КОМПЛЕКС ДЛЯ РЕЗКИ ТРУБ

Полезная модель относится к области термической резки и может быть использована для разрезки труб под сварку при выполнении ремонтных работ трубопроводов на энергетических, тепловых, нефтеперерабатывающих и других объектах в полевых условиях, а также на машиностроительных предприятиях.
Традиционно резку трубопроводов в полевых условиях, в том числе большого диаметра (до 1620 мм) со значительной толщиной (до 50 мм), таких как газопровод, осуществляют труборезными устройствами, представляющими собой охватывающие трубу устройства, несущие резцы или абразивно-струйные головки, которые с одной установки отрезают кольцо трубы. Такие устройства малопроизводительны для резки больших труб, а сам процесс трудоемкий и высоко затратный, т.к. требуется монтажное и грузоподъемное оборудование, большие расходы на транспортировку крупногабаритных колец труб и последующую их разделку на сортовой металлолом.
Известно устройство для резки труб в описании изобретения к патенту РФ №2156675, МПК B23D 21/00 от 18.02.1999, опубл. 27.09.2000 (аналог), включающее тележку с установленными на валах колесами, несущую резак, смонтированный с возможностью изменения положения, и приводы продольного перемещения тележки и поворота резака, отличающееся тем, что тележка снабжена поворотным фланцем, дополнительно оборудованным, как минимум, одним резаком, а колеса размещены на тележке с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью трубы.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между приводной парой колес тележки на другом ее конце установлено центральное рулевое колесо, в одной плоскости с которым противоположно размещены пара прижимных колес и ролики-токосъемники, соединенные рычажным механизмом с возможностью радиального перемещения.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поворотный фланец выполнен в виде установленного на центральном трубчатом элементе тележки защитного кожуха, внутри которого на равных расстояниях друг от друга с возможностью радиального перемещения смонтированы резаки.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поворотный фланец снабжен периферийным трубчатым экраном, внутри которого пропущен центральный трубчатый элемент тележки.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что резаки выполнены в виде плазмотронов, которые снабжены шариковыми опорами, установленными с возможностью контактирования с внутренней поверхностью трубы Недостатки: не достаточно высокая производительность труда, техническая сложность, высокая энергоемкость, сложность в управлении процессом резки.
Наиболее близким аналог является устройство для термической резки труб в описании к патенту РФ на полезную модель РФ №83207, МПК B23K 7/00, от 30.01.2009., опубл. 27.05.2009., включающее тележку с установленными на валах колесами, несущую резак, смонтированный с возможностью изменения положения, и приводы продольного перемещения тележки и поворота резака, отличающееся тем, что тележка снабжена поворотным фланцем, дополнительно оборудованным, как минимум, одним резаком, а колеса размещены на тележке с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью трубы.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между приводной парой колес тележки на другом ее конце установлено центральное рулевое колесо, в одной плоскости с которым противоположно размещены пара прижимных колес и ролики-токосъемники, соединенные рычажным механизмом с возможностью радиального перемещения.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поворотный фланец выполнен в виде установленного на центральном трубчатом элементе тележки защитного кожуха, внутри которого на равных расстояниях друг от друга с возможностью радиального перемещения смонтированы резаки.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поворотный фланец снабжен периферийным трубчатым экраном, внутри которого пропущен центральный трубчатый элемент тележки.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что резаки выполнены в виде плазмотронов, которые снабжены шариковыми опорами, установленными с возможностью контактирования с внутренней поверхностью трубы Недостатки: не достаточно высокая производительность труда, техническая сложность, высокая энергоемкость, сложность в управлении процессом резки.
Технический результат: повышение производительности труда, упрощение конструкции, снижение энергоемкости, упрощение в управлении процессом резки.
Технический результат достигается за счет того, комплекс для резки труб, включающий в себя машину для резки труб, передний, задний трубоукладчики, аппаратную, троллею, резак в виде плазматрона, отличающийся тем, что машина для резки труб, передний трубоукладчик, аппаратная и троллея, объединены гибкой связью и составляют единое целое, при этом машина для резки труб с установленным на ней резаком в виде плазматрона, имеет пневмотормоз, четыре опорных колеса для перемещения резака по трубе, вращающуюся планшайбу с цепным приводом гидроцилиндра, причем резак закреплен на рычаге манипулятора, который установлен на штанге, а питающий рукав резака поддерживается с помощью кронштейна с пружиной.
Простой, надежный и высокопроизводительный заявляемый комплекс для резки труб, обеспечивающий безостановочную резку, имеет широкие эксплуатационные возможности. Особенно актуально его использование для разрезки труб под сварку при выполнении ремонтных работ трубопроводов на энергетических, тепловых, нефтеперерабатывающих и других объектах в полевых условиях (тундра, пустыня, степь), при демонтаже газопроводов для их непрерывной автоматической резки на сортовой металлолом. Его использование позволяет повысить производительность труда за счет того, что достигается возможность уменьшить количество обслуживающего персонала и облегчить их труд, а также снизить транспортные расходы и количество сопутствующих машин и механизмов на единицу продукции, а это достигается за счет того, что машина для резки труб, передний трубоукладчик, аппаратная и троллея, объединены гибкой связью и составляют единое звено комплекса, машина для резки труб состоит из четырех опорных колес, обеспечивающих перемещение резака в виде плазматрона по трубе, вращающейся планшайбы и ее цепного привода. Резак в виде плазматрона установлен на рычаге манипулятора, который перемещается по штанге или с помощью гидроцилиндра и крана управления гидроцилиндра, который жестко прикреплен к соединительной штанге. Резак перемещается по штанге точно на точку реза. Рукав следует за резаком, ложится на опоры для его укладки. Второй рез оператор делает, развернув с пульта управления резак в виде плазмотрона под другую фаску ±30° и с верхней точки поверхности трубы начинает процесс резки, включив вращение планшайбы в обратную сторону.
В известных аналогах в отличие от заявляемой полезной модели требуется монтажное и грузоподъемное оборудование, большие расходы на транспортировку труб. Недостатком известного аналога №2156675 является его низкая производительность из-за необходимости длительной подготовки участка трубопровода к ремонту. В известном аналоге №83207 поворотный фланец выполнен в виде установленного на центральном трубчатом элементе тележки защитного кожуха, внутри которого на равных расстояниях друг от друга с возможностью радиального перемещения смонтированы резаки, тележка выполнена с установленными на валах колесами, она несет резак, смонтированный с возможностью изменения положения, и приводы продольного перемещения тележки и поворота резака, а резаки выполнены в виде плазмотронов, которые снабжены шариковыми опорами, установленными с возможностью контактирования с внутренней поверхностью трубы. А в заявляемой полезной модели в отличие от аналогов резак выполнен в виде плазмотрона, который установлен с возможностью контактирования с внешней поверхностью трубы, регулирования скорости резки оператором с пульта управления, с возможностью визуального контроля за ходом резака во время резки и продукты горения не осложняют работу оператора.
Недостатками известного аналога №2156675 являются техническая сложность, высокая энергоемкость, сложность в управлении процессом резки.
Упрощение конструкции достигается за счет того, что сокращается количество сопутствующих машин и механизмов, используется один резак, машина для резки труб состоит из четырех опорных колес для перемещения резака по трубе, вращающейся планшайбы и ее цепного привода.
В заявляемой полезной модели упрощается управление процессом резки - применяется только один резак с оперативным управлением и визуальным контролем. При перемещении комплекса вдоль трубы на новое место реза не требуется никаких монтажных и демонтажных работ, это занимает 20-30 сек.
Снижение энергоемкости достигается за счет применения в заявляемой полезной модели одного резака. Он установлен на рычаге манипулятора с возможностью регулирования зазора между трубой и резаком по высоте, а штанга резака закреплена на подвижной планшайбе. Привод планшайбы осуществляется цепной передачей от мотор-редуктора. Скорость двигателя мотор-редуктора регулируется частотным преобразователем с пульта управления. Пульт управления, с которого ведется управление процессом резки, выносной на расстоянии до 6 м. Место оператора отдалено от места реза трубы, от вредных выделений, образующихся при сгорании металла.
В заявляемой полезной модели оператор на расстоянии от места реза трубы включает пневмотормоз с выносного пульта управления, перемещает манипулятор по штанге или с помощью гидроцилиндра и устанавливают точно резак в виде плазмотрона на «место» реза трубы за несколько секунд.
Обратный ход планшайбы используется как рабочий, при этом резак в виде плазматрона разворачивается в обратную сторону под угол реза 30° и опять же с верхней точки поверхности трубы начинает рез трубы. При перемещении на новое место реза на трубе не требуется никаких монтажных и демонтажных работ. Резак в виде плазматрона, находящийся на машине, вместе с аппаратной (электростанция, аппарат воздушно-плазменной резки, компрессор, охладитель воды, поступающей на плазмотрон, насос водяной, шкаф электрический, частотный привод для асинхронного двигателя) перемещается передним трубоукладчиком на новое места реза. Все это обеспечивает повышение производительности труда в 8-10 раз по сравнению с газовой резкой: уменьшается количество обслуживающего персонала и облегчается их труд, а также снижаются транспортные расходы и количество сопутствующих машин и механизмов на единицу продукции, увеличивается скорость резки трубы (скорость резки при диаметре трубы 1220 мм., S=12 мм. max - 150 резов, nom - 120 резов, рабочее время 9 часов.), один рез на трубе осуществляется за 120-130 сек..
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый комплекс для резки труб отличается от известных аналогов совокупностью существенных отличительных признаков, соответствует критерию “новизна”.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где:
На фиг.1 изображен вид сзади комплекса для резки труб;
На фиг.2 изображен вид сверху комплекса для резки труб;
На фиг.3 изображен вид сзади машины для резки труб;
На фиг.4 изображен вид сверху машины для резки труб.
Комплекс для резки труб включает в себя машину для резки труб 1, состоящую из четырех опорных колес 16 для перемещения резака в виде плазматрона 20 по трубе 15, вращающейся планшайбы 6 и ее цепного привода 7, передний 2 и задний 3 трубоукладчики, аппаратную 4, троллеи 5. Резак в виде плазматрона 20 установлен на рычаге манипулятора 10, который перемещается по штанге 17 или с помощью гидроцилиндра 18 и крана управления гидроцилиндра 11, который жестко прикреплен к соединительной штанге 19. Резак в виде плазматрона 20 крепится на штанге 17 и перемещается по ней для точной установки его на точку реза. Питающий рукав 8 резака 20 укладывается при вращении планшайбы 6 в опоры 9. Для поддержки рукава используется кронштейн 13 с пружиной 22. Для удержания машины 1 при резке трубы 15 используют пневмотормоз (на чертеже не указан) с башмаком пневмотормоза 14 и краном управления пневмотормозом 12. Для приема отрезанной трубы используют трубоукладчик 3 с полотенцем 21.
Комплекс для резки труб работает следующим образом.
Участок трубы 15, предназначенный для резки выкладывают на земляные призмы, передний трубоукладчик 2 подводит троллею 5 под свободный конец трубы 15, после этого задний трубоукладчик 3 навешивает машину для резки на трубу 1, которая соединяется с троллейей 5 жестко с помощью соединительной штанги 19. Аппаратную 4 цепляют к переднему трубоукладчику 2, резак в виде плазматрона 20 с питающим рукавом 8 крепят на рычаг манипулятора 10.
Оператор с пульта управления включает пневмотормоз 14 краном 12 и перемещает манипулятор 10 по штанге 17 или с помощью гидроцилиндра 18 и крана управления гидроцилиндром 11 и устанавливает точно резак в виде плазматрона 20 на «место» реза. Затем оператор с пульта управления устанавливает угол резки, поворачивая резак в виде плазматрона на ±30°. Включив привод планшайбы 6 с пульта управления, устанавливает его в верхнюю точку поверхности трубы. После этого оператор включает режущую «дугу» и начинается процесс резки трубы.
Во время резки трубы рукав 8, включающий в себя шланги охлаждения плазмотрона, шланг подвода сжатого воздуха, катодный кабель и кабель дежурной дуги, ложится в опоры 9. Рукав следует за резаком, ложится на опоры 9 для его укладки. Кронштейн 13, удерживаемый пружиной 22, при укладке рукава 8 отклоняется в сторону планшайбы 6. Сделав оборот, труба 15 отрезается от плети и принимается задним трубоукладчиком 3, который держит ее на полотенце 21 и перемещает ее «назад» на 10-15 м.
Во время резки длина дуги между резаком в виде плазматрона 20 и трубой 15 контролируется следящим приводом, встроенным в манипулятор 10 и остается const с точностью ±5%, что очень важно для скорости резки и ее качества.
Второй рез оператор делает, развернув с пульта управления резак в виде плазмотрона 20 под другую фаску ±30°, опять же с верхней точки поверхности трубы 15 начинает процесс резки, включив вращение планшайбы 6 в обратную сторону. Закончив рез на верхней точки поверхности трубы 15, отрезанная катушка-кольцо падает вниз. Процесс вырезки стыка закончился. Отпустив пневмотормоз 14, оператор дает команду переднему трубоукладчику 2 на движение вперед и процесс повторяется.
Все операции по управлению машиной и резаком в виде плазматрона механизированы и управляются с пульта управления.
Технико-экономический эффект.
Надежный и высокопроизводительный заявляемый комплекс для резки труб, обеспечивающий безостановочную резку, имеет широкие эксплуатационные возможности. Его использование позволяет повысить производительность труда в 8-10 раз: уменьшить количество обслуживающего персонала и облегчить их труд, а также снизить транспортные расходы и количество сопутствующих машин и механизмов на единицу продукции, увеличить скорость резки трубы - скорость резки при диаметре трубы 1220 мм., S=12 мм. max - 150 резов, nom - 120 резов, рабочее время 9 часов, 1 рез трубы осуществляется за 120-130 сек., снизить стоимость реза в 3-4 раза, снизить энергоемкость, упростить управление процессом резки.
Заявляемый комплекс для резки труб используется с 2005 г. на магистралях Средняя Азия-Центр в Волгоградской и Воронежской областях. С 2005 г.по 2009 г.тремя такими комплексами для резки труб порезано более 150 км. трубы.
Перечень позиций
1 - машина для резки труб;
2 - передний трубоукладчик;
3 - задний трубоукладчик;
4 - апппаратная;
5 - троллея;
6 - планшайба;
7 - цепной привод планшайбы;
8 - питаюший рукав плазматрона;
9 - опоры для укладки рукава;
10 - манипулятор;
11 - кран управления гидроцилиндров;
12 - кран управления пневмотормозом;
13 - кронштейн для поддержки рукава;
14 - башмак пневмотормоза;
15 - труба;
16 - опорные колеса машины;
17 - штанга;
18 - гидроцилиндр;
19 - соединительная штанга;
20 - резак в виде плазматрона;
21 - полотенце;
22 - пружина.