Устройство для выставления зазора между кромками свариваемых труб

Полезная модель относится к устройствам центрирования и выставления зазора между трубами в процессе сварки.
Известно устройство для центрирования торцов труб при сварке (патент RU 204648 опубликован 02.06.2021), включающее обойму, состоящую из первой и второй полуобойм, которые оснащены окнами в средней части, губками и соединены между собой осью, механизм вращения, установленный в кольцевых пазах обоймы с двух сторон от окон и обеспечивающих зазор между наружной поверхностью соответствующей трубы и внутренней поверхностью обоймы, и стопорный механизм, выполненный с возможностью фиксации губок полуобойм после охвата соединяемых труб. Губки изготовлены в виде пластин и расположены на соответствующих полуобоймах с другой стороны от их оси, механизм вращения выполнен в виде съемных полуколец, охватывающих соответствующие типоразмеры труб с фиксацией их от продольного перемещения.
Данное решение предотвращает от продольного перемещения кромки труб, но не позволяет выставить точный зазор между кромками свариваемых труб.
Известен центратор наружный звенный (патент RU № 9784 опубликован 16.05.1999) содержит специальную пластинчатую пальцево-роликовую цепь, связанную с одного конца с бобышкой с выжимным винтом, на нижнем конце которого смонтирован подпятник со сферической опорой скольжения внутри, на верхнем конце - рукоятка, а с другого конца - с накидными рычагами, замыкающими цепь на бобышке, цепь содержит гладкие цилиндрические оси и нажимные ролики, звенья цепи крепятся на осях и нажимных роликах. Подпятник со сферической опорой установлен на выжимной винт на упорном подшипнике, бобышка содержит антифрикционную резьбовую втулку, оси выполнены пустотелыми с резьбой и коническим пояском по концам, нажимные ролики выполнены в виде тонкостенной обечайки, связанной посредством тонких шайб с пустотелой центральной втулкой нажимного ролика с резьбой и коническим пояском по концам, звенья выполнены из легкого прочного металла и крепятся на осях и нажимных роликах при помощи резьбовых заглушек с коническим пояском.
Центратор выполняет центрирование труб в процессе сварки, но не позволяет выставить точный зазор между кромками свариваемых труб.
Известно приспособление для сварки трубчатых изделий, выполненное в виде струбцины-клеммы (патент RU 112858 опубликован 27.01.2012), состоящей из верхнего и нижнего прижимов для центрирования трубчатых изделий, соединенных между собой тягой с рукояткой, и двух токоподводящих контактов для заземления трубчатых изделий, при этом каждый из прижимов выполнен состоящим из рычага и зажимной губки с цилиндрической направляющей на ее нерабочем конце, одними концами рычаги шарнирно соединены между собой посредством вставки, на других концах рычагов выполнены пазы, в которых установлены сухари, причем на верхнем рычаге - гладкий, а на нижнем - с резьбой, сухари выполнены каждый с пазом, при этом тяга размещена в сухарях, а зажимные губки шарнирно установлены посредством цилиндрических направляющих в пазах сухарей.
Данное приспособление обеспечивает центрирование трубчатых изделий в процессе сварки, и одновременно является клеммами заземления, но не позволяет выставить точный зазор между кромками свариваемых трубчатых изделий.
Технической проблемой является смещение, защемление свободных концов труб в процессе сварки, так как современные центраторы или приспособления для сварки не обеспечивают точность выставления зазора между кромками свариваемых труб или свариваемыми трубой и «катушкой».
Техническим результатом является обеспечение точности и надежности выставления зазора между кромками труб или кромкой трубы и «катушки».
Технический результат обеспечивает устройство для выставления зазора между кромками свариваемых труб, представляющее собой струбцину, содержит тяговую шпильку с винтом и опорным элементом, установленную на первой балке, и металлический клин, жестко установленный на второй балке, при этом обе балки закреплены винтами на параллельных металлических пластинах, на концах которых выполнены симметричные отверстия для крепления на звеньях центратора наружного, а на противоположных концах металлических пластин установлены подвижные пружины, снабженные крючками для зацепления звеньев центратора наружного.
Кроме того, клин нанесены мерная шкала или фиксированные мерные отметки.
Предложенное устройство поясняют чертежи, где:
фиг. 1 - общий вид устройства для выставления зазора между кромками свариваемых труб;
фиг. 2 - устройство для выставления зазора между кромками свариваемых труб, вид спереди;
фиг. 3 - устройство для выставления зазора между кромками свариваемых труб, вид сбоку;
фиг. 4 - устройство для выставления зазора между кромками свариваемых труб, вид сзади;
фиг. 5 - центратор звенный наружный;
фиг. 6 - общий вид свариваемых труб с центратором звенным наружным и двумя устройствами для выставления зазора между кромками свариваемых труб, клин до входа между кромками труб;
фиг. 7 а - вид с торца по фиг. 6;
фиг. 7 б - местный вид по фиг. 7 а;
фиг. 8 - общий вид свариваемых труб с центратором звенным наружным и двумя устройствами для выставления зазора между кромками свариваемых труб, клин после входа между кромками труб;
фиг. 9 а - вид с торца по фиг. 8;
фиг. 9 б - местный вид по фиг. 9 а.
Устройство для выставления зазора между кромками свариваемых труб представляет собой струбцину (фиг 1-4, 7 а-б, 9 а-б) и содержит две параллельные металлические пластины 1, соединенные первой балкой 2, через которую проходит тяговая шпилька 3 с винтом 4 и опорным элементом 5. Первая балка 2 закреплена винтами 6 на металлических пластинах 1. Металлический клин 7 жестко закреплен с помощью сварки на второй балке 8, которая винтами 6 закреплена на концах металлических пластин 1. С одной стороны концов металлических пластин 1 выполнены симметричные отверстия 9 для крепления с помощью металлических шплинтов и шайб (на фигурах не показано) на звеньях 10 (фиг. 5, 7а-б, 9а-б) центратора 11 наружного (фиг. 5, 6, 8). С другой стороны металлических пластин 1 установлены подвижные пружины 12 (фиг. 1, 7 а-б, 9 а-б), снабженные крючками 13 для зацепления звеньев 10 центратора 11 наружного. Звенный центратор 11 наружный установлен на свариваемых трубах 14 и 15 (фиг. 6, 8). Под свариваемыми трубами 14 и 15 понимают также трубные секции, «катушки» или аналогичные трубные элементы. На клин 7 нанесена мерная шкала (на фигурах не показана), характеризующаяся равными долями, например, с шириной шага 1 мм, или нанесены фиксированные мерные отметки/риски (на фигурах не показаны), характеризующиеся неравными долями, например, 2,0 мм, 3,0 мм, 3,2 мм, 3,5 мм для обеспечения точности выставления зазора между кромками свариваемых труб 14 и 15.
Работает предложенное устройство следующим образом.
Соединяют кромки свариваемых труб 14 и 15 (фиг. 6, 7а), поверх которых надевают центратор 11. Расшплинтовывают соединение звеньев 10 центратора 11, на которые устанавливают металлические пластины 1 предложенного устройства и закрепляют посредством металлических шплинтов и шайб (на фиг. не показаны) на звеньях 10 центратора 11. Опорный элемент 5 устанавливают на соединение труб 14 и 15, острый край клина 7 выставляют у кромок свариваемых труб 14 и 15 (фиг. 6, 7 а-б), при этом металлические пластины 1 расположены под углом к звеньям 10, а крючки 13 пружин 12 зацепляют за звенья 10 центратора 11. Вращение винта 4 (фиг. 1, 6, 7б) против часовой стрелки приводит в движение тяговую шпильку 3, которая опускает первую балку 2 вместе с металлическими пластинами 1 и второй балкой 8, в результате клин 7 входит на заданную глубину между кромками свариваемых труб 14 и 15(фиг. 9 а-б). Контроль глубины вхождения клина 7 выполняют по мерной шкале (на фиг. не показано), или по фиксированным мерным отметкам/рискам (на фиг. не показано), что обеспечивает размерную точность ширины зазора между кромками труб 14 и 15. Винтами 6 фиксируют положение клина 7 на второй балке 8, а зацепление крючками 13 пружин 12 за звенья 10 удерживает клин 7 в заданных параметрах зазора, что предотвращает его выпадение. Далее смыкают трубы 14 и 15 вплотную с клином 7. Таким образом обеспечивается точность и надежность выставления зазора между кромками свариваемых труб 14 и 15. Контролируя зазор, затягивают центратор 11 струбциной (на фиг. 5-9б не показана), после чего выполняют сварку (не показано) прихваток корневого слоя шва по периметру стыка. Для точности выставления зазора между кромками свариваемых труб 14 и 15 по всей окружности целесообразна установка нескольких предложенных устройств (фиг. 6, 7а, 8, 9а) в зависимости от диаметра свариваемых труб. Наиболее оптимальна установка трех предложенных устройств, через 120°, но возможно любое другое расположение. Расцепляют крючки 13 (фиг. 9б) и освобождают пружины 12. Вращая винт 4 (фиг. 1, 8, 9б) по часовой стрелке, тяговая шпилька 3 поднимает вторую балку 8 и вытягивает клин 7 из зазора между кромками свариваемых труб 14 и 15. С помощью винтов 6 расширяют (не показано) положение металлических пластин 1 и расшплинтовывают соединение металлических пластин 1 и звеньев 10 центратора 11. Выполняют сварку (не показано) корневого шва до завершения.
Пример реализации
Выполняют сварку труб диаметром 720 мм с номинальной толщиной стенки 15,0 мм ручной дуговой сваркой электродами диаметром 3,0 мм при этом величина зазора 2,5 мм между кромками труб.
Соединяют кромки свариваемых труб 14 и 15 (фиг. 6, 7а), надевают центратор 11. На соединение звеньев 10 центратора 11 устанавливают устройство для выставления зазора между кромками свариваемых труб, представляющее собой струбцину. Расшплинтовывают соединение звеньев 10 и устанавливают металлические пластины 1, закрепляя их металлическими шплинтами и шайбами (на фиг. не показаны). Опорный элемент 5 устанавливают на соединение труб 14 и 15, острый край клина 7 выставляют у кромок свариваемых труб 14 и 15, при этом металлические пластины 1 расположены под углом к звеньям 10, а крючки 13 пружин 12 зацепляют за звенья 10 центратора 11. Вращают винт 4 (фиг. 1, 6, 7б) против часовой стрелки, что приводит в движение тяговую шпильку 3, которая опускает первую балку 2 вместе с металлическими пластинами 1 и второй балкой 8. В результате клин 7 входит на глубину 30 мм, соответствующей указанной на мерной шкале клина 7 (на фиг. не показано), между кромками свариваемых труб 14 и 15. Винтами 6 фиксируют положение клина 7 на второй балке 8, и зацепляют крючки 13 пружин 12 за звенья 10 для удержания клина 7 в заданных параметрах зазора, предотвращая его выпадение. Далее смыкают трубы 14 и 15 вплотную с клином 7. Таким образом выставленный зазора между кромками свариваемых труб 14 и 15 составляет 2,5 мм. Аналогичным образом на центраторе 11 через 120° устанавливают второе и третье предложенное устройство, вводят клин 7 на глубину 35 мм, в соответствии с его мерной шкалой, смыкают кромки труб 14 и 15, выставляя зазор 2,5 мм. Контролируя зазор, затягивают центратор 11 струбциной (на фиг. не показана) затягивают центратор 11 и выполняют сварку (не показано) прихваток корневого слоя шва по периметру стыка. Таким образом обеспечили точность и надежность выставления зазора между кромками свариваемых труб 14 и 15, предотвратили возможные смещение, защемление свободных концов труб в процессе сварки. Затем расцепляют крючки 13 (на фиг. 9б) и освобождают пружины 12. Вращают винт 4 (фиг. 1, 8, 9б) по часовой стрелке, тяговая шпилька 3 поднимает вторую балку 8 и вытягивает клин 7 из зазора между кромками свариваемых труб 14 и 15. С помощью винтов 6 расширяют (не показано) положение металлических пластин 1 и расшплинтовывают соединение металлических пластин 1 и звеньев 10 центратора 11. Завершают сварку корневого шва.