Устройство для сборки и сварки стыков труб

 

Изобретение относится к сварке, в частности к сварочному устройству с подкладными элементами для сварки трубных стыков при наличии соединенных встык участкое труб или искривленных компонентов труб, причем большое количество изогнутых подкладных элементов образует полную кольцевую конструкцию, которая упруго предварительно затянута и выталкивается в наружном направлении против внутренней поверхности трубы, в области сварки между соединенными своими концами встык отрезками трубы. Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности. Гидравлический цилиндр двойного действия подогнан между двумя крепежными колодками , которые несут конструкцию подкладных элементов, и выполняет двойную функцию за счет того, что прикладывается необходимое радиальное усилие для выравнивания отрезков труб. Кроме того, предусмотрены средства для развертывания и складывания конструкции подкладных элементов. Наружный зажимной элемент поддерживает весьма точное позиционирование устройства и величину соединительного зазора, 4 з.п. ф-лы, 9 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я>s В 23 К 37/053

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4202183/08 (22) 11.03.87 (46) 30.11.92. Бюл. N 44 (31) 502712-8 (32) 12.03.86 (33) СА (71) Хельмут Хан (СА) (72) Хельмут Хан (СА) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 499078, кл. В 23 К 37/06, 1973. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРКИ И СВАРКИ

СТЫКОВ ТРУБ (57) Изобретение относится к сварке, в частности к сварочному устройству с подклад- . . ными элементами для. сварки трубных стыков при наличии соединенных встык участков труб или искривленных компонентов труб, причем большое количество изогнутых подкладных элементов образует полную

Изобретение касается сварочного устройства, использующегося при сварке соединяемых встык концов труб, в частности концов труб малого и среднего диаметра, с накладываемыми изнутри накладными элементами и выдвигаемым и вдвигаемым нажимным приспособлением для прижима накладных элементов.

Цель изобретения — повышение эксплуатационной надежности.

На фиг.1 — устройство, вид спереди; на фиг,2 — поперечное сечение устройства по

А — А на фиг.1; на фиг.3- поперечное сечение подкладного элемента и крепежной колодки с остриями и уплотнениями; на фиг.4— внешний зажимной элемент, вид спереди; на фиг.5 — схематическое представление

„„5U,, 1 779226 A3 кольцевую конструкцию, которая упруго предварительно затянута и выталкивается в наружном направлении против внутренней поверхности трубы, в области сварки между соединенными своими концами встык отрезками трубы. Цель изобретения — повышение эксплуатационной надежности.

Гидравлический цилиндр двойного действия подогнан между двумя крепежными колодками, которые несут конструкцию подкладных элементов, и выполняет двойную функцию за счет того. что прикладывается необходимое радиальное усилие для выравнивания отрезков труб. Кроме того, предусмотрены средства для развертывания и складывания конструкции подкладных элементов. Наружный зажимной элемент поддерживает весьма точное позиционирование устройства и величину соединительного зазора, 4 з.п, ф-лы, 9 ил. конструкции в соответствии с ее геометрией при уменьшенном периметре; на фиг.б— поперечное сечение по В-В на фиг.2; на фиг.7 — схема сборки с помощью устройства; на фиг.8 — схема извлечения устройства из трубы; на фиг.9 — поперечное сечение подкладного элемента с керамической подкладкой.

Устройство для сборки и сварки стыков труб (фиг.1 — 2) содержит цилиндр 1 двойного действия с нижней крепежной колодкой 2, которая представляет собой часть корпуса гидравлического цилиндра или укреплена на нем с возможностью замены вместе с верхней крепежной колодкой 3, а также подкладные элементы 4 и 5. Направляющие штанги 6 обеспечивают подвижное вырав1779226

55 нивание ежду верхней и нижней крепежными колодками 2 и 3, Шток 7 гидравлического цилиндра соединен с верхней

L крепежнои колодкой 2 с тем, чтобы осущевод и отвод верхней крепежной которая несет соединенный с ней и элемент 4 малой длины. Подементы 5 большей длины частичются с верхними и нижними ми колодками 2, 3 с формированого кольца. Два подкладных и 4 содер>кат центрально распоплоскую выемку 8 вдоль ее внешетра, которая служит для приема материала, проникающего чеительный зазор 9. Подкладные и 4 служат для охлаждения сватериала с целью препятствовасканию или проседанию ной сварной ванны, что важно, в при нахождении сварного соедиоловой сварщика. Минимальные между граничащими подкладныами 5 и 4 необходимы для того, дотвратить проникновение сватериала в соединения. крепежная колодка 2 и 3 соыре острия 10 либо в боковых епежной колодки, либо в специплениях. Эти острия 10 выходят ой мере за пределы периметра х элементов 5 и 4, если они нахоих выведенных эксплуатацион>кениях. Острия 10 легко в боковые стенки труб 11 и 12 и ют таким образом уменьшению ьного зазора 9 после того, как ствлять в колодки 2 подкладн кладные э но сдвиг крепежнь нием пол элемента ложенную него пери сварочног рез соеди элементы рочного м ния оп расплавле частности, нения над интервалы ми элемен чтобы пр рочного м

Кажда держит че стенках к альных кр в достаточ подкладнь дятся в св ных пол проникаю препятств соединител будет нача г процесс сварки.

В совокупности с давлением прилегания подкладных элементов 5 и 4 внутренние ( стенки тру 11 и 12 позволяют отказаться от острий 10, таким образом, от необходимости выпол ения сварки с удер>канием. При сварке не жавеющей стали и алюминия в подкладны элементах 5 и 4 предусмотрены термостой ие волоконные уплотнения 13, предотвра ающие вхождение расплавленного сваро ного материала в контакт с атмосферой нутреннего пространства трубы и позволя щие отказаться от дорогостоящего способа внутренней очистки с помощью арг >на.

При введении в трубу 11 устройство на( ходится в полностью отведенном состоянии или в слож нном состоянии и не оснащено подкладны и элементами 5 большей длины. Для и оведения устройства — как это описано — ерез открытый конец трубы 11 используется пригодный спиральный кабель 14.

При частичном раскладывании (фиг,5) (несколько меньше, чем полный ход), в то время как в верхней крепежной колодке 3 укреплен подкладной элемент 4, подкладные элементы 5 позиционированы в крепежных колодках 3 и 2 и соприкасаются своими концами в центральной части нижней крепежной колодки 2. Верхние области подкладных элементов 5 частично взаимодействуют на каждой стороне с верхней крепежной колодкой 3. Кабели 15 для извлечения подкладных элементов 5 вводятся в выемки 16 перекрестно (фиг.2), они проходят от левого подкладного элемента 5 к правой выемке 16 за гидравлическим цилиндром 1 и наоборот(фиг.8), После того как наружный зажимной элемент 17 будет заведен вокруг конструкции подкладных элементов и будет укреплен с помощью нагруженного пружиной элемента 18, зазоры 19 между подкладным элементами 5 и 4 окажутся закрытыми, в результате чего внешний кольцевой размер конструкции подкладных элементов 5 и 4 уменьшается в достаточной мере для беспрепятственного введения в трубы 11 и 12, В устройстве предусмотрены два кабеля 15 для извлечения подкладных элементов, которые укреплены на сторонах подкладных элементов 5 в их верхней области и содержат средства для введения в крепления на стороне корпуса гидравлического цилиндра. Эти кабели 15 имеют длину, достаточную для извлечения устройства из двух подкладных элементов 5 большой длины, которые в течение известного времени (еще) остаются в области сварки. При продолжающейся тяге троса 20 гидравлического цилиндра с целью извлечения кабели 15 натягиваются и освобождают два подкладных элемента 5 большей длины из области сварки.

На фиг,4 и 7 изображено, каким образом устройство вводится s трубы 12 до момента упирания конца трубы во внешние кромки 21 зажимного элемента. Труба 11 подгоняется устройством и смещается в направлении другой стороны внешних кромок

21 зажимного элемента.

Теперь гидравлический цилиндр 1 выведен до полного хода и прикладывает давление, которое обуславливает взаимодействие острий 10 с внешней стенкой трубы, и упруго прижимает подкладные элементы 5 и 4 к концевым поверхностям 11 и 12 труб, Наружный зажимной элемент после этого удаляется и начинается процесс сварки.

После реализации одного или нескольких положений гидравлический цилиндр 1

1779226

10

20

55 полностью складывается и извлекается вместе с крепежной колодкой 2 из нижней области подкладных элементов 5. Прежде чем будет полностью реализован ход или складывание, освобождающая штанга 22 взаимодействует с верхней внутренней поверхностью труб 11 и освобождает верхнюю крепежную колодку 3 вместе с подкладным элементом 4 от граничащего подкладного элемента 5, Тяга троса 20 цилиндра отделяет гидравлический цилиндр 1 от подкладных элементов 5.

Направляющие штанги 6 (фиг.1 — 6) после того, как они в процессе отвода переместились вниз. выступают через нижнюю крепежную колодку 2, что препятствует повторному вводу подкладных элементов 5 в выемку нижней крепежной колодки. В конце хода отвода транспортировочный механизм 23 в виде роликов, который укреплен на направляющих штангах 6, проходя через шлиц 24 направляющих штифтов, взаимодействует с основанием поверхностей 11 и

12 труб применительно к беспрепятственной транспортировке, Кабели 15 для извлечения подкладных элементов освобождают подкладные элементы 5 из области сварки и они затем вместе с остальным устройством извлекаются через внутреннее пространство трубы, как это описано.

Процесс извлечения устройства и, в частности, перекрестное присоединение кабелей 15 к подкладным элементам 5 изображен на фиг.8.

В устройстве предусмотрены две направляющих штанги 6, которые укреплены на одном конце на верхней. крепежной колодке 3 и свободно перемещаются вдоль цилиндра 1, причем они удерживают две крепежные колодки с относительным выравниванием относительно друг друга. Направляющие штанги 6 имеют такую длину, при которой они при нижнем ходе или при ходе втягивания гидравлического цилиндра выступают в нижнюю выемку крепежной колодки, а именно настолько, пока не закроют внешним периметром боковых стенок крепежной колодки, в результате чего гидравлический цилиндр 1 извлекается из крепежных колодок в осевом направлении.

Направляющие штанги 6 соединены сваркой с транспортировочным механизмом 23 так, что транспортировочный механизм 23 перемещается при движении направляющих штанг 6 вместе с ними.

На фиг.9 показана форма подкладного элемента 5 или 4. содержащего керамическую подкладку 25. Этот подкладной элемент 5 или 4 и, в частности, керамическая подкладка 25 выполнены таким образом, что при использовании такого рода подкладного элемента с корнем сварного шва непосредственно взаимодействует только керамическая подкладка 25. Такого рода подкладной элемент 5 или 4 состоит, далее, из удерживающей колодки 26 и насадочной колодки 27, которые имеют U-образное поперечное сечение. Насадочная колодка 27 имеет в верхней части, обращенной в процессе использования к внутреннему пространству трубы, имеющую форму шлица выемку, через которую проходит имеющая форму шейки часть керамической подкладки для непосредственного прилегания к области сварки. Как видно, насадочная колодка 27 состоит из двух частей колодки, которые могут быть соединены с удерживающей колодкой 26 с возможностью разъединения, например, посредством насадочного механизма. Керамическая подкладка 25 эластично укреплена в образованной колодкой 27 и удерживающей колодкой 26 выемке с помощью фибергласовой амортизирующей прокладки 28. Такого рода подкладной элемент 5 или 4 может использоваться как вместе с устройством, так и самостоятельно.

Устройство содержит, кроме того, элементы, которые выступают через шлицы 24 в корпусе гидравлического цилиндра и содержат ролики на нижних концах, взаимодействующие с внутренними нижними поверхностями труб перед окончанием нижнего хода или хода втягивания, так что устройство поднимается над внутренней поверхностью труб с целью обеспечения беспрепятственной транспортировки.

Благодаря тому что в устройстве предусмотрено большое количество острий в крепежных колодках, которые незначительно выступают над внешним диаметром конструкции подкладных элементов, если она находится в своем развернутом состоянии, предотвращается уменьшение соединительного зазора в поперечном направлении и может быть начат процесс сварки, Наружный зажимной элемент важен для точного позиционирования сварочного устройства внутри концов труб, для точной регулировки соединительного зазора и для точного выравнивания выемки для приема сварного шва или корня сварного шва относительно соединительного зазора, Таким образом, использование устройства обеспечивает полное и непрерывное подкладывание, а также повышенное каче-. ство основания корня шва в совокупности с непрерывным подкладыванием, что важно для использования так называемого способа GMAR (сварка в среде защитного газа

1779226 менты, которых ты, выпо теплосто чения ус жестко з лическог щеес эксплуат во содер> рующих 3 гидравли вия, што рующих направля можност ми, кот

15 или специальная газовая сварка тонким проводоь ), который не может быть осуществлен без сварочной подкладки, поскольку сварочна ванна является довольно мощной, При использовании трех подкладных 5 элементо во взаимосвязи с предпочтительной фор ой исполнения исключается возможнос ь заедания или заклинивания подклад ix элементов вследствие отложения свар чного материала, 10

Фо мула изобретения

1. Ус ройство для сборки и сварки стыков труб преимущественно среднего и малого диа етра и для сварки прямолинейных 15 участков руб с коленами и другими трубными элеме, тами, содержащее формирующие элементы кинематически связанные с гидравличес им приводом, формирующие элеып л о ненные с выемками, в 20 азмещены подкладные элеменненные из высокопроводного и кого материала, средства извлеройства из труб в виде троса, крепленного на корпусе гидрав- 25 привода, и роликов, о т л и ч а ютем, что, с целью повышения ционной надежности, устройстит по крайней мере два формилемента, подкладные сменные 30 элементь| выполнены различной длины, гидравлический привод выполнен в виде еского цилиндра двойного дейсткоторого связан с частью формилементов, а корпус содержит 35 щие с размещенными в них с возо свободного скольжения штан гарые жестко связаны с теми (формирующими элементами, которые связаны со штоками гидравлического привода, а другая часть формирующих элементов связана с корпусом гидроцилиндра, средство извлечения устройства из труб снабжено кабелями, одни концы которых закреплены на подкладных элементах, а другие — на корпусе гидроцилиндра.

2, Устройство по п.1, отл и ч а ю щеес я тем, что снабжено наружным зажимным элементом, выполненным в виде шарнирно связанных между собой подпружиненных элементов.

3, Устройство по пп.1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что подкладной элемент состоит из основной колодки с Y-образным сечением, в полости которой размещен теплостойкий элемент с формирующей канавкой.

4, Устройство по пп.1-3, о т л и ч а ющ е е с я тем, что подкладной элемент снабжен амортизирующей фиберглассовой прокладкой и дополнительной колодкой с

Y-образным сечением и пазом в ее дне, установленной на основной колодке со стороны открытой части с возможностью охвата, теплостойкий элемент выполнен из керамики и с выступом, на котором расположена формирующая канавка, и размещен в полости колодки с возможностью расположения выступа в пазу, а амортизирующая фиберглассовая прокладка размещена между теплостойким элементом и дном основной колодки.

5, Устройство ro пп,1 — 4, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что подкладные элементы снабжены уплотнениями, расположенными в выемках, 1779226

А-А

1779226

1779226

6oz 7 фиг. В

25 гв ® ю

Составитель Л. Назарова

Техред М.Моргентал Корректор Н. Ревская

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4202 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5