УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ РЕЗКИ ТРУБ

Полезная модель относится к области термической резки, в частности, к технологическому оборудованию для автоматической резки труб разных диаметров с одновременным формированием фаски, и может быть использована при монтаже и ремонте трубопроводов в нефтегазодобывающей, геологоразведочной, энергетической, судостроительной, машиностроительной и других отраслях промышленности.
Известно устройство для термической резки труб (см. заявку RU 2004123810, дата подачи 03.08.2004 г., дата публикации 10.02.2006 г., B 23 R 7/00, 7/10, 37/02), включающее основание, смонтированную на основании стойку и барабан с закрепленными на нем резаками, выполненный с приводом перемещения в вертикальном направлении относительно стойки и поворота вокруг своей оси. Основание выполнено в виде рамы, вдоль которой установлены рельсы для перемещения тележки, оборудованной двумя парами ходовых колес, одна из которых оснащена электроприводом. На внешних сторонах приводных колес на валах закреплены консоли с зубчатыми шестернями, находящимися в зацеплении с зубчатыми рейками, жестко установленными на основании вдоль рельсов. Стойка неподвижно смонтирована в концевой части тележки над ходовыми колесами и выполнена в виде подковообразной конструкции со сквозным центральным отверстием. Барабан закреплен соосно с упомянутым отверстием на внешней стороне стойки, а привод вращения барабана жестко закреплен на боковой стороне стойки. В верхней части барабана подвижно закреплена каретка для установки резаков.
Известное устройство позволяет осуществлять резку труб, преимущественно, большого диаметра, как в продольном направлении для предварительной прорезки торцевых пазов, обеспечивающих последующее разделение отрезаемого кольца на несколько частей, так и в последующем поперечном направлении, при этом резак может находиться как с внутренней, так и с наружной стороны неподвижно установленной трубы. Продольный рез трубы на необходимую глубину осуществляется при поступательном движении тележки, поперечный - при вращении барабана. В качестве резака используется плазменная горелка, оборудованная следящим роликом для регулирования расстояния между поверхностью трубы и горелкой.
Недостатками устройства являются:
- низкая производительность, обусловленная необходимостью поворота барабана при выполнении резки трубы на 360°, что увеличивает продолжительность операций резки;
- ограниченные технологические возможности из-за конструктивного исполнения, предусматривающего резку труб только больших диаметров и эксплуатацию, преимущественно, в промышленных условиях.
Известна установка для термической резки труб (см. Каталог фирмы Vietz, установка типа RSG, http://www.vietz.de/online-katalog-e/teil3.html, каталожный лист приложен к материалам заявки), содержащая основание, смонтированные на основании вертикальные стойки и барабан с закрепленным на нем резаком, установленный между вертикальными стойками, привод для перемещения барабана вдоль вертикальных стоек и привод для поворота барабана относительно поперечной оси. Основание выполнено в виде горизонтально расположенной Т-образной рамы, размещенной на трех колесах. Барабан состоит из подвижного и неподвижного дисков и выполнен с возможностью вращения подвижного диска относительно неподвижного диска. Привод для перемещения барабана вдоль вертикальных стоек выполнен в виде винтового механизма с ручным приводом и содержит горизонтальный винтовой вал, закрепленный между вертикальными стойками под барабаном, связанный с ним в средней части горизонтального винтового вала вертикальный ходовой винт, взаимодействующий с рейкой, смонтированной в нижней части барабана. Элементы для фиксирования барабана в вертикальном положении выполнены в виде выдвижных штанг, подвижно установленных в верхней части вертикальных стоек с возможностью перемещения относительно них. при этом выдвижные штанги снабжены винтовыми зажимами. Барабан неподвижным диском закреплен на выдвижных штангах посредством упомянутых винтовых зажимов. Привод поворота барабана вокруг поперечной оси выполнен в виде установленного на его неподвижном диске электродвигателя, на валу которого закреплена звездочка, кинематически связанная с подвижным диском барабана. На неподвижном диске барабана жестко закреплен кронштейн, на котором смонтирована штанга, верхний конец которой выполнен в виде рукоятки, а нижний соединен с перпендикулярно расположенным к нему кронштейном, один конец которого выполнен в виде рукоятки, а второй содержит закрепленную на нем каретку с резаком. При этом штанга смонтирована с возможностью перемещения в радиальном направлении относительно центра барабана. В верхней части неподвижного диска барабана вдоль его вертикальной оси установлена выдвижная штанга с упором для центрирования трубы внутри барабана. Внутренний
диаметр барабана выбирается с учетом размещения в нем трубы максимального диаметра. В процессе резки подвижный диск барабана с закрепленным на нем резаком вращается вокруг неподвижной трубы.
Установка позволяет осуществлять резку труб разного диаметра, допускаемого внутренним диаметром барабана.
Недостатками известной установки являются:
- низкая производительность, обусловленная необходимостью поворота барабана при выполнении резки трубы на 360°, а также ручным приводом для вертикального перемещения барабана вдоль вертикальных стоек и необходимостью перемещения резака вручную в рабочее положение и последующего возврата в исходное положение;
- необходимость в фиксировании трубы внутри барабана в связи с недостаточной прочностью и жесткостью конструкции установки, что также снижает ее производительность.
Указанные недостатки существенно увеличивают продолжительность технологического процесса резки труб, удорожают его стоимость и ограничивают возможности использования установки в промышленных условиях.
В основу полезной модели поставлена задача создания такой установки для термической резки труб, в которой за счет иного конструктивного выполнения барабана с закрепленными на нем резаками и иной взаимосвязи барабана с приводами для его перемещения и поворота обеспечивается повышение производительности при резке труб разного диаметра при одновременном обеспечении прочности и надежности для эксплуатации в промышленных условиях.
Поставленная задача решается тем, что в установке для термической резки труб, содержащей основание, вертикальные стойки, смонтированные на основании, барабан с закрепленным на нем резаком, размещенный между вертикальными стойками, привод для перемещения барабана вдоль вертикальных стоек и привод для поворота барабана относительно поперечной оси, согласно полезной модели она дополнительно содержит подвижную траверсу, размещенную между вертикальными стойками, вертикальные стойки в верхней части жестко соединены между собой неподвижной траверсой, а барабан размещен внутри подвижной траверсы и дополнительно оборудован, по меньшей мере, одним резаком, при этом упомянутые резаки расположены диаметрально противоположно друг относительно друга и смонтированы на торцевой стороне барабана посредством шарнирно закрепленных на ней пневматических цилиндров, кинематически связанных с рычагами, один конец которых шарнирно закреплен на торцевой стороне барабана, а второй содержит каретки для установки на них резаков, привод для
перемещения барабана вдоль вертикальных стоек установлен на неподвижной траверсе и кинематически связан с подвижной траверсой, а привод для поворота барабана относительно поперечной оси смонтирован на подвижной траверсе и кинематически связан с барабаном с возможностью его поворота на угол, обеспечивающий перекрытие противоположными резаками линии реза.
Для обеспечения фиксации расстояния между резаками и обрабатываемой трубой рычаги снабжены следящими роликами, установлениями на их свободном конце.
Для подготовки концов труб к последующей сварке на каждой каретке установлен дополнительный резак для формирования фаски.
Для повышения точности реза каретки выполнены с возможностью регулирования и фиксации радиального положения и угла наклона резаков относительно трубы.
Для повышения производительности при двухсторонней резке труб барабан дополнительно содержит аналогичные пары резаков с приводами для перемещения в радиальном направлении, зеркально установленные на его противоположной торцевой стороне.
Для обеспечения точности реза подвижная траверса содержит элементы для фиксирования барабана в вертикальном положении, выполненные в виде роликов, закрепленных на ее торцевых сторонах.
Для обеспечения соосной установки барабана и труб разного диаметра подвижная траверса снабжена роликами, закрепленными на ее противоположных наружных сторонах, установленными с возможностью взаимодействия с вертикальными стойками и фиксации положения подвижной траверсы относительно вертикальных стоек.
Для повышения прочности и жесткости барабан выполнен в виде двух дисков, образующих торцевые стороны, и обечаек, связывающих их по внешнему и внутреннему диаметрам, при этом на дисках с каждой торцевой стороны барабана жестко закреплены оси для крепления пневматических цилиндров и рычагов привода для перемещения резаков в радиальном направлении.
Для повышения производительности установки привод поворота барабана содержит, например, реверсивный двухступенчатый мотор-редуктор, на выходном валу которого закреплена звездочка, кинематически связанная с цепью, размещенной между обечайками барабана, при этом для обеспечения заданного угла поворота барабана относительно поперечной оси он снабжен отсекателями, диаметрально расположенными на одной из его торцевых сторон и взаимодействующими с конечным выключателем, установленным в верхней части подвижной траверсы.
Для повышения производительности установки привод для перемещения барабана вдоль вертикальных стоек содержит, например, реверсивный двухступенчатый мотор-редуктор, на выходном валу которого установлен барабан с закрепленной на нем цепью, взаимодействующей с соответствующими роликами подвижной траверсы.
Для обеспечения резки труб разного диаметра барабан выполнен таким образом, что его внутренний диаметр обеспечивает размещение трубы максимального диаметра, а подвижная траверса выполнена таким образом, что в нижнем положении позволяет выполнять резку трубы минимального диаметра.
Заявляемая конструкция установки за счет выполнения барабана с двумя диаметрально противоположно расположенными резаками и предлагаемого крепления резаков на нем позволяет выполнять операцию резки трубы при повороте барабана на 190°, что существенно повышает ее производительность. Размещение барабана в подвижной траверсе и взаимосвязь ее с приводом для вертикального перемещения барабана, размещение привода для поворота барабана на подвижной траверсе позволяют осуществлять резку труб без предварительной фиксации, что повышает производительность подготовительно-заключительных операций. Установка резаков на торцевых сторонах барабана посредством шарнирно закрепленных на них пневматических цилиндров и рычагов и конструктивное выполнение приводов для вертикального перемещения барабана и для поворота барабана позволяют автоматизировать работу установки и, соответственно, повысить ее производительность. При этом конструкция установки обладает достаточной прочностью и жесткостью, что значительно расширяет ее область применения и позволяет использовать для резки труб разного диаметра, в том числе выполненных из более толстого металла, которые для последующей сварки требуют наличия фаски. Регулирование положения каретки и рычагов с резаками и обеспечение фиксации расстояния между резаками и обрабатываемой трубой посредством следящих роликов позволяют одновременно повысить точность качество реза.
Сущность полезной модели поясняется представленными фигурами чертежа: на фиг.1 показан общий вид установки; на фиг.2 - барабан с закрепленными резаками; на фиг.3 - схема расположения резаков.
Установка для термической резки труб содержит основание 1 рамной конструкции, вертикальные стойки 2, смонтированные на основании 1, барабан 3, размещенный внутри подвижной траверсы 4, установленной между вертикальными стойками 2, привод для перемещения барабана 3 вдоль вертикальных стоек 2 и привод поворота барабана 3 вокруг поперечной оси. Вертикальные стойки 2 в своей верхней части соединены между собой неподвижной траверсой 5.
Барабан 3 содержит закрепленные на его торцевых сторонах пары резаков 6, 7, смонтированные на нем диаметрально противоположно друг относительно друга, при этом резаки 6 предназначены для резки трубы, а резаки 7 - для формирования фаски. Причем, пары резаков 6, 7, установленные на одной торцевой стороне барабана 3, зеркально расположены относительно другой пары резаков 6, 7, установленных на противоположной торцевой стороне барабана 3. Пары резаков 6, 7 смонтированы на торцевых сторонах барабана 3 посредством шарнирно закрепленных на ней пневматических цилиндров 8, кинематически связанных с рычагами 9, один конец которых шарнирно закреплен на соответствующей торцевой стороне барабана 3, а на втором конце смонтированы каретки 10 для установки на них резаков 6, 7. Свободные концы рычагов 9 снабжены следящими роликами 11.
Барабан 3 расположен в подвижной траверсе 4 с возможностью поворота относительно поперечной оси на 190° и последующего возвращения в исходное положение.
Барабан 3 выполнен в виде двух дисков, образующих торцевые стороны и обечаек (не обозначены), связывающих диски по внешнему и внутреннему диаметрам. На торцевых сторонах барабана 3 закреплены оси 12 для крепления пневматических цилиндров 8 и оси 13 для крепления рычагов 9.
Подвижная траверса 4 содержит ролики 14 для фиксирования барабана 3 в вертикальном положении.
Подвижная траверса 4 также снабжена роликами 15, закрепленными на ее противоположных наружных сторонах, установленными с возможностью взаимодействия с направляющими 16 вертикальных стоек 2.
Барабан 3 выполнен таким образом, что его внутренний диаметр обеспечивает размещение трубы максимального диаметра, а подвижная траверса выполнена таким образом, что в нижнем положении позволяет выполнять резку трубы минимального диаметра.
Привод поворота барабана 3 содержит смонтированный на подвижной траверсе 4 реверсивный двухступенчатый мотор-редуктор 17, на выходном валу которого закреплена звездочка (не показаны), кинематически связанная с цепью, размещенной между обечайками барабана 3. При этом для обеспечения заданного угла поворота барабана 3 относительно поперечной оси он снабжен отсекателями 18, диаметрально расположенными на одной из его торцевых сторон и взаимодействующими с конечным выключателем 19, установленным в верхней части подвижной траверсы 4.
Привод для перемещения барабана 3 вдоль вертикальных стоек 2, предназначенный для обеспечения соосности барабана с обрабатываемой трубой, содержит смонтированный на неподвижной траверсе 5. реверсивный двухступенчатый мотор-редуктор 20, на выходном валу которого установлен барабан (не показаны) с закрепленной на нем цепью, взаимодействующей с соответствующими роликами 15 подвижной траверсы 4. Для фиксации положения механизмов перемещения и включения-выключения привод содержит конечный выключатель 21, закрепленный на неподвижной траверсе 5.
Для размещения основания на фундаменте установка содержит фундаментные болты 22.
Для регулирования и фиксирования радиального положения и угла наклона резаков 6, 7 относительно трубы каретки 10 оборудованы штангами 23, цилиндрическими державками 24, 25 и 26. Цилиндрическая державка 26 и штанга 23 закреплены на каретке 10 регулировочной ручкой 27.
Зазор между роликами 14 и прилегающими к ним поверхностями барабана 3 регулируется при помощи осей с эксцентриками (не показаны).
Направляющие 16 соединены с вертикальными стойками 2 посредством болтов 28, а зазор между роликами 15 и прилегающими к ним поверхностями направляющих 16 регулируется болтами 29.
Установка содержит также разводку для подвода сжатого воздуха к пневматическим цилиндрам 8, подачи кислорода и газа к резакам 6, 7 (не показана) и пульт управления (не показан), посредством которого производится управление приводами поворота и вертикального перемещения барабана 3, подачей сжатого воздуха к пневматическими цилиндрами 8 и подачей кислорода и газа к резакам 6, 7. На вход пульта управления поступают сигналы от конечных выключателей 19 и 21.
Установка работает следующим образом.
Основание 1 установки крепится фундаментными болтами 22 к фундаменту или к жесткому основанию. С пульта управления подается команда на подготовку установки, после чего включают мотор-редуктор 20 и подвижная траверса 4 с расположенным внутри нее барабаном 3 посредством роликов 15 перемещается по направляющим 16 вдоль вертикальных стоек 2 на заданную высоту, которая выбирается, исходя из диаметра обрабатываемой трубы. По достижении положения, при котором поперечная ось барабана 3 совпадет с осью трубы, конечный выключатель 21 отключает мотор-редуктор 20. Труба посредством рольганга перемещается в отверстие барабана 3 на расстояние, позволяющее производить обрезку и формирование фаски двумя резаками 6, 7 с одного
ее конца. С пульта управления включается подача сжатого воздуха в пневматические цилиндры 8, штоки которых перемещают связанные с ними рычаги 9 до соприкосновения следящих роликов 11 с наружной поверхностью трубы. С помощью рычагов 9 и кареток 10 резаки 6, 7 выставляются на расстояние 7...8 мм от поверхности трубы при допускаемом их смещении от вертикальной плоскости реза не более 1 мм. Номер мундштука на резаках 6, 7 и угол их поворота выбираются в зависимости от диаметра трубы и толщины ее стенки. В частности, рекомендуемое расстояние между режущими струями для трубы с толщиной стенки 10 мм составляет 30 мм, со стенкой 40 мм - 15 мм. С пульта управления задается соответствующая скорость реза и параметры подачи кислорода и газа на резаки 6, 7. В автоматическом режиме включается мотор-редуктор 17, барабан 3 начинает поворачиваться внутри подвижной траверсы 4, резаки 6, 7 производят одновременную обрезку конца трубы и формирование фаски. При повороте барабана 3 на угол 190° градусов, обеспечивающий некоторое перекрытие противоположными резаками линии реза, отсекатель 18 посредством конечного выключателя 19 отключает мотор-редуктор 17. В автоматическом режиме отключается подача кислорода и газа на резаки 6, 7, сбрасывается давление в пневматических цилиндрах 8, рычаги 9 с резаками 6, 7 возвращаются в исходное положение. Трубу в отверстии барабана 3 перемещают в положение для обрезки ее противоположного конца. Операция обрезки с одновременным формированием фаски производится резаками 6, 7, размещенными на противоположной стороне барабана 3, аналогично ранее выполненной, но при противоположном направлении вращении барабана.
Заявляемая конструкция установки опробована в промышленных условиях и позволяет производить термическую резку труб диаметром от 325 до 1420 мм с толщиной стенки до 40 мм при одновременным формировании фаски.
Таким образом, предлагаемое конструктивное исполнение установки для термической резки труб позволяет значительно сократить продолжительность операций резки труб, объединить технологический процесс резки и формирования фаски, автоматизировать эти операции и, по сравнению с известной установкой-прототипом, увеличить на 50-80% ее производительность, существенно расширить технологические возможности при резке труб разного диаметра при одновременном повышении прочности и эксплуатационной надежности промышленных условиях. За счет этого обеспечивается снижение трудоемкости и себестоимости выполнения операций по резке труб на 20-30%.