крепежной колодки 2, которая несет соединенный с ней подкладной элемент 4 малой длины. Подкладные элементы 5 большей длины частично сдвигаются с верхними и нижними крепежными колодками 2,3с формированием полного кольца. Два подкладных элемента 5 и 4 содержат центрально расположенную

плоскую выемку 8 вдоль ее внешнего периметра, которая служит для приема сварочного материала, проникающего через соединительный зазор 9. Подкладные элементы 5 и 4 служат для охлаждения сварочного материала с целью препятствова- ния опусканию или проседанию расплавленной сварной ванны, что важно, в

частности, нения над интерваль

при нахождении сварного соеди- головой сварщика. Минимальные между граничащими подкладными элементами 5 и 4 необходимы для того, чтобы предотвратить проникновение сварочного материала в соединения.

Каждая крепежная колодка 2 и 3 содержит четыре острия 10 либо в боковых стенках крепежной колодки, либо в специальных креплениях. Эти острия 10 выходят в достаточной мере за пределы периметра подкладных элементов 5 и 4, если они находятся в свэих выведенных эксплуатационных положениях. Острия 10 легко проникают в боковые стенки труб 11 и 12 и препятствуют таким образом уменьшению соединительного зазора 9 после того, как будет начат процесс сварки.

В совокупности с давлением прилегания подкладных элементов 5 и 4 внутренние стенкитруф 11 и 12 позволяют отказаться от острий 10 и, таким образом, от необходимости выпольенил сварки с удержанием. При сварке нержавеющей стали и алюминия в подкладных элементах 5 и 4 предусмотрены термостойкие волоконные уплотнения 13, предотвращающие вхождение расплавленного сварочного материала в контакт с атмосферой внутреннего пространства трубы и позволяющие отказаться от дорогостоящего способа внутренней очистки с помощью аргона

При введении в трубу 11 устройство находится в полностью отведенном состоянии или в сложенном состоянии и не оснащено подкладными элементами 5 большей длины. Для проведения устройства - как это описано - через открытый конец трубы 11 используется пригодный спиральный кабель 14.

При частичном раскладывании (фиг.5) (несколько меньше, чем полный ход), в то время как в верхней крепежной колодке 3 укреплен подкладной элемент 4, подкладные элементы 5 позиционированы в крепежных колодках 3 и 2 и соприкасаются своими концами в центральной части нижней крепежной колодки 2. Верхние области подкладных элементов 5 частично взаимо0 действуют на каждой стороне с верхней кре- пежной колодкой 3. Кабели 15 для извлечения подкладных элементов 5 вводятся в выемки 16 перекрестно (фиг.2), они проходят от левого подкладного элемента 5

5 к правой выемке 16 за гидравлическим цилиндром 1 и наоборот (фиг.8). После того как наружный зажимной элемент 17 будет заведен вокруг конструкции подкладных элементов и будет укреплен с помощью

0 нагруженного пружиной элемента 18, зазоры 19 между подкладным элементами 5 и 4 окажутся закрытыми, в результате чего внешний кольцевой размер конструкции подкладных элементов 5 и 4 уменьшается в

5 достаточной мере для беспрепятственного введения в трубы 11 и 12.

В устройстве предусмотрены два кабеля 15 для извлечения подкладных элементов, которые укреплены на сторонах

0 подкладных элементов 5 в их верхней области и содержат средства для введения в крепления на стороне корпуса гидравлического цилиндра. Эти кабели 15 имеют длину, достаточную для извлечения устройства из

5 двух подкладных элементов 5 большой длины, которые в течение известного времени (еще) остаются в области сварки. При продолжающейся тяге троса 20 гидравлического цилиндра с целью извлечения кабели 15

0 натягиваются и освобождают два подкладных элемента 5 большей длины из области сварки.

На фиг.4 и 7 изображено, каким образом устройство вводится в трубы 12 до мо5 мента упирания конца трубы во внешние кромки 21 зажимного элемента. Труба 11 подгоняется устройством и смещается в направлении другой стороны внешних кромок 21 зажимного элемента.

0Теперь гидравлический цилиндр 1 выведен до полного хода и прикладывает давление, которое обуславливает взаимодействие острий 10 с внешней стенкой трубы, и упруго прижимает подкладные

5 элементы 5 и 4 к концевым поверхностям 11 и 12 труб. Наружный зажимной элемент после этого удаляется и начинается процесс сварки.

После реализации одного или нескольких положений гидравлический цилиндр 1

полностью складывается и извлекается вместе с крепежной колодкой 2 из нижней области подкладных элементов 5. Прежде чем будет полностью реализован ход или складывание, освобождающая штанга 22 взаимодействует с верхней внутренней поверхностью труб 11 и освобождает верхнюю крепежную колодку 3 вместе с подкладным элементом 4 от граничащего подкладного элемента 5. Тяга троса 20 цилиндра отделяет гидравлический цилиндр 1 от подкладных элементов 5.

Направляющие штанги 6 (фиг.1-6) после того, как они в процессе отвода переместились вниз, выступают через нижнюю крепежную колодку 2, что препятствует повторному вводу подкладных элементов 5 в выемку нижней крепежной колодки. В конце хода отвода транспортировочный механизм 23 в виде роликов, который укреплен на направляющих штангах 6, проходя через шлиц 24 направляющих штифтов, взаимодействует с основанием поверхностей 11 и 12 труб применительно к беспрепятственной транспортировке. Кабели 15 для извлечения подкладных элементов освобождают подкладные элементы 5 из области сварки и они затем вместе с остальным устройством извлекаются через внутреннее пространство трубы,как это описано.

Процесс извлечения устройства и, в частности, перекрестное присоединение кабелей 15 к подкладным элементам 5 изображен на фиг.8.

В устройстве предусмотрены две направляющих штанги 6, которые укреплены на одном конце на верхней, крепежной колодке 3 и свободно перемещаются вдоль цилиндра 1, причем они удерживают две крепежные колодки с относительным выравниванием относительно друг друга. Направляющие штанги 6 имеют такую длину, при которой они при нижнем ходе или при ходе втягивания гидравлического цилиндра выступают в нижнюю выемку крепежной колодки, а именно настолько, пока не закроют внешним периметром боковых стенок крепежной колодки, в результате чего гидравлический цилиндр 1 извлекается из крепежных колодок в осевом направлении. Направляющие штанги 6 соединены сваркой с транспортировочным механизмом 23 так, что транспортировочный механизм 23 перемещается при движении направляющих штанг б вместе с ними.

На фиг.9 показана форма подкладного элемента 5 или 4, содержащего керамическую подкладку 25. Этот подкладной элемент 5 или 4 и, в частности, керамическая подкладка 25 выполнены таким образом,

что при использовании такого рода подкладного элемента с корнем сварного шва непосредственно взаимодействует только керамическая подкладка 25. Такого рода 5 подкладной элемент 5 или 4 состоит, далее, из удерживающей колодки 26 и насадочной колодки 27, которые имеют U-образное поперечное сечение. Насадочная колодка 27 имеет в верхней части, обращенной в про0 цессе использования к внутреннему пространству трубы, имеющую форму шлица выемку, через которую проходит имеющая форму шейки часть керамической подкладки для непосредственного прилегания к

5 области сварки. Как видно, насадочная колодка 27 состоит из двух частей колодки, которые могут быть соединены с удерживающей колодкой 26 с возможностью разъединения, например, посредством насадочного

0 механизма. Керамическая подкладка 25 эластично укреплена в образованной колодкой 27 и удерживающей колодкой 26 выемке с помощью фибергласовой амортизирующей прокладки 28. Такого рода подклад5 ной элемент 5 или 4 может использоваться как вместе с устройством, так и самостоятельно.

Устройство содержит, кроме того, элементы, которые выступают через шлицы 24

0 в корпусе гидравлического цилиндра и содержат ролики на нижних концах, взаимодействующие с внутренними нижними поверхностями труб перед окончанием нижнего хода или хода втягивания, так что уст5 ройство поднимается над внутренней поверхностью труб с целью обеспечения беспрепятственной транспортировки.

Благодаря тому что в устройстве предусмотрено большое количество острий в кре0 пежных колодках, которые незначительно выступают над внешним диаметром конструкции подкладных элементов, если она находится в своем развернутом состоянии, предотвращается уменьшение соедини5 тельного зазора в поперечном направлении и может быть начат процесс сварки.

Наружный зажимной элемент важен для точного позиционирования сварочного устройства внутри концов труб, для точной

0 регулировки соединительного зазора и для точного выравнивания выемки для приема сварного шва или корня сварного шва относительно соединительного зазорз.

Таким образом, использование устрой5 ства обеспечивает полное и непрерывное подкладывание, а также повышенное качество основания корня шва в совокупности с непрерывным подкладыванием, что важно для использования так называемого способа GMAW (сварка в среде защитного газа

или специальная газовая сварка тонким проводо), который не может быть осуществлен без сварочной подкладки, поскольку сварочная ванна является довольно мощной. При использовании трех подкладных элементе з во взаимосвязи с предпочтительной формой исполнения исключается возможность заедания или заклинивания подкладных элементов вследствие отложения сварочного материала.

Фор

мула изобретения

1. Устройство для сборки и сварки стыков труб, лого диа участков

преимущественно среднего и ма- етра и для сварки прямолинейных руб с коленами и другими трубныэлементыравличес1 менты, которых

ми элементами, содержащее формирующие кинематически связанные с гидим приводом, формирующие эле- зыполненные с выемками, в эазмещены подкладные элементы, выполненные из высокопроводного и теплостойкого материала, средства извлечения ус жестко закрепленного на корпусе гидрав- 25

лическогс

привода, и роликов, отличающ е е с я тем, что, с целью повышения эксплуатсционной надежности, устройство содерхит по крайней мере два формирующих Элемента, подкладные сменные элементУ выполнены различной длины, гидравлический привод выполнен в виде гидравлического цилиндра двойного действия, шток

которого связан с частью формирующих элементов, а корпус содержит 35 направляющиесрэзмещенными в нихс возможность о свободного скольжения штангами, которые жестко связаны с теми

0

5

0

5

0

5

формирующими элементами, которые связаны со штоками гидравлического привода, а другая часть формирующих элементов связана с корпусом гидроцилиндра, средство извлечения устройства из труб снабжено кабелями, одни концы которых закреплены на подкладных элементах, а другие - на корпусе гидроцилиндра.

2.Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что снабжено наружным зажимным элементом, выполненным в виде шарнирно связанных между собой подпружиненных элементов.

3.Устройство по пп.1 и 2, отличающее с я тем. что подкладной элемент состоит из основной колодки с Y-образным сечением, в полости которой размещен теплостойкий элемент с формирующей канавкой.

4.Устройство по пп.1-3, отличающееся тем, что подкладной элемент снабжен амортизирующей фиберглассовой прокладкой и дополнительной колодкой с Y-образным сечением и пазом в ее дне, установленной на основной колодке со стороны открытой части с возможностью охвата, теплостойкий элемент выполнен из керамики и с выступом, на котором расположена формирующая канавка, и размещен в полости колодки с возможностью расположения выступа в пазу, а амортизирующая фиберг- лассовая прокладка размещена между теплостойким элементом и дном основной колодки.

5.Устройство по пп,1-4, отличающееся тем, что подкладные элементы снабжены уплотнениями, расположенными в выемках.

Изобретение относится к сварке, в частности к сварочному устройству с подкладными элементами для сварки трубных стыков при наличии соединенных встык уча- сткое труб или искривленных компонентов труб, причем большое количество изогнутых подкладных элементов образует полную кольцевую конструкцию, которая упруго предварительно затянута и выталкивается в наружном направлении против внутренней поверхности трубы, в области сварки между соединенными своими концами встык отрезками трубы. Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности. Гидравлический цилиндр двойного действия подогнан между двумя крепежными колодками, которые несут конструкцию подкладных элементов, и выполняет двойную функцию за счет того, что прикладывается необходимое радиальное усилие для выравнивания отрезков труб. Кроме того, предусмотрены средства для развертывания и складывания конструкции подкладных элементов. Наружный зажимной элемент поддерживает весьма точное позиционирование устройства и величину соединительного зазора, 4 з.п. ф-лы, 9 ил. (Л С

15

21/

23

11

Фиг.З

Фиг. 2

13

12

17

11

/

В- В

12

////// )

,-.

у//// / ///;

Фиг. В

В- В

12

//

27

Фиг.9 г6