УСТАНОВКА ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБЧАТОГО ПРОВОЛОЧНОГО КАРКАСА

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к сварочному производству, в частности, к установкам для непрерывного изготовления трубчатого проволочного каркаса, используемого в качестве несущих элементов различных фильтров, арматуры, металлопластовых труб и т.п.
Уровень техники
Известно устройство для изготовления армированных термопластичных труб, содержащее червячный пресс с экструзионной прямоточной головкой, механизм подачи продольной и поперечной металлической арматуры и спиралеобразователь, при этом устройство снабжено смонтированным на экструзионной головке узлом для сварки металлической арматуры.
В устройстве узел сварки выполнен в виде закрепленного на экструзионной головке кольца и ролика, установленного на планшайбе, которая снабжена приводом вращения относительно продольной оси экструзионной головки.
В устройстве кольцо выполнено по наружной поверхности с продольными пазами для арматуры глубиной равной половине толщины арматуры.
В устройстве спиралеобразователь жестко закреплен на планшайбе и выполнен в виде втулки с внутренней нарезкой (см. а.с. СССР №657997, кл. B 29 D 23/05, B 29 F 3/00, опубл. 25.04.1979 г.).
Недостатком данного устройства является то, что при навивке поперечной арматуры необходимо вращать ее вокруг оправки, так как последняя неподвижна, что предполагает конечность поперечной арматуры, определяемой емкостью вращающейся бобины, вследствие чего невозможно обеспечить бесконечность процесса формирования трубы.
Известно устройство, используемое для способа изготовления полимерной армированной трубы, включающее подачу продольной и поперечной арматуры на оправку и жесткое скрепление их в местах пересечения с последующей заливкой арматуры термопластичным материалом, при этом предварительно формируют бесконечную поперечную арматуру, накладывают на нее и жестко скрепляют с ней продольную арматуру, а затем по спирали навивают арматуру на вращающуюся оправку и витки арматуры жестко скрепляют по кромкам с образованием трубчатого каркаса, после чего производят заливку каркаса термопластичным материалом (см. пат. РФ №2065118, кл. F 16 L 9/12, опубл. 10.08.1996 г.).
Недостатком данного устройства является невысокая производительность и качество армированной трубы.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятый авторами за прототип является установка для непрерывного изготовления трубчатого проволочного каркаса, в которой на продольные проволочные элементы, которые равномерно располагают по окружности опорного сварочного электрода в виде оправки и поступательно перемещают относительно него, навивают с заданным шагом проволочную спираль и по мере навивки сваривают ее с последовательно пересекаемыми продольными проволочными элементами роликовым электродом, который вращают вокруг них, при этом по достижении заданной глубины износа опорного электрода, меньшей предельно допустимой, корректируют непосредственно в процессе непрерывного изготовления каркаса положение сварочных электродов путем дискретного продольного смещения одного из них относительно другого, причем опорный электрод
смещают в направлении перемещения продольных проволочных элементов, а роликовый электрод - в противоположном направлении.
В установке дискретное смещение сварочного электрода производят с шагом, составляющим 0,5...1,0 диаметра продольных проволочных элементов, достижение заданной глубины износа опорного сварочного электрода определяют по величине уменьшения радиуса приваренной проволочной спирали.
В установке достижение заданной глубины износа опорного сварочного электрода определяют по времени, дискретное смещение сварочного электрода производят через заданные интервалы времени с шагом, составляющим 0,1...1,0 диаметра продольных проволочных элементов (см. пат. РФ №1815899, кл. B 29 D 23/00, В 23 К 11/00, 11/06).
Недостатком данной установки является нестабильная точность диаметра каркаса, невысокая прочность сварных соединений по его длине, высокая трудоемкость его изготовления, большой расход материала опорного электрода, невысокая производительность процесса.
Раскрытие полезной модели
Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемой полезной модели сводится к стабильности диаметра по длине каркаса при его изготовлении, уменьшению трудоемкости, высокой точности контроля диаметра каркаса, изменяющегося в зависимости от существенного износа сменных сварочных электродов, изготовленных из дорогостоящих материалов, стабильной прочности сварных соединений по длине каркаса.
Технический результат достигается с помощью установки для непрерывного изготовления трубчатого проволочного каркаса, содержащей подающее устройство, установленную на общем основании направляющую стойку с механизмом продольного перемещения, на которой смонтированы оправка с закрепленным на ней опорным электродом, имеющим равномерно
расположенные по окружности пазы для продольных проволочных элементов, сматываемых с бобин, бобину с проволокой для поперечных спиралей, свободно вращающуюся на принудительно вращаемом своим приводом барабане с планшайбой, на которой установлен ролик спиралеобразователя поперечной спирали и роликовый сварочный электрод для сварки пересечений продольной и поперечной проволоки, при этом установка дополнительно снабжена регулятором скорости, датчиком износа опорного электрода, исполнительным механизмом и устройствами связи, причем регулятор скорости непрерывного встречного перемещения электродов выполнен с возможностью управления через исполнительный механизм сигналами от датчика износа опорного электрода следящего за размером диаметра приваренной спирали каркаса и установленного на планшайбе, при этом упомянутые элементы соединены соответствующими устройствами связи.
В установке устройство ручной установки скорости взаимного равномерного встречного перемещения электродов выполнено с возможностью задания скорости непрерывного встречного продольного перемещения сварочных электродов друг относительно друга в зависимости от скорости износа опорного электрода.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 - дана установка для непрерывного изготовления трубчатого проволочного каркаса, общий вид.
На фиг.2 - дана установка для непрерывного изготовления трубчатого проволочного каркаса, продольный разрез,
На фиг.3 - то же, узел сварки.
На фиг.4 - то же, узел сварки на фиг.3.
На фиг.5 - то же, графики изменения технологических параметров.
Осуществление полезной модели
Установка для непрерывного изготовления трубчатого проволочного каркаса 1 содержит, смонтированную с возможностью продольного перемещения на общем основании 2 направляющую стойку 3 с механизмом 4 продольного перемещения (электромеханического, гидромеханического или иного типа), на которой смонтированы оправка 5 с закрепленным на ней сменным опорным электродом 6 с направляющими пазами глубиной t=(0,25÷0,5)d, где t - глубина направляющего паза опорного электрода 6; d - диаметр продольного проволочного элемента 7 (см. фиг.5) для продольного проволочного элемента 7, сматываемой с бобин 8, на основании 2 также установлен корпус 9 с расположенным на нем барабаном 10, снабженным приводом вращения (на фиг. не показан). На барабане 10 смонтирована свободно вращающаяся бобина 11 для поперечных спиралей 12 каркаса 1, планшайба 13, на которой установлены ролик 14 спиралеобразователя поперечных спиралей 12, сварочный роликовый электрод 15, соединенный с внешним источником сварочного тока (на фиг. не показан) через контактные щетки 16 и токосъемное кольцо 17, причем второй полюс источника сварочного тока соединен (на фиг. не показано) с опорным электродом 6. На планшайбе 13 также установлен датчик 18 износа (ДИ) опорного электрода 6, опирающийся своим измерительным щупом 19 (например, в виде подпружиненного ролика) (см. фиг.5) на предпочтительно уже приваренный по всему периметру к продольным элементам 7 виток поперечной спирали 12. Также установка содержит исполнительный механизм 20 (электромеханического, гидромеханического или иного типа) автоматического управления регулятором 21 (например, вариатором или иным механизмом) скорости смещения электродов и устройство 22 (механического, гидравлического или иного типа) ручной установки скорости взаимного встречного перемещения электродов. Регулятор 21 может быть отдельным узлом или составной частью механизма 4
продольного перемещения (например, редуктор с управляемым вариатором скорости (на фиг. не показано). Вышеуказанные элементы установки соединены соответствующими устройствами связи 23, 24, 25, 26, 27. Также установка содержит подающее устройство 28 (например, гусеничного типа) для подачи в зону сварки продольного проволочного элемента 7 и отвода готового проволочного каркаса 1.
Установка для непрерывного изготовления трубчатого проволочного каркаса работает следующим образом.
Продольный проволочный элемент 7 сматывают с бобин 8, натягивают и перемещают вместе с готовым каркасом 1 в направлении стрелки А (см. фиг.2) с помощью подающего устройства 28 для подачи в зону сварки, при этом продольный проволочный элемент 7 проходит по направляющим пазам опорного электрода 6. При вращении барабана 10 вращающийся вместе с ним направляющий ролик 14 навивает на продольный проволочный элемент 7, опирающиеся на опорный электрод 6 сматываемую со свободно вращающейся бобины 11 поперечную проволочную спираль 12, которую по мере навивки приваривают к последовательно пересекаемому продольному проволочному элементу 7 роликовым электродом 15, вращающимся вместе с планшайбой 13, смонтированной на барабане 10. Сварочное напряжение от внешнего источника сварочного тока подводится к опорному электроду 6 и через контактные щетки 16 и токосъемное кольцо 17, изолировано закрепленное на планшайбе 13 к роликову сварочному электроду 15. В процессе сварки оба сварочных электрода 6 и 15 подвергаются износу, по достижении предельной величины которого их заменяют. Для компенсации износа опорного электрода 6 по достижении предельной расчетной глубины Н износа канавки опорного электрода осуществляют непрерывное с постоянной скоростью υ (фиг.1) встречное перемещение вдоль оси каркаса 1 электродов 6 и 15 посредством механизма 4 продольного перемещения связанного устройством связи 27 с роликовым электродом 15 и направляющей стойкой 3 с опорным электродом 6. Скорость υ взаимного
встречного непрерывного равномерного перемещения электродов при работе в автоматическом режиме поддерживается регулятором 21 скорости, управляемым исполнительным механизмом 20 автоматического управления регулятором 21 скорости перемещения электродов через устройство связи 25 от сигналов, поступающих через устройство связи 24 от датчика 18 износа опорного электрода 6, связанного через устройство связи 23 с измерительным щупом 19, следящим за диаметральным размером поперечной проволочной спирали 12, соответствующим установленной глубине Н износа опорного электрода 6. При работе в ручном режиме необходимая скорость υ встречного непрерывного равномерного перемещения электродов 6 и 15 устанавливается устройством 22 ручной установки скорости через свое устройство связи 26.
На фиг.1 даны графики изменения технологических параметров, поясняющих работу установки в сравнении с прототипом, на которых сплошной линией показаны изменения параметров согласно предлагаемому изобретению, а прерывистой линией изменение параметров согласно прототипу. При этом:
υ - скорость взаимного встречного смещения электродов 6 и 15;
к - количество операций контроля диаметра каркаса 1;
н - глубина износа канавки опорного электрода 6;
св
i - плотность сварочного тока на переходе опорный электрод 6 - продольный проволочный элемент 7 каркаса 1;
и - интенсивность износа канавки опорного электрода 6;
св
J - сварочный ток;
к
F - площадь контакта опорного электрода 6 и продольной проволоки;
ср
τ - прочность сварного соединения;
l - длина изготавливаемого каркаса 1.
Таким образом, в прототипе (см. фиг.1):
- скорость υ относительного смещения электродов 6 и 15 периодически по длине каркаса 1 изменяется от нуля до максимума, причем периоды
включения механизма определяются квалификацией и внимательностью технологического персонала (см. график «а»);
- для определения момента очередного дискретного смещения электродов 6 и 15 производят контроль зависящего от интенсивности «И» износа опорного электрода 6 диаметрального размера каркаса 1, причем количество «К» необходимых замеров диаметра возрастает с приближением момента очередного дискретного смещения (см. график «б»);
- глубина «Н» износа опорного электрода 6 равная половине минусового допуска на размер диаметра каркаса 1, изменяется от нуля до «Н» по длине каркаса 1 в соответствии с периодичностью дискретного включения смещения электродов 6 и 15, что является причиной нестабильной точности диаметра каркаса 1 по его длине (см. график «в»);
св
к
св
cр
- вначале каждого периода дискретного относительного смещения электродов 6 и 15 происходит многократное повышение плотности сварочного тока J за счет снижения площади «F» контакта продольного проволочного элемента 7 с опорным электродом 6, что приводит к повышению интенсивности износа «И» опорного электрода 6, периодическому изменению сварочного тока J, что в свою очередь, изменяет прочность τ сварочного соединения по длине каркаса 1 (см. графики «г», и «д»).
Предлагаемая установка позволяет получить стабильную точность диаметра каркаса 1 и прочность сварных соединений по его длине, снижение трудоемкости его изготовления и расхода материала опорного электрода 6, повышение производительности процесса и исключение человеческого фактора на технологический процесс.
Предлагаемая полезная модель по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:
- стабильную точность диаметра каркаса и прочность сварных соединений по его длине;
- снижение трудоемкости его изготовления и расхода материала опорного электрода;
- повышение производительности процесса и исключения влияния человеческого фактора на технологический процесс изготовления;
- высокую долговременную прочность армированной полимерной трубы;
- снижение затрат на производство и получение дополнительной прибыли от повышения срока службы труб.