УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЗКИ И ОБРАБОТКИ КРОМОК ТРУБ

Полезная модель относится к металлообработке и может быть использована для резки и сварки поврежденных участков действующих трубопроводов.
Известен аналог устройство для резки труб, МПК 6 F16L 55/18, B23D 21/00, №2112177 от 16.06.1995, опубл. 27.05.1998, содержащее механизм резания, включающий режущий инструмент с режущими кромками и силовым элементом для перемещения режущего инструмента, отличающееся тем, что устройство снабжено направляющей и фиксирующей обечайками с канавками, установленными по обе стороны линии резания обрабатываемой поверхности, при этом режущий инструмент выполнен с возможностью перемещения вдоль канавок, кромки резания которого расположены под острым углом направляющей кромке обечайке, причем заточка резца выполнена в виде отвала, при этом механизм резания снабжен остовом, объемлющим обечайки, причем остов объединен с режущим инструментом силовым элементом, при этом направляющая обечайка, расположенная с обрабатываемой стороны трубы, снабжена кромкой резания, а фиксирующая обечайка, расположенная с выбраковываемой стороны трубы, выполнена с фаской, устройство снабжено надрезающим роликом с заточкой, выполненной под острым углом, установленным по линии резания перед режущей кромкой резца, при этом резец снабжен направляющими роликами для предотвращения самозатягивания последнего, а остов - двусторонним ограничителем глубины резания, причем остов и режущий инструмент фиксируются относительно направляющих обечаек при помощи храповых механизмов.
Недостатки: низкая точность реза труб, недостаточная высокая производительность устройства.
Известен наиболее близкий аналог устройство для резки труб, МПК 6 B23D 21/00, №2056980 от 20.04.1993, опубл. 27.03.1996. Оно содержит корпус, основной дисковый инструмент с приводом его вращения и привод перемещения основного дискового инструмента относительно трубы, каретку с приводом ее перемещения, две траверсы, дополнительный дисковой инструмент с приводом его вращения. Корпус расположен неподвижно относительно трубы и выполнен с пазом по дуге окружности, каретка установлена в корпусе с возможностью ее перемещения по указанному пазу, траверсы, снабженные поддерживающими роликами, расположенными на нижних концах ее, выполнены в виде рычагов и шарнирно установлены на каретке с возможностью поворота относительно оси шарнирного соединения. Основной и дополнительный дисковые инструменты установлены на одних плечах соответствующих им рычагов траверс, а другие плечи шарнирно соединены с приводом перемещения дискового инструмента относительно трубы, выполненным в виде силового цилиндра. Привод вращения каждого дискового инструмента выполнен в виде гидромотора с редуктором.
Технический результат: повышение точности резки труб, производительности устройства.
Технический результат достигается за счет того, что устройство для резки и обработки кромок труб, содержащее бандаж для закрепления его на трубе и каретку с приводом и прижимные рычаги, отличающееся тем, что устройство снабжено газовой или воздушно-плазменной горелками или заточным станком для обработки кромок трубы под сварку трубы, а бандаж выполнен с роликами и состоит из двух полуколец из широкой стальной ленты, подвижных опор, равномерно расположенных по краям с внутренней стороны бандажа, и застежки, состоящей из рукояти, концы которой вставлены в закрепленные в опорах сменные втулки, и зацепа, соединенного с рукоятью посредством шплинтового соединения, при этом первые пары подвижных опор бандажа расположены по обе стороны от оси соединения полуколец и выполнены с острыми концами, остальные - с радиусом закругления 1 мм, причем на одном из концов полукольца бандажа по краям с внутренней стороны закреплены по одной направляющей с концом, загнутым под углом 90° с возможностью фиксации в корпусе направляющей с элементом из текстолита для удлинения места посадки направляющих, на противоположном конце полукольца бандажа с его внутренней стороны напротив направляющих прикреплены П-образные скобы для захода направляющих при замыкании застежки, а по поверхности бандажа с шагом, равным шагу ведущей шестерни привода каретки, прорублены окна с краями, загнутыми в форме зуба и смещенными от центра осевой линии бандажа для зацепления ведущей шестерни привода каретки, причем упомянутая каретка выполнена с основанием в форме плиты, с окном для зацепления упомянутой ведущей шестерни привода каретки с бандажом и с опорным стаканом с кронштейнами для установки и фиксации посредством стяжного болта газовой или воздушно-плазменной горелок, или заточного станка, который состоит из привода, рамки, размещенного на валу барабана с конусными пазами, подшипникового узла, ограничительной втулки, включаемых шпилькой концевых выключателей и опорной стойки, выполненной с запрессованной втулкой на опорах и в форме коробки с приваренной к ней половинкой хомута для крепления коробки болтами к барабану, входящему в зацепление с упомянутой втулкой посредством пластинчатых пружин, входящих в зацепление с упомянутым барабаном.
Повышение точности резки труб, достигается за счет того, что бандаж состоит из двух полуколец, выполненных из стальной широкой ленты до 250 мм. для труб диаметром 1000-1600 мм., для меньших диаметров используется лента шириной меньше 200 мм., соединенных осью, которые позволяют точно выставить его на трубе, опоры бандажа, особенно первые пары, расположенные по обе стороны оси соединения полуколец бандажа, выполненные с острыми концами, надежно удерживают его на трубе. Точность смыкания бандажа обеспечивается с помощью направляющей, закрепленной в корпусе с элементом, выполненным из текстолита, позволяющим удлинить место посадки направляющих в корпусе. Точность смыкания бандажа и надежность его крепления позволяет достичь высокую точность реза трубы. Каретка, посажанная на бандаж по его краям на ролики без люфта, обеспечивает высокую точность реза трубы, так как каретка выполнена из опорной плиты, четырех точек посадки на роликах, привода, стакана. Привод каретки, имеющий зацепление по окнам бандажа легкий, динамичный, имеющий высокий коэффициент полезного действия (КПД). Все это обеспечивает быструю реакцию на нагрузку при разных пространственных положениях каретки, высокую точность реза трубы.
Повышение производительности устройства достигается за счет того, что сокращается время установки бандажа с кареткой на трубе до 10-60 сек., который состоит из двух полуколец, подвижных опор, находящихся с внутренней стороны бандажа, расположенных в два ряда равномерно по краям с внутренней стороны бандаж, первые пары из которых выполнены с острыми концами. Остальные подвижные опоры выполнены с радиусом закругления 1 мм., поэтому первые пары подвижных опор практически не скользят по поверхности трубы при замыкании бандажа, а застежка состоит из рукояти и зацепа. Зацеп соединен с рукоятью с помощью шплинтового соединения, концы рукояти вставлены в сменные втулки (на чертеже не указаны), закрепленные в опорах. На одном из концов полукольца бандажа по краям, с внутренней стороны закреплены по одной направляющей, находящиеся в корпусе с элементом, выполненным из текстолита, позволяющим удлинить место посадки направляющих в корпусе. Элемент и направляющие легко вынимаются из корпуса после снятия задней крышки корпуса. Конец направляющей в корпусе загнут под углом 90° и надежно зафиксирован в корпусе. На противоположном конце полукольца бандажа с внутренней стороны напротив направляющих прикреплены П-образные скобы для захода направляющих при замыкании застежки. Для зацепления ведущей шестерни привода каретки по поверхности бандажа с шагом t равным прорублены окна с краями, загнутыми в форме зуба и смещенными от центра осевой линии бандажа для удобства установки привода. Такое зацепление привода каретки с бандажом обеспечивает приводу высокую скорость реакции на нагрузку. Изготовление деталей каретки из сплавов алюминия обеспечивает ее малый вес и малую мощность привода при большой нагрузочной способности каретки. В отличие от аналогов заявляемое устройство быстро в течение 10-60 сек. позволяет надежно фиксировать бандаж на трубе, при этом каретка легко перемещается по бандажу и в результате обеспечивается перпендикулярность плоскости реза к оси, высокая производительность устройства.
Заточный станок для обработки кромок имеет широкие возможности:
- поворот вокруг оси стакана на 360;
- поворот вокруг оси барабана при отпущенных болтах хомута при предварительной настройке станка на угол ~±25°;
- поворот станка вокруг оси втулки под требуемый угол заточки ±20°;
- поворот вокруг оси барабана от привода на угол ±8° при работе станка.
При движении станка от горизонтального до потолочного положения при работе усилие прижима шлифкруга к обрабатываемой кромке изделия изменяется лишь на величину износа шлифкруга, что практически не влияет на глубину шлифовки кромок при разных положениях станка на определенной скорости его движения.
Поворот станка вокруг оси барабана ограничен шпильками, ввернутыми в корпус и стопорной шпилькой ввернутой во втулку, рабочий угол поворота равен ±8°.
Заявляемое устройство, состоящее из бандажа, каретки, заточного станка, имеющее существенные отличительные признаки, обеспечивает повышение точности резки труб, производительности устройства.
Сопоставительный анализ представленного решения с аналогами позволяет сделать вывод о том, что заявляемая полезная модель отличается от известных аналогов совокупностью существенных отличительных признаков, отвечает условиям патентоспособности «новизна» и промышленная применимость.
Полезная модель поясняется чертежами, где
На фиг.1 показан общий вид устройства;
На фиг.2 показан общий вид бандажа с боку;
На фиг.3 показан общий вид бандажа сверху;
На фиг.4 показан общий вид станка заточного.
Заявляемое устройство для резки и обработки кромок труб включает в себя бандаж 1 с кареткой 17 для навесного оборудования, заточный станок 24 для обработки кромок реза труб под сварку. Бандаж 1 состоит из двух полуколец 2, соединенных осью, подвижных опор 3, расположенные равномерно по краям с внутренней стороны бандажа 1 с интервалом 75,0-85,0 мм. для смыкания полуколец 2 бандажа 1 встык, причем первые пары подвижных опор 3 у оси соединения полуколец 2 выполнены с острыми концами, а остальные с радиусом закругления 1 мм. На одном из полуколец 2 бандажа 1 по краю, с внутренней стороны его имеются направляющие 11, с концами, загнутыми по углом 90°, которые закреплены в корпусе 12 с элементом 13. Корпус 12 с элементом 13 позволяют удлинить место посадки направляющих 11 и надежно фиксировать их. Элемент 13 и направляющие 11 легко вынимаются из корпуса 12 после снятия задней крышки (на чертеже не показано) корпуса 12. Конец направляющих 11 загнутый под углом 90° надежно фиксируется в корпусе 12. На противоположном конце полукольца 2 бандажа 1 с внутренней стороны напротив направляющих 11 прикреплены П- образные скобы 14 для захода направляющих 11 при замыкании застежки 43. По поверхности бандажа 1 с шагом t равным прорублены окна 18 с краями, загнутыми в форме зуба и смещенные от центра осевой линии бандажа 1 для зацепления ведущей шестерни 15 привода 16 каретки 17. Для труб диаметром 1000,0-1600,0 мм полукольца 2 могут быть выполнены из стальной ленты шириной до 250,0 мм., для меньших диаметров труб используется лента шириной меньше 200,0 мм. Застежка 43 состоит из двух рукоятий 5, концы которых вставлены в сменные втулки (на чертеже не указаны) и закреплены в опорах 9, скобы 6, соединенного с рукоятью 5 с помощью шплинтового соединения 8. Каждая рукоять 5 надежно фиксируется в защелках 10. Скоба 6 при замыкании бандажа 1 зацепляется за зацеп 7. Рукояти 5 и скоба 6 выполнены из металлического прутка диаметром 8 мм. Опоры 9 выполнены из листовой стали. Рукояти 5, концы которых вставлены в сменные втулки (на чертеже не указаны) и закреплены в опорах 9 и зацеп 7 обеспечивают надежность фиксации, точность резки трубы. С торца одного из полуколец 2 бандажа устанавливают каретку 17 для навесного оборудования, которая опирается на бандаж 1 четырьмя роликами 20, установленными на 4-х шпильках опорных 19. В точках крепления шпилек опорных 19 установлены фасонные шайбы, с помощью которых возможно изменение угла посадки шпилек опорных 19 по отношению к каретке 17 и тем самым обеспечение посадки каретки 17 на бандаж 1 для другого диаметра трубы. Каретка 17 имеет основание, выполненное из сплавов алюминия в форме плиты, окно 18 для зацепления ведомой шестерни 15 привода каретки 16 мощностью 30-50 Вт с бандажом 1, опорный стакан 21 с кронштейнами для установки газовой или воздушно-плазменной горелок, станка заточного 24 для обработки кромок реза под сварку трубы, фиксация которых осуществляется с помощью стяжного болта 22. Для перехода на другой диаметр трубы в точках крепления шпилек опорных 19 устанавливают фасонные шайбы, которые изменяют угол посадки шпилек опорных 19 по отношению к основанию каретки 17. Станок заточный 24 состоит из рамки 44, подшипникового узла 42, опорной стойки 23, барабана 31, корпуса 26, втулки ограничительной 29, привода 39, опорной стойки 32, которая снабжена запрессованной втулкой (на чертеже не указано) на опорах 30. Втулка обеспечивает возможность поворота станка заточного 24 на требуемый угол под заточку кромок трубы 4. Опорная стойка 32 выполнена в форме коробки с приваренным к ней половинкой хомута 33 аналогичным хомуту опорной стойки 32, с помощью которого опорная стойка 32 крепится к барабану 31 болтами. Барабан 31 размещен на валу (на чертеже не указано) и входит в зацепление в с втулкой (на чертеже не указано) с помощью пластинчатых пружин 34. В пазы втулки без зазора установлены пластинчатые пружины 34, которые входят в зацепление с барабаном 31, имеющим конусные пазы. В этих пазах концы пружины могут изгибаться под некоторым углом. Для отключения привода поворотного механизма 27 на корпусе 26 установлены концевые выключатели 35, ограничивающие угол поворота на ±8°. Детали поворотного механизма станка заточного 24, ведомая шестерня 28, барабан 31, втулка для пластинчатых пружин 34, втулка ограничительная 29 смонтированы на валу (на чертеже не указано), который установлен в подшипниковых узлах 30. Концевые выключатели 35 включаются шпилькой 46. Шпильки ограничительные 36 служат для ограничения угла поворота станка заточного 24 посредством шпильки стопорной 45.
Работа устройства.
Заявляемое устройство для резки и обработки кромок труб с помощью бандажа 1 фиксируют на трубе 4 следующим образом. Каретку 17 сажают на бандаж 1 с торцов одного из полуколец 2 его. Регулировка зазора ≤0,1 мм. между роликами 20 и бандажом 1 осуществляется шпильками опорными 19 с одной стороны бандажа 1. Бандаж 1 с кареткой 17, находящиеся на штанге, установленной на стреле трубоукладчика опускают на трубу 4 с помощью лебедки по команде оператора с выносного пульта управления. Затем оператор устанавливает бандажные полукольца 2 вокруг трубы и в нижней части трубы застегивает бандаж с помощью застежки 43. При замыкании застежки 43 опоры 3 скользят по трубе 4 максимально у стыка бандажа 1 и минимально у оси соединения, при этом опоры 3 позволяют сделать натяг в стыке с усилием 15-20 кг./с., зацеп 6 накидывают на скобы 7 (без натяга), при этом направляющие 11 заходят в скобы 14, затем натягивая рукоять 5 с возрастающим усилием, поворачивая на угол до 185°, фиксируют рукоять 5 в защелках 10. В результате бандаж 1 надежно фиксируют на трубе перпендикулярно оси вращения трубы 4. Уход плоскости реза от оси вращения трубы составляет меньше 0,5 мм. Усилие натяга зависит от жесткости пружин опор 3. Бандаж 1 устанавливают на трубе в течение 10-60 сек. Оператор кареткой 17 управляет с пульта управления. При включении привода в ту или иную сторону ведомая шестерня 15 зацепляясь за окна 18 перемещает каретку 17 по бандажу 1, установленному на трубе 4 и закрепленная горелка на кронштейне в стакане 21 осуществляет резку трубы 4. Перед началом работы оператор на уже установленном бандаже 1 на трубу 4 отпустив болты (на чертеже не указаны) хомута 33, наклоняет заточный станок к кромке трубы 4 так, чтобы зазор между шлифкругом и кромкой трубы 4 был ~20 мм при запасе хода назад 8°, фиксирует это положение, затянув болты (на чертеже не указаны). Устанавливают заточный станок 24 под углом Р равным к оси ленты бандажа 1. Угол установки зависит от того, как близко бандаж 1 установлен к кромке трубы 4. Затем устанавливает угол заточки кромки трубы 4 равный 27-32°, отпустив стопорные болты 38, и повернув станок заточный 24 вокруг втулки 37 опорной стойки 32. С выносного пульта управления (ПУ) оператор включает привод каретки 17, затем включает электрический двигатель 39 станка заточного 24, и включив привод механизма поворота 27 наклоняет заточный станок 24 к кромке трубы 4 до контакта шлифкруга 25 с кромкой.
После прохождения станка заточного 24 одного полного оборота оператор с ПУ включив привод 16 на реверс, приподнимает заточный станок 24 до нужного зазора между шлифкругом 25 и трубой 4 или дальше до срабатывания концевого выключателя приводом 27, затем выключает электрический двигатель 39 станка заточного 24 и привод 16 каретки 17. Если по каким-то причинам обработка кромки прошла не полностью, то оператор может снизив обороты привода 16 каретки 17, переключить его на обратное движение, затем прибавив обороты привода до рабочих повторить обработку кромки, сделав полный оборот в обратном направлении. Для газовой резки с каретки 17 снимают станок заточный 24, а вместо него в стакан 21 устанавливают кронштейны для крепления газовой или воздушно-плазменной горелок.
Технико-экономический эффект.
Заявляемое устройство экспериментально используют с 2009 г.при ремонте трубопроводов в Воронежской области. Применение его позволяет повысить точность резки труб, производительность устройства.