УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЗКИ С РЕГУЛИРУЕМОЙ ГЛУБИНОЙ РЕЗА В НЕПОДВИЖНОЙ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ТРУБЕ

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для резки и обработки торцов неподвижных металлических труб с помощью резцов, установленных на вращающихся резцедержателях. Полезная модель может быть использована при ремонте, реконструкции и строительстве магистральных нефтепроводов.
Известно устройство для резки неподвижных металлических труб с регулируемой глубиной реза, представленное в описании к патенту РФ №2128277 на изобретение (МПК Е21В 29/08, B23D 21/04, публикация 27.03.1999). Устройство содержит корпус, на котором смонтированы механизм для закрепления и центрирования устройства на обрабатываемой трубе и приводная планшайба 5 (фиг.1, 3 и 6 к патенту РФ №2128277) в виде зубчатого колеса. Планшайба 5 обеспечивает подачу установленного на ней резцедержателя 12 с резцом 13 по окружности трубы (фиг.3, 4). Для радиальной подачи резца на планшайбе 5 неподвижно закреплена направляющая типа «ласточкин хвост» (на фиг.4 позицией не показана), в которой установлен резцедержатель-ползун 12. В резцедержателе-ползуне 12 выполнен паз для установки резца 13 (фиг.4) и три отверстия: первое резьбовое отверстие для ходового винта (на фиг.4 позицией не показано), второе отверстие для монтажа стержня 15 и третье отверстие для монтажа поводка 16 (фиг.4). Ходовой винт 14 и резьбовое отверстие в резцедержателе-ползуне 12 образуют передачу винт-гайка. Ходовой винт 14 закреплен от перемещения вдоль своей продольной оси флажком 28, входящим в канавку на ходовом винте 14 (фиг.3 и 7). Флажок 28 установлен на стойке 27, неподвижно присоединенной к планшайбе 5 (фиг.7). Поворот ходового винта 14 совершается при каждом обороте резцедержателя 12 по окружности трубы за счет закрепленного на винте 14 храпового колеса 17 (фиг.3, фиг.6), зубья которого взаимодействуют с собачкой 19. Собачка 19 установлена на подпружиненной стойке-толкателе 18, закрепленной на планшайбе 5 и снабженной роликом 22. На неподвижном корпусе 1 установлено профильное кольцо 20, охватывающее обрабатываемую трубу и выполненное с меняющимся по высоте профилем. Ролик 22 опирается на кольцо 20 и при вращении планшайбы 5 катится по кольцу 20, обеспечивая возвратно-поступательное перемещение стойки-толкателя 18 и собачки 19 в вертикальной плоскости. Так как ходовой винт 14 закреплен от осевого перемещения флажком 28, то осуществляется поступательное радиальное перемещение резцедержателя-ползуна 12. Устройство по патенту РФ №2128277 содержит механизм, прекращающий радиальную подачу резца при достижении заданной глубины реза. Конструкция механизма задания глубины реза определяется конструкцией механизма радиальной подачи резца, в частности, наличием флажка 28. Флажок 28, предотвращающий осевое перемещение ходового винта 14, выполнен подпружиненным. Чтобы флажок 28 вошел в канавку на ходовом винте 14, сжимают его пружину и фиксируют флажок 28, устанавливая стержень 15 в отверстие на флажке 28. При этом стержень 15 (фиг.1, 4 и 5) пропущен через одно из трех отверстий резцедержателя-ползуна 12 параллельно ходовому винту 14. В другом отверстии резцедержателя 12 также параллельно ходовому винту 14 установлен другой стержень (позицией не обозначен), к которому перпендикулярно присоединен поводок 16. Стержень 15 выполнен протяженным таким образом, что один его конец выходит из резцедержателя-ползуна 12 и фиксирует флажок 28 со стороны периферии обрабатываемой трубы. А другой конец стержня 15 выходит из резцедержателя-ползуна 12 со стороны центра трубы и снабжен головкой, образующий с телом стрежня 15 буртик, достаточный для упора в него поводка 16. Положение поводка 16 и его стержня (позицией не обозначен) регулируется в резцедержателе-ползуне 12 стопорным винтом (на фиг.5 позицией не обозначен). За счет этого поводок 16 можно установить на различные расстояния от буртика стержня 15. Так как относительно планшайбы 5 стержень 15 неподвижен, а поводок 16 перемещается вместе с резцедержателем-ползуном 12 радиально, то расстояние между поводком 16 и буртиком стержня 15 равно глубине реза. При достижении резцом заданной глубины реза поводок 16 упрется в буртик стержня 15 и начнет выталкивать стержень 15 из отверстия во флажке 28. Освобожденный флажок 28 отожмется своей пружиной. Когда флажок 28 полностью выйдет из канавки на ходовом винте 14, передача винт-гайка и, следовательно, радиальная подача резца прекратится. Для труб большого диаметра, используемых на магистральных нефтепроводах, очень сложно с точки зрения механической обработки изготовить профильное кольцо 20.
Задача полезной модели заключается в создании трубореза, предназначенного для труб магистрального трубопровода большого диаметра, с более надежным в работе механизмом задания глубины реза.
Техническим результатом полезной модели является повышение технологичности изготовления.
Как и наиболее близкий аналог (прототип), устройство для резки с регулируемой глубиной реза в неподвижной металлической трубе содержит корпус, в котором смонтированы механизм для закрепления устройства на обрабатываемой трубе, приводная планшайба, резцедержатель, имеющий резьбовое отверстие, а также механизм радиальной подачи резцедержателя, который включает неподвижно присоединенную к планшайбе направляющую резцедержателя, ходовой винт, установленный в резьбовом отверстии резцедержателя, закрепленный от перемещения вдоль своей продольной оси и снабженный неподвижно соединенным с ним зубчатым колесом, и упор, образующий при вращении планшайбы кинематическую пару с зубчатым колесом, механизм задания глубины реза, выполненный с возможностью отключения механизма радиальной подачи резцедержателя при достижении резцом заданной глубины.
В отличие от прототипа упор неподвижно соединен с установленной на корпусе с возможностью продольного перемещения подпружиненной осью, которая имеет сквозное поперечное отверстие с проходящим внутри подпружиненным стержнем, входящим в отверстие на корпусе одним концом и выходящим другим свободным концом из отверстия на оси, при этом в отверстии оси имеется уступ, а на стержне - опора, выполненные с возможностью расположения опоры на уступе, а устройство включает винт, закрепленный в корпусе от перемещения вдоль своей продольной оси и снабженный неподвижно установленным на нем зубчатым колесом, образующим кинематическую пару с пальцем на планшайбе, и гайку, установленную с возможностью поступательного движения по винту, причем свободный конец стержня, опора и уступ выполнены с возможностью нажатия гайкой в ходе ее движения по винту на свободный конец стержня, перемещения стержня вдоль его оси, схода опоры с уступа и обеспечения хода подпружиненной оси, достаточного для кинематического разъединения упора и зубчатого колеса ходового винта.
Для более надежного закрепления ходового винта он установлен на кронштейне.
Для свободного вращения ходового винта он установлен на подшипниковой опоре.
Для обеспечения плавного нажатия гайки на стержень угол гайки, контактирующий при нажатии гайки со свободным концом стержня, выполнен срезанным.
Для того чтобы экстренно вручную отключить механизм радиальной подачи, конец стержня выполнен выходящим из отверстия на корпусе с внешней стороны устройства и снабжен рукояткой для перемещения стержня.
Устройство для резки с регулируемой глубиной реза в неподвижной металлической трубе изображено на фигурах 1-4 со следующими обозначениями:
1 - труба (фиг.1, 2),
2 - корпус (фиг.2, 3),
3 - механизм для закрепления корпуса на обрабатываемой трубе (фиг.1, 2),
4 - планшайба (фиг.1, 2, 4),
5 - привод планшайбы (фиг.2),
6 - резцедержатель (фиг.1, 2, 4),
7 - резьбовое отверстие в резцедержателе (фиг.4),
8 - направляющая резцедержателя (фиг.4),
9 - ходовой винт (фиг.4),
10 - зубчатое колесо на ходовом винте (фиг.4),
11 - кронштейн (фиг.4),
12 - подшипниковая опора ходового винта (фиг.4),
13 - узел поворота ходового винта (фиг.1, 3),
14 - резец (фиг.2),
15 - упор в узле поворота (фиг.3),
16 - ось (фиг.3),
17 - полость в корпусе (фиг.3),
18 - выступ в полости (фиг.3),
19 - буртик на оси (фиг.3),
20 - пружина на оси (фиг.3),
21 - отверстие в оси (фиг.3),
22 - уступ в отверстии оси (фиг.3),
23 - стержень (фиг.3),
24 - отверстие для стержня в корпусе (фиг.3),
25 - пружина стержня (фиг.3),
26 - свободный конец стержня (фиг.3),
27 - опора на стержне (фиг.3),
28 - гайка для задания глубины реза (фиг.3),
29 - винт на корпусе (фиг.3),
30 - зубчатое колесо на винте (фиг.3),
31 - корпус винта (фиг.3),
32 - отверстие в корпусе для винта (фиг.3),
33 - гайка для закрепления винта (фиг.3),
34 - шпонка на гайке, предназначенной для задания глубины реза (фиг.3),
35 - паз для шпонки (фиг.3),
36 - палец на планшайбе (фиг.3),
37 - рукоятка (фиг.3).
Устройство для резки с регулируемой глубиной реза в неподвижной металлической трубе 1 содержит корпус 2 (фиг.1-3).
На корпусе 2 смонтирован механизм 3 для закрепления и центрирования устройства на обрабатываемой трубе 1 (фиг.1). Механизм включает узлы, соединяющие части корпуса 2 (например, болтовые, быстроразъемные соединения и т.д.) и опоры 3, выдвигаемые до их упора в трубу 1.
Устройство содержит также приводную планшайбу 4 (фиг.1, 2) с приводом 5. В конкретном исполнении привод 5 включает асинхронный двигатель и планетарный редуктор (позицией не показаны). Планшайба 4 представляет собой зубчатое колесо, взаимодействующее с выходным звеном привода 5. На планшайбе 4 выполнена расточка для установки на подшипниковой опоре (на фигурах не показана) в корпусе 2.
В корпусе 2 смонтирован резцедержатель 6 (фиг.1, 2), имеющий резьбовое отверстие 7 для ходового винта 9 (фиг.4).
Радиальная подача резцедержателя 6 осуществляется за счет его установки в направляющей 8 (например, направляющая типа «ласточкин хвост»), неподвижно присоединенной к планшайбе 4 (фиг.4). В резьбовом отверстии резцедержателя 6 расположен ходовой винт 9 с неподвижно установленным на нем зубчатым колесом 10. Для того чтобы ходовой винт 9 не перемещался вдоль своей продольной оси, он закреплен на кронштейне 11, присоединенном к планшайбе 4 (фиг.4) или к направляющей 8. Для свободного вращения ходового винта 9 он установлен на подшипниковой опоре 12.
Узел поворота 13 (фиг.1 и 3) обеспечивает периодический поворот ходового винта 9 при каждом обороте планшайбы 4. Для этого зубчатое колесо 10 на ходовом винте 9 взаимодействует с упором 15, входящим в узел поворота 13 и неподвижно соединенным с осью 16, которая установлена на корпусе 2.
Для задания глубины реза и отключения механизма радиальной подачи резцедержателя 6 при достижении резцом 14 заданной глубины предусмотрено, что ось 16 выполнена подпружиненной с возможностью продольного перемещения. В конкретном исполнении ось 16 размещена внутри полости 17, сформированной в корпусе 2. В полости 17 имеется выступ 18, а на оси 16 выполнен буртик 19. Пружина 20 установлена на оси 16 и зажата между выступом 18 и буртиком 19 (фиг.3). Ось 16 имеет сквозное поперечное отверстие 21, внутри которого выполнен уступ 22 (фиг.3). Кроме того, механизм задания глубины реза включает стержень 23, проходящий внутри поперечного отверстия 21 оси 16. Один конец стержня 23 входит в отверстие 24 на корпусе 2. Другой свободный конец стержня 23 выходит из отверстия 21 на оси 16. Стержень 23 подпружинен пружиной 25. Таким образом, стержень 23 фиксирует подпружиненную ось 16 относительно корпуса 2. На стержне 23 выполнена опора 27. Размеры и форма уступа 22 и опоры 27 позволяют установить опору 27 на уступе 22 (фиг.3).
Механизм задания глубины реза также включает гайку 28 на винте 29. Винт 29 снабжен неподвижно присоединенным к нему зубчатым колесом 30 и закреплен в корпусе 2 от перемещения вдоль своей продольной оси. В конкретном исполнении винт 29 заключен в собственный корпус 31, который неподвижно присоединен к корпусу 2. В корпусе 31 выполнено отверстие 32. Один конец винта 29 выходит через отверстие 32 и снабжен гайкой 33 для фиксации винта 29 в отверстии 32 корпуса 31 (фиг.3). Гайка 28 закреплена от вращения в шпоночном соединении, в котором шпонка 34, неподвижно присоединенная к гайке 28, скользит в шпоночном пазу 35, выполненном по высоте корпуса 31. В результате, винт 29 и гайка 28 образуют передачу винт-гайка, в которой гайка 28 может при вращении винта 29 поступательно передвигаться по винту 29 (фиг.3).
На планшайбе 4 неподвижно установлен палец 36 (фиг.3), кинематически связанный с зубчатым колесом 30. При каждом обороте планшайбы 4 происходит поворот зубчатого колеса 30 под действием пальца 36 и поворот винта 29 вокруг его продольной оси.
Свободный конец 26 стержня 23, опора 27 и уступ 22 выполнены таким образом, что при нажатии гайки 28 на свободный конец 26 опора 27 сходит с уступа 22, ось 16 перемещается под действием пружины 20, и кинематическая связь между упором 15 и зубчатым колесом 10 прекращается. Для этого конец 26 должен выступать из отверстия 21 таким образом, чтобы расстояние, на которое его перемещает гайка 28, было не менее расстояния, на котором опора 27 находится по отношению к краю уступа 22.
Для перемещения стержня 23 под действием гайки 28 необходимо также, чтобы часть стрежня 23, контактирующая с гайкой 28, была сглаженной (без углов). Поэтому в конкретном исполнении конец 26 выполнен в виде полусферы.
Если высота опоры 27 меньше высоты уступа 22, то высота опоры 27 должна быть не менее расстояния, на которое должен сместиться упор 15 для разъединения его кинематической связи с зубчатым колесом 10. И наоборот, если высота уступа 22 меньше высоты опоры 27, то высота уступа 22 должна быть не менее расстояния, на которое должен сместиться упор 15 для разъединения его кинематической связи с зубчатым колесом 10.
Для обеспечения более плавного нажатия гайки 28 на стержень 23 угол гайки 28, контактирующий со свободным концом 26 стержня 23, может быть выполнен срезанным.
Устройство работает следующим образом. Корпус 2 крепят на обрабатываемой трубе 1, выставляя опоры механизма крепления 3. Устанавливают стержень 23 в отверстии 21 оси 16 таким образом, чтобы опора 27 стержня 23 встала на уступе 22 отверстия 21. Вращая винт 29, гайку 28 отводят от стержня 23 на расстояние, равное глубине реза. Включают электропривод 5. Начинает вращаться планшайба 4. Резцедержатель 6 движется по окружности трубы 1. Резец 14, установленный в резцедержателе 6, осуществляет рез. При каждом обороте планшайбы 4 проворачивается зубчатое колесо 10 на ходовом винте 9 под действием упора 15. Резцедержатель 6, кинематически связанный с ходовым винтом 9, перемещается радиально. При каждом обороте планшайбы 4 зубчатое колесо 30 на винте 29 поворачивается под действием пальца 36. Гайка 28 передвигается по винту 29 по направлению к стержню 23 до тех пор, пока не упрется в свободный конец 26 стержня 23. Подпружиненный стержень 23 вдавливается в отверстии 21. Опора 27 на стержне 23 смещается и соскакивает с уступа 22. Ось 16 под действием пружины 20 перемещается от своего первоначального положения на величину, равную высоте опоры 27 при условии, что высота опоры 27 меньше или равна высоте уступа 22 (или равную высоте уступа 22 при условии, что высота уступа 22 меньше или равна высоте опоры 27). Упор 15 смещается с пути следования зубчатого колеса 10 при обороте планшайбы 4. Кинематическая связь между упором 15 и зубчатым колесом 10 разъединяется. Поворот ходового винта 9 и, следовательно, радиальная подача резцедержателя 6 прекращаются. Глубина реза будет равна расстоянию, пройденному гайкой 28 по винту 29 от ее первоначально установленного положения на винте 29 до свободного конца 26 стержня 23.
Для того чтобы экстренно вручную отключить механизм радиальной подачи, конец стержня 23 выходит из отверстия 24, выполненного на корпусе 2 сквозным, с внешней стороны устройства и снабжен рукояткой 37 для перемещения стержня 23. В результате оттягивания рукоятки на себя стержень 23 смещается, опора 27 на стержне 23 соскакивает с уступа 22 в отверстии 21, упор 15 кинематически разъединяется с зубчатым колесом 10, поворот ходового винта 9 и радиальная подача резцедержателя 6 прекращаются.
Поскольку в данной конструкции в отличие от прототипа отсутствует профильное кольцо в качестве одного из элементов, обеспечивающих радиальную подачу резцедержателя, то заявляемое устройство более технологично в изготовлении. Так как упор, размыкающий кинематическую цепь механизма радиальной подачи, находится на неподвижном корпусе, а не на вращающейся планшайбе, то заявляемое устройство более надежно в работе.
Таким образом, полезная модель решает задачу создания устройства для резки с регулируемой глубиной реза в неподвижной металлической трубе большого диаметра, предназначенной для магистрального трубопровода, с более надежным в работе механизмом задания глубины реза.