УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СВАРНЫХ СТЫКОВ ТРУБ, СОЕДИНИТЕЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ ТРУБОПРОВОДОВ И ДРУГИХ ПОЛЫХ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ ТЕЛ

Полезная модель относится к области сварочной техники и технологии. Заявляемая полезная модель может быть использована для термической обработки деталей трубопроводов, в частности, сварных стыков труб, обечаек, отводов, тройников, переходов, фланцев, заглушек и других соединительных деталей трубопроводов, а также для подогрева сварных стыков полых тел различных форм сечения, изготовленных из электропроводящих материалов.
Известна установка для индукционного нагрева, содержащая индукторы, корпус, механизм перемещения и приводы, при этом корпус выполнен в виде шарнирно-рычажной системы, а индукторы укреплены на корпусе с возможностью их перемещения. (Авторское свидетельство СССР №396376 на изобретение «Установка для индукционного нагрева внутренних поверхностей изделий», опубл. 29.08.1973 г.). Известная установка не позволяет контролировать технологический процесс, что снижает качество термической обработки.
Известно устройство для нагрева изделий, содержащее индуктор, соединенный с источником питания и через контактор и реле времени с датчиком перемещения изделия (авторское свидетельство СССР №840162 МКПК С21D 11/00, опубл. 23.06.1981 г. на изобретение «Устройство для нагрева изделий при поточном производстве»). Недостатком известного устройства является необходимость перемещения трубы через индуктор, а также отсутствие датчика
температуры трубы, позволяющего измерять температуру трубы при ее обработке, что в конечном итоге, приводит к снижению качества термообработки.
Известно устройство для термической обработки полых тел, например, труб, наиболее близкое к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и выбранное в качестве прототипа. Известное устройство содержит индуктор, выполненный с возможностью перемещения и соединенный через регулирующий орган с внешним источником питания; датчик температуры полого тела, соединенный с входом процессора, выход которого соединен с регулирующим органом; приводной механизм, соединенный с выходом процессора и обеспечивающий перемещение индуктора. Индуктор установлен на тележке, причем тележка перемещается по поверхности трубы, или рядом с ней, а индуктор охватывает наружную поверхность трубы. Устройство осуществляет термообработку участка трубы в соответствии с программой, заложенной в блок управления. При несоответствии текущей температуры трубы, измеряемой датчиком, температуре, определяемой программой, блок управления осуществляет коррекцию подводимой к индуктору мощности воздействием через регулирующий орган на источник питания (патент РФ №2037538 на изобретение «Устройство для термической обработки труб», МПК С21D 11/00, опубл. 19.06.1995 г.).
Известное устройство характеризуется более высоким качеством термической обработки трубы. Однако наличие внешнего индуктора не позволяет использовать устройство при термической обработке и сварке стыков труб, обечаек и других деталей трубопровода одновременно с наружным центратором и производить сварку при установленном индукторе. Технологический регламент требует обязательного наличия таких операции как сборка труб и (или) соединительных деталей трубопровода на прихватках, последующее их удаление
в процессе сварки корня, многоразовая установка наружного индуктора в процессе заполнения корня шва.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение производительности сварочных работ.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении заявляемой полезной модели, заключается в сокращении продолжительности технологического процесса за счет уменьшения количества технологических операций.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для термической обработки сварных стыков труб, соединительных деталей трубопроводов и других полых электропроводящих тел, содержит индуктор, выполненный с возможностью перемещения и соединенный через регулирующий орган с внешним источником питания; датчик температуры полого тела, соединенный с входом процессора, выход которого соединен с регулирующим органом; приводной механизм, соединенный с выходом процессора и обеспечивающий перемещение индуктора. Индуктор выполнен в виде намотанного на сердечник соленоида и размещен внутри обрабатываемого полого тела.
В отдельных случаях выполнения сердечник соленоида может быть изготовлен из ферромагнетиков.
В других случаях выполнения сердечник соленоида может быть изготовлен из материалов, отличных от ферромагнетиков.
Предпочтительно, чтобы устройство было выполнено с возможностью изменения геометрических параметров поперечного и/или продольного сечения индуктора.
В отдельных случаях выполнения полезная модель может содержать механические, и/или пневматические, и/или гидравлические устройства, обеспечивающие изменение геометрических параметров поперечного и/или продольного сечения индуктора.
В некоторых случаях выполнения полезная модель может содержать средство дистанционного управления изменения геометрических параметров поперечного и/или продольного сечения индуктора.
В других случаях заявленная полезная модель дополнительно может содержать совмещенный с индуктором источник переменного электромагнитного поля.
В отдельных случаях выполнения полезная модель может содержать средство измерения температуры индуктора и/или внешней среды.
В некоторых случаях выполнения устройство может дополнительно содержать прибор измерения индуктивного поля.
В отдельных случаях выполнения устройство может содержать проводные связи с процессором.
В других случаях выполнения устройство может содержать беспроводные связи с процессором.
Предпочтительно, чтобы устройство дополнительно содержало внутренний центратор, на котором устанавливают индуктор.
В некоторых случаях выполнения внутренний центратор может быть выполнен не имеющим самостоятельного приводного механизма.
В других случаях выполнения внутренний центратор может содержать самостоятельный приводной механизм, обеспечивающий его перемещение.
Сопоставительный анализ заявляемой полезной модели с прототипом показал, что во всех случаях выполнения она отличается от известного, наиболее близкого технического решения:
- выполнением индуктора в виде намотанного на сердечник соленоида;
- размещением индуктора внутри обрабатываемого полого тела.
В отдельных случаях выполнения заявляемая полезная модель отличается от известного, наиболее близкого технического решения:
- выполнением сердечник соленоида изготовленным из ферромагнетиков;
- выполнением сердечника соленоида изготовленным из материалов, отличных от ферромагнетиков;
- наличием механических, и/или пневматических, и/или гидравлических устройств, обеспечивающих изменение геометрических параметров поперечного и продольного сечения индуктора;
- наличием источника переменного электромагнитного поля, выполненного совмещенным с индуктором;
- наличием средства дистанционного управления изменения геометрических параметров поперечного и/или продольного сечения индуктора;
- наличием средства измерения температуры индуктора и/или внешней среды;
- наличием прибора измерения индуктивного поля;
- наличием проводной связи с процессором;
- наличием беспроводной связи с процессором;
- наличием внутреннего центратора, на котором установлен индуктор;
- выполнением внутреннего центратора, на котором установлен индуктор, содержащим приводной механизм.
Выполнение заявленного устройства содержащим индуктор в виде намотанного на сердечник соленоида и размещение его внутри полого электропроводящего тела позволяет без демонтажа внутреннего индуктора и без предварительной сборки с помощью прихваток (и соответственно без их удаления): собрать стык на наружном центраторе, подогреть до нужной температуры тела свариваемых труб и (или) соединительных деталей трубопроводов, проварить корень шва, проводить повторный подогрев труб и (или) соединительных деталей трубопроводов при заполнении сварного стыка в случае его остывания при проведении зачистных операций.
Как видим, в отличие от известных устройств, применение которых требует наличие следующих операций:
a) сборка труб на наружных центраторах;
b) фиксирование стыка на прихватках;
c) снятие центратора;
d) установка наружного индуктора, нагрев до нужной температуры;
e) снятие наружного индуктора;
f) сварка корня с одновременным удалением прихваток, горячего прохода, нанесение заполняющего слоя, зачистка;
g) установка наружного индуктора, подогрев до нужной температуры;
h) снятие наружного индуктора,
использование заявленной полезной модели позволяет исключить из технологического регламента ряд операций, таких как:
- сборка труб и (или) соединительных деталей трубопроводов на прихватках;
- последующее удаление прихваток в процессе сварки корня;
- многоразовая установка наружного индуктора в процессе заполнения корня.
Уменьшение числа операций в технологическом процессе обеспечивает сокращение продолжительности технологического процесса, что в конечном итоге, увеличивает производительность устройства.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежом, представленным на фиг.1, на котором представлен схемный чертеж устройства для термической обработки сварных стыков труб, соединительных деталей трубопроводов и других полых электропроводящих тел.
Устройство для термической обработки сварных стыков труб, соединительных деталей трубопроводов и других полых электропроводящих тел содержит индуктор 1, выполненный с возможностью перемещения и соединенный через регулирующий орган 2 с внешним источником питания 3. Устройство также содержит датчик 4 температуры полого тела 5, соединенный с входом процессора 6, выход которого соединен с регулирующим органом 2. Устройство содержит приводной механизм 7, соединенный с выходом процессора 6 и обеспечивающий перемещение индуктора 1. Индуктор 1 размещен внутри обрабатываемого полого тела 5 и содержит соленоид 8, намотанный на сердечник 9, который может быть изготовлен из ферромагнетиков, или из материалов, отличных от ферромагнетиков. Устройство может быть выполнено с возможностью изменения геометрических параметров поперечного и/или продольного сечения индуктора и содержать механические, и/или
пневматические, и/или гидравлические устройства, обеспечивающие изменение геометрических параметров поперечного и/или продольного сечения индуктора (на чертеже не показаны). В некоторых случаях выполнения устройство может содержать средство дистанционного управления изменения геометрических параметров поперечного и/или продольного сечения индуктора (на чертеже не показано). Устройство также может дополнительно содержать совмещенный с индуктором 1 источник переменного электромагнитного поля (на чертеже не показан), средство измерения температуры индуктора и/или внешней среды (на чертеже не показан), прибор измерения индуктивного поля (на чертеже не показан). Устройство может содержать проводные или беспроводные связи с процессором 6. Устройство может также дополнительно содержать внутренний центратор (на чертеже не показан), на котором устанавливают индуктор 1. Внутренний центратор может иметь самостоятельный приводной механизм (на чертеже не показан), обеспечивающий его перемещение.
Устройство работает следующим образом.
Перед началом обработки свариваемые стыки труб (соединительных деталей трубопроводов или других полых электропроводящих тел) собирают на наружном ценртраторе, подогревают с помощью внутреннего индуктора 1 до нужной температуры, проваривают корень шва без демонтажа внутреннего индуктора 1, проводят повторный подогрев при заполнении сварного стыка в случае его остывания при проведении зачистных операций Перемещение индуктора 1 осуществляют с помощью приводного механизма 7. Для максимального использования магнитного потока в процессе нагрева трубы сечение индуктора должно совпадать с сечением трубы или трубного изделия, обеспечивая минимальный зазор между обмотками соленоида и внутренней стенкой трубы с учетом овальности трубы, с этой целью индуктор может
оснащаться устройствами изменения геометрических размеров, сечений, форм. В частности, поверхность индуктора может быть разделена на сектора, выполненные с возможностью изменения радиуса кривизны. В процессор 6 вводится программа термообработки. Термообработка осуществляется при включенном источнике питания 3 в соответствии с программой, заложенной в процессор 6. При соответствии текущей температуры, измеряемой датчиком 4, температуре, определяемой программой, процессор 6 осуществляет коррекцию подводимой к индуктору 1 мощности воздействием через регулирующий орган 2 на источник питания 3. Внутреннее расположение индуктора 1 позволяет нагревать тело труб (или других обрабатываемых полых тел) за счет выделения тепла непосредственно в самом обрабатываемом теле, обеспечивая значительную концентрацию электрической энергии в небольшом объеме, позволяя осуществлять нагрев с большей скоростью.