ТЕЛЕЖКА ПЕРЕДНЯЯ ТРУБОИСПЫТАТЕЛЬНОГО ПРЕССА

Полезная модель относится к области металлургии, а именно к прессовому оборудованию и может быть использована при создании или модернизации гидравлических прессов для испытания давлением труб различного сортамента.
Трубопрокатные и трубосварочные производства оснащены гидравлическими трубоиспытательными прессами различными по конструкции в зависимости от назначения и сортамента труб. Как правило, горизонтального исполнения, трубоиспытательный пресс состоит из закрепленных на станине переднего и заднего упоров, снабженных уплотнительными головками, между которыми зажимается испытываемая труба. Технологические и эксплуатационные качества пресса в значительной степени определяются несущей способностью и стойкостью тяжелонагруженного узла корпуса уплотнительной головки с клапаном наполнения водой под испытательным давлением полости трубы до 80 МПа.
Известен пресс для гидравлического испытания труб давлением (каталог «Специальные кузнечно-прессовые машины. Гидравлические прессы». Часть II, Научно-исследовательский институт информации по машиностроению, М., 1977 г., с.112...114).
Пресс состоит из станины, которая является основанием для основных узлов - переднего и заднего упоров, между которыми зажимается испытываемая труба.
Для возможности испытания труб различной длины задний упор выполнен в виде самоходной установки подвижной опоры, может перемещаться по направляющим станины и фиксироваться в ней. В проеме заднего упора крепится уплотнительная головка со сливным клапаном для фиксации в ней торца трубы.
Передний упор состоит из неподвижной траверсы, закрепленной на станине, мультипликатора подъема давления и подвижной траверсы, именуемой далее, передней тележкой, несущей переднюю уплотнительную головку. Передняя тележка перемещается с помощью двух возвратных цилиндров, при
этом величина хода тележки определяется условиями стыковки трубы с уплотнительной головкой.
В корпусе передней тележки расположен клапан наполнения, а в корпусе заднего упора клапан спуска воздуха. Клапан наполнения снабжен приводом от индивидуального электродвигателя через редуктор. Для безопасной работы пресса и защиты обслуживающего персонала в зоне испытания трубы предусмотрены боковые и верхняя защитные плиты. Заполнение трубы водой перед подачей испытательного давления осуществляется через клапан наполнения переднего упора.
Замена уплотнительных головок переднего и заднего упоров производится цеховыми подъемными средствами через люки в верхней защитной плите.
К основному недостатку устройства следует отнести ограничение испытательного давления до 70 МПа, трудоемкость замены уплотнительной головки и ее внутреннего уплотнения по нескольку раз в смену через люк верхней защиты с применением цехового крана. Кроме того конструкция клапана наполнения усложнена применением электромеханического привода.
Известен трубоиспытательный пресс конструкции фирмы «Mannesmann-Demag», (Германия), работающий на Синарском трубном заводе (г.Каменск-Уральский), у которого на стороне наполнения черт. 5001073-10.000 в качестве переднего упора используется передняя тележка с клапаном наполнения. Корпус тележки представлен черт. Т2-2077, а клапан наполнения черт. 5001073-13.000.
Назначение передней тележки аналогичное вышеописанному переднему упору. Согласно представленных чертежей, передняя тележка содержит корпус, в передней части которого имеется проем для установки узла уплотнительной головки, соединенный промежуточным каналом с выполненной в средней части корпуса тележки приемной камерой подпружиненного клапана наполнения (устройство принято за прототип).
В корпусе тележки предусмотрено сквозное отверстие для шарнирного соединения с силовым элементом реверсивного привода передвижения тележки. На корпусе крепится кронштейн с роликами перемещения тележки на раме пресса с помощью привода от гидроцилиндра (силовой элемент, кронштейн с роликами и гидроцилиндр условно не показаны).
В нижней части корпуса выполнен канал подвода жидкости низкого давления в испытываемую трубу через клапан наполнения, который под воздействием этого давления открывается, сжимая пружину.
В боковой стенке корпуса предусмотрен канал подвода жидкости высокого давления в приемную камеру и затем через промежуточный канал в испытываемую трубу. Под воздействием высокого давления клапан наполнения закрывается, отсекая наполнительный трубопровод.
Основным недостатком устройства является ограничение возможности повышения испытательного давления свыше 80 МПа, т.к. имеющие место кавитационные явления и возникающие высокие механические напряжения на внутренних поверхностях полостей корпуса тележки от воздействия испытательного давления приводят к разрушению стенок корпуса передней тележки в области резкого перехода сечений полостей. Периодические выходы из строя (как правило, до двух раз в полгода) известного устройства требуют своевременной замены трудоемкого в изготовлении корпуса тележки. Кроме того клапан наполнения установлен внутри корпуса тележки в труднодоступном для обслуживания месте.
В настоящее время расширение производства сортамента труб за счет увеличения толщины стенок, вызванное интенсивным развитием трубопроводного транспорта для газа и нефти, требует повышения величины испытательного давления до 120 МПа.
Однако необходимость повышения испытательного давления вызывает в элементах корпуса тележки напряжения выше допускаемых и сдерживается недостаточностью размеров сечения стенок приемной камеры в ее действительных габаритах.
Указанные недостатки стимулировали поиск новых технических решений.
Полезная модель направлена на решение задачи повышения давлений испытания без развития габаритов корпуса передней тележки, уменьшения кавитационных процессов в полости корпуса тележки, уменьшения концентрации напряжений, предохранение от перегрузки и поддержание устойчивого режима безопасной, надежной и безотказной работы пресса.
Для решения задачи в тележке передней трубоиспытательного пресса, содержащей корпус, смонтированный в проеме корпуса узел уплотнения конца
испытываемой трубы, соединенный промежуточным каналом с каналом подвода жидкости испытательного давления и с клапаном наполнения, гидравлически связанным с каналом/источником подвода жидкости низкого давления, при этом в корпусе тележки предусмотрено сквозное отверстие для шарнирного соединения с силовым элементом реверсивного привода тележки, согласно полезной модели промежуточный канал выполнен в глухой втулке, которая смонтирована в сосной с осью узла уплотнения расточке корпуса тележки посредством натяга, снизу в стенке глухой втулки, по оси клапана наполнения выполнено ступенчатое отверстие, а клапан наполнения установлен в отдельном корпусе, верхняя часть которого выполнена в виде конуса, переходящего в цилиндрический наконечник, конус сопряжен с ответным отверстием в корпусе тележки, а цилиндрический наконечник с большим диаметром ступенчатого отверстия глухой втулки, при этом проходное сечение наконечника совпадает с диаметром проточной части отверстия, выходящим из промежуточного канала глухой втулки.
Кроме того, цилиндрический наконечник отдельного корпуса клапана наполнения снабжен уплотняющей прокладкой, установленной в кольцевой канавке, а отверстия для соединения с трубопроводами наполнения испытываемой трубы жидкостью низкого давления и подачи высокого испытательного давления предусмотрены в отдельном корпусе клапана наполнения,
При этом в отдельном корпусе предусмотрен наружный фланец, посредством которого с помощью шпилек выполнено крепление отдельного корпуса к корпусу тележки, а отдельный корпус приемной камеры с клапаном наполнения выполнен в виде сборки и представляет готовый к монтажу клапанный узел.
Анализ научно-технической и патентной информации не выявил технических решений, совпадающих с совокупностью отличительных признаков предложенной полезной модели, что позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «новизна».
Технический результат реализации предложенного решения проявляется в следующем.
Под воздействием испытательного давления корпус тележки испытывает трехмерное напряженное состояние от касательных, радиальных и осевых сил.
Для снижения представляющих наибольшую опасность растягивающих касательных напряжений и для разгрузки от них корпуса тележки, втулка установлена в проеме корпуса посредством натяга, создающего предварительное напряжение сжатия.
При этом наибольшие растягивающие касательные напряжения в корпусе тележки под нагрузкой испытательного давления компенсируются напряжением сжатия втулки в посадке с натягом.
Выполнение приемной камеры в отдельном корпусе определенной геометрической формы исключает локальную концентрацию напряжений, позволяет увеличить ее объем и в сочетании с выполнением промежуточного канала в виде глухой втулки повысить гидравлическое давление напорной системы пресса, обеспечивающее снижение кавитационных явлений. При этом обеспечивается повышение несущей способности и стойкости клапанного узла и корпуса тележки, воспринимающих высокие удельные усилия испытательного давления. Обеспечивается также доступ для обслуживания клапана наполнения с возможностью повышения его ремонтопригодности. Подвод рабочей среды в отдельный корпус клапана наполнения направлен на повышение надежности работы устройства.
Пример конкретного выполнения полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображен общий вид трубоиспытательного пресса. На фиг.2 изображена схематично тележка передняя пресса в разрезе, при этом элементы тележки, не входящие в предмет полезной модели, такие как специальное приспособление для заведения и смены уплотнительного узла, кронштейны с направляющими роликами и привод передвижения тележки, условно не показаны.
Тележка передняя 1 на фиг.1 трубоиспытательного пресса содержит корпус 2 на фиг.2, в передней части которого в горизонтальном проеме 3 установлен узел уплотнения 4 испытываемой трубы 5. В средней части корпуса 2 в расточке 6 по оси проема 3 установлена посредством натяга прессовой посадки глухая втулка 7 промежуточного канала 8. Со стороны глухого торца втулки 7 в корпусе 2 выполнены технологическое отверстие 9 для ее монтажа и демонтажа и сквозное отверстие 10 для соединения корпуса 2 с силовым элементом 11 привода передвижения 12 тележки.
Клапан наполнения 13 с пружиной 14, прижимающей его к уплотнительному коническому пояску 15, вмонтирован в седло 16, которое в свою очередь установлено в полость приемной камеры 17 отдельного корпуса 18 и крепится к нему крышкой 19 шпильками 20. В свою очередь отдельный корпус 18 жестко крепится к корпусу 2 фланцем 21 шпильками 22.
В отдельном корпусе 18 предусмотрено отверстие 23 для соединения с трубопроводом подачи жидкости высокого испытательного давления, а в крышке 19 отверстие 24 для подвода жидкости наполнения испытываемой трубы низким давлением.
Верхняя наружная часть отдельного корпуса 18 выполнена в виде конуса 25, переходящего в цилиндрический патрубок 26. Конус 25 сопрягается с ответной расточкой 27 в корпусе тележки. При этом патрубок 26 сопрягается с поверхностью отверстия 28 в стенке втулки 7 через кольцевую прокладку 29 и образует с ней участок промежуточного канала 8.
Полость камеры 17 выполнена заданной формы и содержит цилиндрическую часть 30 и переходный конус 31, соединенный с горловиной патрубка 26 промежуточного канала 8. Таким образом, отдельный корпус с клапаном наполнения выполнен в виде сборки и представляет готовый к монтажу узел.
Устройство работает следующим образом.
Труба 5, подлежащая гидроиспытанию, устанавливается по оси 32 пресса в уплотнительных узлах переднего 33 и заднего 34 упоров, для чего передняя тележка 1 совершает ход для соединения уплотнительного узла с трубой. Далее по телескопическому трубопроводу 35, через отверстие 24 в крышке 19, жидкость низкого давления поступает под клапан наполнения 13 и, сжимая пружину 14, поднимает его. При этом клапан наполнения 13 открывается, жидкость попадает в полость приемной камеры 17 и через проточную часть промежуточного канала 8 наполняет испытываемую трубу 5.
После наполнения трубы от гидросистемы давление под клапаном и над клапаном 13 выравнивается и клапан под воздействием пружины закрывается. Через отверстие 23 в отдельном корпусе 18, в полость 17 над клапаном наполнения подается жидкость высокого давления. Затем напор высокого давления передается в трубу через промежуточный канал 8 и развивается до
заданной величины, равной испытательному давлению, при котором производится выдержка в интервале заданного времени.
Во время создания испытательного давления и его выдержки средняя часть корпуса тележки нагружается внутренним высоким давлением, работая как корпус гидравлического цилиндра. При этом корпус испытывает трехразмерное напряженное состояние от касательных, радиальных и осевых сил. Наибольшую величину имеют и наибольшую опасность представляют касательные силы. Они имеют максимальную величину по внутренней поверхности и сильно убывают к периферии.
Установленная в полость средней части корпуса тележки втулка 7 посредством натяга (прессовой посадки) создает предварительное напряжение сжатия во втулке и растягивающие у корпуса без изменения наружных габаритов корпуса тележки. Под воздействием испытательного давления наибольшие растягивающие касательные напряжения в корпусе будут компенсироваться напряжением сжатия втулки от расчетного натяга в сопряжении втулки с корпусом, а добавка растягивающих напряжений от натяга (прессовой посадки) к наружной поверхности корпуса будет незначительной.
После завершения гидроиспытания трубы, избыточное давление сбрасывается через клапан в уплотнительном узле заднего упора 32, уплотнительные узлы тележек выводятся из трубы и жидкость из нее сливается. Далее испытанная труба убирается из рабочей зоны пресса, уступая место следующей трубе.
В результате предложенное устройство передней тележки трубоиспытательного пресса имеет следующие преимущества:
- позволяет повышать величину испытательного давления жидкости без увеличения габаритов корпуса тележки в сочетании с повышением его кавитационной стойкости и надежности работы устройства в целом;
- улучшает ремонтопригодность клапана наполнения за счет выполнения его в виде отдельного, компактного и удобного для обслуживания клапанного узла с подводами жидкости низкого и высокого давления.