УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЗКИ НЕПОДВИЖНОЙ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ТРУБЫ, ИМЕЮЩЕЙ ОТКЛОНЕНИЕ ОКРУЖНОСТИ ОТ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ

Полезная модель относится к устройствам для резки, снабженным вращающимися резцедержателями и предназначенным для резки и обработки торцов неподвижных металлических труб с отклонением их окружности от геометрической, то есть труб с эллипсностью (овальностью). Устройство может быть использовано при ремонте, реконструкции и строительстве магистральных нефтепроводов и нефтепродуктопроводов.
Известно устройство для резки неподвижных металлических труб с отклонением их окружности от геометрической, представленное в описании к патенту на изобретение РФ №2258583 (МПК B23D 21/04, публикация 20.08.2005) и принятое за наиболее близкий аналог (прототип). Устройство содержит корпус 1, на котором смонтированы механизм для закрепления устройства на обрабатываемой трубе в виде кулачков 22 (фиг.1 патента РФ №2258583), приводная планшайба 2 для подачи резцедержателя 5 и резца 19 по окружности трубы 23, а также механизм радиальной подачи резца (фиг.2 патента РФ №2258583). Корпус 1 и планшайба 2 выполнены из двух частей, которые скрепляют на обрабатываемой трубе элементами 20 (фиг.1 патента РФ №2258583).
Механизм радиальной подачи резца включает первую радиальную направляющую 4, неподвижно установленную на планшайбе 2 (фиг.2 патента РФ №2258583). Плунжер 10 исполняет роль второй радиальной направляющей, установлен в первой направляющей 4 с возможностью радиального перемещения и снабжен роликом 9 для подвижного контакта плунжера 10 с поверхностью трубы.
Ходовой винт 6 установлен в резьбовом отверстии плунжера 10, образуя с ним кинематическую пару. Ходовой винт 6 кинематически связан с упором 8 на корпусе 1 за счет звездочки 7. При вращении планшайбы 2 звездочка 7, неподвижно закрепленная на винте 6, контактирует с упором 8. В результате, винт 6 проворачивается по резьбе в плунжере 10, который закреплен от вращения резцедержателем 5, и перемещается в радиальном направлении, толкая торцом ползун 13 с установленным на нем резцедержателем 5. Резцедержатель 5 с резцом 19 радиально передвигается в пределах продольного отверстия в плунжере 10.
Между плунжером 10 и неподвижной направляющей 4 установлена пружина сжатия 11. Когда устройство закреплено на обрабатываемой трубе, пружина сжатия 11 одним концом упирается в направляющую 4, а другим концом воздействует на плунжер 10. Пружина 11 прижимает плунжер 10 к поверхности трубы с усилием большим, чем общее усилие резания (радиальное, осевое и окружное), и обеспечивает контакт плунжера 10 и трубы через ролик 9 (элемент подвижного контакта). Этот контакт необходим для осуществления равномерного реза при отклонении окружности трубы от геометрической. Подпружиненный плунжер 10, опирающийся на ролик 9, может перемещаться радиально, что позволяет резцам 19 обрабатывать поверхность трубы 23 с учетом вышеуказанного отклонения. Ролик 9 расположен по отношению к резцу 19 таким образом, что при установке устройства по трубе он катится параллельно линии реза на некотором расстоянии от нее.
Толстостенные трубы большого диаметра, предназначенные для магистральных нефтепроводов (с диаметром от 1020 мм до 1220 мм и толщиной стенки вплоть до 70 мм), имеют значительное по высоте наружное заводское усиление продольных швов. Участки такого усиления подвергают зачистке на определенное расстояние от места реза. В противном случае подпружиненная вторая направляющая (плунжер 10), опирающаяся на ролик 9, будет повторять не только отклонение окружности трубы от геометрической, но и усиление шва. Так как в прототипе контакт ролика 9 с трубой находится на расстоянии от линии реза, то может потребоваться зачистка наружного заводского усиления продольного шва больше допустимой, что приведет к ослаблению шва трубы и возможности возникновения аварии на трубопроводе.
Задачей полезной модели является повышение качества и надежности ремонтных работ на трубопроводе за счет уменьшения зачистки наружного заводского усиления продольного шва трубы.
Технический результат заключается в обеспечении более близкого расположения места контакта второй направляющей с трубой к месту реза.
Как и наиболее близкий аналог, устройство для резки неподвижной металлической трубы, имеющей отклонение окружности от геометрической, содержит корпус, на котором смонтированы механизм для закрепления устройства на обрабатываемой трубе, приводная планшайба с установленным на ней резцедержателем с резцом, механизм радиальной подачи резца, включающий первую направляющую, неподвижно присоединенную к планшайбе, вторую направляющую, соединенную с первой направляющей с возможностью радиального перемещения и снабженную роликом для контакта с обрабатываемой трубой, пружину сжатия, установленную с возможностью прижима второй направляющей к обрабатываемой трубе с силой большей, чем сила резания, ходовой винт, установленный во второй направляющей и кинематически связанный с упором на корпусе и с резцедержателем, причем резцедержатель соединен со второй направляющей с возможностью его радиального перемещения.
В отличие от наиболее близкого аналога вторая направляющая снабжена вторым роликом для контакта с трубой, при этом один ролик установлен с возможностью расположения перед резцом, а другой ролик - за резцом в направлении вращения планшайбы.
Для обеспечения более эффективного и равномерного прижима обоих роликов к поверхности трубы заявляемое устройство снабжено второй пружиной сжатия, установленной с возможностью прижима обеими пружинами второй направляющей к обрабатываемой трубе с силой большей, чем сила резания, при этом одна пружина установлена с возможностью расположения впереди резца, а другая пружина - позади резца в направлении вращения планшайбы.
Для уменьшения по сравнению с прототипом длины механизма радиальной подачи резца, что является актуальным для толстостенных труб большого диаметра, в заявляемом устройстве ходовой винт установлен в резьбовом отверстии резцедержателя и закреплен от осевого перемещения на второй направляющей.
Для большей надежности соединение первой направляющей со второй направляющей, снабженной двумя роликами, обеспечивается шлицевым соединением.
Устройство изображено на фиг.1 и 2 со следующими обозначениями:
1 - корпус (фиг.1),
2 - механизм для закрепления устройства на обрабатываемой трубе (фиг.1),
3 - труба (фиг.1),
4 - приводная планшайба (фиг.1), 5 - резцедержатель (фиг.1 и 2),
6 - резец (фиг.1),
7 - первая направляющая (фиг.2),
8 - вторая направляющая (фиг.2),
9 - ролик (фиг.2),
10 - пружина (фиг.2),
11 - ходовой винт (фиг.2),
12 - упор (фиг.1),
13 - кронштейн для упора пружины (фиг.2),
14 - звездочка (фиг.2)
Заявляемое устройство для резки неподвижной металлической трубы, имеющей отклонение окружности от геометрической, содержит корпус 1.
На корпусе 1 смонтирован механизм 2 для закрепления устройства на обрабатываемой трубе 3 (фиг.1). Механизм 2 включает выдвижные в направлении трубы опоры. Концы этих опор упираются в трубу 3 и фиксируют на ней устройство. Кроме того, на корпусе 1 смонтирована приводная планшайба 4, на которой установлен резцедержатель 5 с резцом 6. Вращаясь, планшайба 4 обеспечивает подачу резцедержателя 5 с резцом 6 по окружности трубы 3. В конкретном исполнении привод планшайбы 4 выполнен в виде цилиндрического редуктора.
Механизм радиальной подачи резца 6 (фиг.2) включает первую направляющую 7, неподвижно присоединенную к планшайбе 4, и вторую направляющую 8, присоединенную к первой направляющей 7. Вторая направляющая 8 может радиально перемещаться в первой направляющей 7 за счет подвижного соединения (в конкретном исполнении - за счет шлицевого соединения типа «ласточкин хвост»).
Вторая направляющая 8 снабжена двумя роликами 9 для подвижного контакта направляющей 8 с обрабатываемой трубой 3. Ролики 9 располагаются относительно резца 6 таким образом, что при установке устройства на трубе 3 один ролик 9 будет находиться перед резцом 6, а другой ролик 9 - за резцом 6 в направлении вращения планшайбы 4.
Прижим второй направляющей 8 к обрабатываемой трубе 3 обеспечивается пружиной 10, причем с силой большей, чем сила резания.
В конкретном исполнении для более эффективного и равномерного прижима предусмотрены две пружины сжатия 10, обеспечивающие прижим обеими пружинами второй направляющей 8 к обрабатываемой трубе с силой большей, чем сила резания. Пружины 10 расположены относительно резца 6 таким образом, что при установки устройства на трубе 3 одна из пружин 10 будет находиться впереди резца, а другая пружина - позади резца в направлении вращения планшайбы. В конкретном исполнении каждая пружина 10 упирается одним концом в соответствующий ей кронштейн 13, выполненный на неподвижной направляющей 7, а другим - во вторую направляющую 8.
Кроме того, механизм радиальной подачи резца содержит ходовой винт 11, установленный во второй направляющей 8. Ходовой винт 11 кинематически связан с упором 12 на корпусе 1 (в конкретном исполнении через звездочку 14, неподвижно установленную на винте 11) и с резцедержателем 5.
Резцедержатель 5 соединен со второй направляющей 8 с возможностью его радиального перемещения. В конкретном исполнении -это подвижное шлицевое соединение типа «ласточкин хвост».
Для уменьшения по сравнению с прототипом длины механизма радиальной подачи резца в конкретном исполнении заявляемого устройства ходовой винт 11 установлен в резьбовом отверстии резцедержателя 5 и закреплен от своего осевого перемещения в отверстии, выполненном на второй направляющей 8. Ходовой винт 11 образует передачу «винт-гайка» с резьбовым отверстием в резцедержателе 5.
Устройство работает следующим образом.
Корпус 1 и планшайбу 4 устанавливают на трубе 3 и закрепляют механизмом 2. Включают привод планшайбы 4. При вращении планшайбы 4 резец 6 производит рез по окружности трубы 3. Ходовой винт 11, вращающийся вместе с планшайбой 4, проходя мимо упора 12, взаимодействует с ним посредством звездочки 14 и поворачивается вокруг своей оси по резьбе в отверстии резцедержателя 5. Так как ходовой винт 11 закреплен от осевого перемещения во второй направляющей 8, то резцедержатель 5 перемещается поступательно по ходовому винту 11 и вдоль направляющей 8, осуществляя радиальную подачу резца 6.
Поскольку на направляющую 8 воздействует пружина 10 (или пружины 10) с силой большей, чем сила резания, то направляющая 8 на роликах 9 повторяет отклонение окружности трубы 3 от геометрической, перемещаясь радиально в направляющей 7. Вместе с направляющей 8 повторяют это отклонение резцедержатель 5 и резец 6. При этом ролики 9 могут обегать поверхность трубы 3 ближе к месту реза, чем в прототипе.
Таким образом, по сравнению с наиболее близким аналогом в заявленном устройстве два ролика 9, размещенные впереди и позади резца 6 в направлении вращения планшайбы 4, могут быть расположены ближе к месту реза, чем ролик в прототипе. В результате, для получения одинакового реза по всей окружности трубы требуется меньшее по длине удаление наружного заводского усиления продольного шва трубы. Качество и надежность ремонтных работ на трубопроводе повышается.