УСТАНОВКА ДЛЯ НЕРАЗЪЕМНОГО МУФТОВОГО СОЕДИНЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБ

Полезная модель относится к строительству и может быть использована при прокладке магистральных нефтепроводов, нефтепродуктопроводов, газопроводов, трубопроводов нефтяных и газовых промыслов, а также водоводов любого назначения.
Известна поточная, автономная, мобильная линия для монтажа трубопроводов, включающая следующее. К трактору на шарнире прицеплены сани, оборудованные стеллажом для труб, корзиной для соединительных элементов и системой рольгангов для передвижения труб. На конце саней установлена рама на шарнирах, которые позволяют раме вращаться в горизонтальной и вертикальной плоскостях в процессе монтажа трубопровода. На концах рамы установлены центраторы для центрирования соединяемых труб, а на направляющих рамы - подвижная каретка, которая через систему передач соединена с механизмом передвижения. На каретке установлен гидропресс, гидроцилиндры которого соединены через систему гибких и жестких трубопроводов с гидросистемой трактора. Трубу со стеллажа укладывают на рольганг, подают в центраторы, размечают, устанавливают муфту. Вторую трубу стыкуют с первой, смещают муфту по разметке на конец второй трубы и обжимают муфту гидропрессом (Патент РФ №2164635, опублик. 2001.03.27).
Известная линия требует применения значительных усилий для создания неразъемного соединения труб, применяемое обжатие трением отрицательно сказывается на свойствах поверхности обжимной муфты.
Известна установка для неразъемного муфтового соединения металлических труб, включающая раму, на которую установлен гидропресс, снабженный гидроцилиндрами, фильерной и упорной плитами, имеющими центральные посадочные отверстия, в которые установлены соответственно фильера и упор. Гидропресс установлен на подвижной каретке рамы, подвижная каретка соединена через систему зубчатых передач с выходным валом редуктора, закрепленного на раме и служащего для продольного перемещения гидропресса относительно рамы. На раме установлены передний и задний центраторы для центрирования концов соединяемых труб относительно фильеры и упора. В фильерной и упорной плитах центральные посадочные отверстия выполнены коническими, в которые посажены соответственно фильера и упор, выполненные с наружными коническими поверхностями. Передний центратор связан через систему передач с механизмом его продольного передвижения относительно рамы, а передний и задний центраторы снабжены устройствами для регулирования относительно центральных посадочных отверстий фильерной и упорной плит гидропресса. Кроме того, фильерная и упорная плиты снабжены переходными кольцами, имеющими наружные конические поверхности, соответствующие
центральным посадочным отверстиям фильерной и упорной плит, и внутренние конические поверхности, соответствующие наружным коническим поверхностям фильеры и упора, а упор снабжен дополнительным упорным разъемным кольцом (Патент РФ №2174635, опублик. 2001.10.10 - прототип).
Известная установка создает обжатую поверхность муфты с отрицательными свойствами, требует для обжатия применения значительных усилий. Кроме того, в известной установке затруднена ориентация установки относительно соединяемых труб, что способно вызвать перекосы, неравномерное обжатие муфтой каждой трубы, т.е. некачественное соединение труб.
Наиболее близкой к предложенной полезной модели по технической сущности является установка для неразъемного муфтового соединения металлических труб, включающая раму, центраторы, гидропресс с гидроцилиндром, технологические плиты и обжимной узел. При этом центраторы выполнены в виде поддерживающих трубы регулируемых роликов, технологические плиты выполнены в виде плиты переднего прижимного узла. подвижной плиты обжимного узла и задней упорной плиты, плиты соединены направляющими стяжными штангами, обжимной узел выполнен в виде двух пар валков, в каждой паре валки расположены на линии, перпендикулярной оси соединяемой трубы, по разные стороны от трубы и на одинаковом расстоянии от трубы, а линии, на которых расположены валки, перпендикулярны одна другой, при этом в первой паре валков по ходу обжатия муфты валки выполнены для обжатия части муфты, а во второй паре каждый валок выполнен с внутренним профилем, воспроизводящим половину внешней поверхности обжатой муфты, а при соприкосновении валков - всю внешнюю поверхность обжатой муфты, при этом валки установлены с возможностью обжатия всей муфты (Патент РФ №2321789, опублик. 2008.04.10 - прототип).
В известной установке решена задача снижения усилий при создании неразъемного соединения труб, улучшения качества обжатой поверхности муфты, облегчения ориентации установки относительно соединяемых труб. Однако при выходе из строя валков как наиболее уязвимой детали требуется длительное время для их ремонта или замены. Все это время установка вынужденно простаивает.
В предложенной полезной модели решается задача повышения работоспособности за счет обеспечения работы установки в период ремонта валков.
Задача решается тем, что в установке для неразъемного муфтового соединения металлических труб. включающей раму, центраторы в виде поддерживающих трубы регулируемых роликов, гидропресс с гидроцилиндром, технологические плиты в виде плиты переднего прижимного узла, подвижной плиты обжимного узла и задней упорной плиты, соединенные направляющими стяжными штангами, обжимной узел в виде двух пар валков, гидроцилиндры с прижимами на плите переднего прижимного узла и
подвижной плите обжимного узла и упор в виде съемного патрубка, размещенный между муфтой и прижимом переднего прижимного узла, согласно полезной модели, подвижная плита выполнена с посадочным местом под фильерное кольцо с цилиндрическими поверхностями и упорной полкой, а установка комплектуется сменным фильерным кольцом и сменными фильерами, выполненными с возможностью размещения в фильерном кольце и соответственно в посадочном месте подвижной плиты.
Установка в качестве фильеры содержит фильеру с формой калибрующей поверхности в виде усеченных конусов и цилиндра, имеющую центровочную поверхность, выполненную под центровочным углом в пределах 22-30° к оси фильеры, поверхность деформирования металла с углом деформирования в пределах 5,0-5,8° к оси фильеры, калибрующую поверхность в виде цилиндра и выходную поверхность с выходным углом в пределах 22-30° к оси фильеры.
Установка в качестве фильеры содержит фильеру с внутренней поверхностью, имеющей вид тела вращения, образованного вращением вокруг оси фильеры дуги окружности с выступающей частью, обращенной к оси фильеры, и цилиндра, и сочетающей в себе центровочную поверхность, поверхность деформирования металла, калибрующую поверхность в виде цилиндра и выходную поверхность.
Сущность полезной модели
Одной из наиболее нагруженных, а соответственно и одной из наиболее уязвимых деталей установки для неразъемного муфтового соединения металлических труб, является обжимной узел в виде двух пар валков. При выходе из строя валков требуется длительное время для их ремонта или замены. Все это время установка вынужденно простаивает. В предложенной полезной модели решается задача повышения работоспособности за счет обеспечения работы установки в период ремонта валков. Задача решается установкой, представленной на фиг.1 и 2.
1
1
Установка для неразъемного муфтового соединения металлических труб включает раму 1, поддерживающие регулируемые ролики 2 и 2, гидроцилиндры 3 обжимного узла, плиты переднего прижимного узла 4, средние подвижные плиты 5, заднюю упорную плиту 6 и направляющие стяжные штанги 7. Поддерживающие регулируемые ролики 2 и 2 закреплены соответственно на задней упорной плите 6 и плите переднего прижимного узла 4. Гидроцилиндры 3 закреплены на задней упорной плите 6 и контактируют со средними подвижными плитами 5, которые способны перемещаться по направляющим стяжным штангам 7. На средних подвижных плитах 5 смонтирован обжимной узел 8, состоящий из первой пары валков 9 по ходу обжатия и второй пары валков 10. Между плитами переднего прижимного узла 4 смонтирован передний прижимной узел 11. состоящий из гидроцилиндров 12 и прижимов 13. Между средними подвижными плитами 5 смонтирован средний прижимной узел 14, состоящий
из гидроцилиндров 15 и прижимов 16. Плиты 4, 5, 6 имеют соответственно центральные отверстия 17, 18 и 19.
В каждой паре валки 9 и 10 расположены на линии, перпендикулярной оси соединяемой трубы 20 или 21, по разные стороны от трубы 20 или 21 и на одинаковом расстоянии от трубы 20 или 21, а линии, на которых расположены валки 9 и 10, перпендикулярны одна другой. В первой паре валков 9 по ходу обжатия муфты 22 валки 9 выполнены для обжатия части муфты 22. Во второй паре каждый валок 10 выполнен с внутренним профилем, воспроизводящим половину внешней поверхности обжатой муфты 22, а при соприкосновении валков 10 друг с другом - всю внешнюю поверхность обжатой муфты 22, т.е. валки 10 выполнены с возможностью обжатия всей поверхности муфты 22.
Центральные отверстия 17, 18 и 19 имеют диаметр больше наружного диаметра муфты 22. Прижимы 13 при обжатии трубы 21 образуют наружный размер больший диаметра центрального отверстия 17 в плитах переднего прижимного узла 4, прижимы 16 при обжатии трубы 21 образуют наружный размер больший диаметра центрального отверстия 18 в средних подвижных плитах 5, т.е. прижимы 13 и 16 опираются боковыми поверхностями на плиты соответственно 4 и 5 и передают на них все возникающие вдоль труб 20 и 21 усилия.
В плите 5 центральное отверстие 18 является посадочным местом под фильерное кольцо 23, которое соответственно выполнено под фильеру 24. В отличие от аналога (Патент РФ №2174635) отверстие 18 выполнено не коническим, а с цилиндрическими поверхностями и упорной полкой 25. Фильерное кольцо 23 и фильера 24 являются сменными и при нормальной работе установки лежат на складе.
Между муфтой 22 и прижимами 13 на трубе 21 размещают съемный патрубок 26 с наружным диаметром, меньшим диаметра обжатой муфты 22. Патрубок может быть съемным и состоять, например, из двух продольных половин труб или быть закрепленным на прижимах 13. Обжатие муфты 22 выполняют за один проход муфты через валки 9 и 10 или фильеру 24, при этом патрубок 26 удерживает муфту 22 от смещения вдоль оси трубы 20 и 21.
Установка для неразъемного муфтового соединения металлических труб работает следующим образом.
Конец трубы 20 подают на поддерживающие регулируемые ролики 2 и проводят через отверстие 19 задней упорной плиты 6, вдоль гидроцилиндров 3, через отверстие 18 средней подвижной плиты 5 в зону обжимного узла 8. Посредством гидроцилиндров 15 прижимами 16 зажимают трубу 20. От торца трубы 20 делают отметку на поверхности трубы 20 на расстоянии, равном половине длины муфты 22, надевают муфту 22 на трубу 20 всю длину муфты 22. Внутри трубы 20 возможно размещение вкладыша (не показан) на половину его длины.
1
Конец трубы 21 подают на поддерживающие регулируемые ролики 2 и проводят через отверстия 17 в плитах переднего прижимного узла 4 в зону обжимного узла 8 до смыкания горцев труб 20 и 21. При наличии вкладыша внутри трубы 20 трубу 21 надвигают на выступающий конец вкладыша. На трубе 21 делают отметку на расстоянии, равном половине длины муфты 22, и надвигают муфту 22 на трубу 21 до отметки. Посредством гидроцилиндров 15 разжимают прижимы 16 и освобождают трубу 20. Раму 1 со всеми элементами установки перемещают вдоль труб 20 и 21 до положения, в котором прижимы 13 с закрепленным на них или съемным патрубком 26 оказываются подведенными под торец муфты 22. Посредством гидроцилиндров 12 прижимами 13 зажимают трубу 21 у торца муфты 22. Прижимы 13 удерживают трубу 21 и одновременно через патрубок 26 подпирают муфту 22, препятствуя ее перемещению. Сами прижимы 13 упираются в плиты переднего прижимного узла 4.
Посредством гидроцилиндров 3 подают средние подвижные плиты 5 с валками 9 и 10 или с фильерным кольцом 23 и фильерой 24 к муфте 22, перемещают раму 1 на величину, достаточную для обжатия муфты 22 за один проход.
Разжимают прижимы 13 и 16, извлекают трубы 20 и 21. соединенные муфтой 22, или проводят трубы 20 и 21 вдоль установки до положения, в котором коней трубы 21 становится на место конца трубы 20 и повторяют операции со следующей трубой и новой муфтой.
При выходе из строя валков 9 или 10 в период ремонта валков установку снабжают фильерным кольцом 23, которое устанавливают в отверстии 18 плиты 5, и фильерой 24, размещаемой в фильерном кольце 23. При этом работа установки практически не меняется, но обжатие муфты 22 происходит не валками 9 и 10, а фильерой 24. После ремонта валков 9 или 10 снимают фильеру 24 и фильерное кольцо 23, устанавливают валки 9 и 10 и возобновляют работу установки как описано выше. Таким образом обеспечивают работу установки в период ремонта валков 9 и 10.
На фиг.3 и 4 представлены используемые фильеры.
На фиг.3 представлена фильера с формой калибрующей поверхности в виде усеченных конусов и цилиндра.
в
з
к
вых
Фильера состоит из цилиндрического корпуса 27, имеющего центровочную поверхность 28, выполненную под центровочным углом α в пределах 22-30° к оси фильеры 29. Центровочная поверхность 28 с диаметром повильной воронки Д и диаметром заготовки Д образуют ловильную воронку фильеры. Далее корпус 27 имеет поверхность деформирования металла 30 с углом деформирования β в пределах 5,0-5,8° к оси фильеры 29. калибрующую поверхность 31 с диаметром калибра Д и выходную поверхность 32 с выходным углом γ в пределах 22-30° к оси фильеры 28 и выходным диаметром Д. Центровочная поверхность 28, поверхность деформирования металла 30 и выходная поверхность 32 имеют вид усеченного конуса. Калибрующая
поверхность 31 имеет вид цилиндра. В сечении внутренняя поверхность имеет вид ломанной линии, при вращении которой вокруг оси фильеры 29, образуется внутренняя поверхность фильеры.
На фиг.4 представлена фильера со сферической калибрующей поверхностью.
в
з
к
вых
Фильера состоит из цилиндрического корпуса 33 с внутренней поверхностью, имеющей вид тела вращения, образованного вращением вокруг оси фильеры 34 дуги окружности радиуса R с выступающей частью, обращенной к оси фильеры 34. Внутренняя поверхность сочетает в себе центровочную поверхность 35 с диаметром ловильной воронки Д, диаметром заготовки Д и длиной зоны центровки l, поверхность деформирования металла 36 с длиной зоны деформации t, калибрующую поверхность в виде цилиндра 37 с диаметром калибра Д и длиной калибрующей зоны b и выходную поверхность 38 с выходным диаметром Д.
При волочении муфты 22 через указанные фильеры задиры металла и искривления соединения сводятся к минимуму.
Применение предложенной установки позволит решить задачу повышения работоспособности за счет обеспечения работы установки в период ремонта валков.