Способ и система непрерывной формовки прямошовных труб

Авторы патента:


Способ и система непрерывной формовки прямошовных труб
Способ и система непрерывной формовки прямошовных труб
Способ и система непрерывной формовки прямошовных труб
Способ и система непрерывной формовки прямошовных труб
Способ и система непрерывной формовки прямошовных труб
Способ и система непрерывной формовки прямошовных труб
Способ и система непрерывной формовки прямошовных труб

 


Владельцы патента RU 2588902:

СМС Меер ГмбХ (DE)

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу и устройству для непрерывной формовки прямошовных труб из листового материала. Устройство содержит расположенные друг за другом в направлении прохождения обрабатываемого листового материала формовочные узлы, на каждом из которых установлен по меньшей мере один валок. По меньшей мере один из упомянутых формовочных узлов содержит опору валков, на которой установлено по меньшей мере три валка, расположенных друг за другом. Опора установлена свободно на формовочном узле с помощью средства позиционирования, имеющего степень свободы вращательного движения, ось вращения которого параллельна по меньшей мере одной оси вращения валка, установленного на опоре, и/или перпендикулярна направлению прохождения обрабатываемого листового материала относительно валка. Использование изобретения обеспечивает сведение к минимуму или исключение вмятин и других дефектов на конечном продукте. 5 н. и 15 з.п. ф-лы, 15 ил.

 

Область техники, к которой относится предлагаемое изобретение

[01] Предлагаемое изобретение относится к системе для непрерывной формовки прямошовных труб из листового материала, содержащей валковые узлы, расположенные друг за другом в машинном направлении, при этом каждый из упомянутых валковых узлов содержит по меньшей мере один валок; кроме того, предлагаемое изобретение относится к способу непрерывной формовки прямошовных труб из листового материала, при этом упомянутый листовой материал перемещают с прохождением им последовательно нескольких валковых узлов и с надлежащим его изгибанием.

Предпосылки создания предлагаемого изобретения

[02] Способ и система для непрерывной формовки прямошовных труб из листового материала известны, например, из публикации DE 3150382 С2, согласно описываемой в упомянутой публикации технологии на первом валковом узле листовой материал подвергается предварительному изгибанию с приданием его поперечному сечению U-образной формы, после чего с помощью конечных валков последовательного формовочного узла листовому материалу придается конечная форма. Аналогичные способ и система раскрываются в публикациях ЕР 0976468 В1 и ЕР 0250594 В2, в которых предусматривается только один валок на каждый из расположенных один за другим валковых узлов, при этом упомянутые валки могут быть расположены с образованием контура, в каждом случае имеющего определенные границы, и в каждом случае положение валков изменяется от одного валкового узла к другому. В первом положении валковые узлы имеют два валка, расположенные один за другим в машинном направлении, при этом упомянутые валки установлены на валкоопорном элементе, т.е. элементе для опоры валков, свободно, так что для них обеспечена возможность следовать в соответствии с перемещением материала в определенных пределах.

Краткое описание предлагаемого изобретения

[03] Задача, стоящая перед создателями предлагаемого изобретения, состоит в недопущении, насколько это возможно, вмятин и т.п. дефектов на конечном продукте.

[04] Для решения указанной задачи предлагаемым изобретением предусматривается создание систем, которые имеют признаки, указанные в пунктах 1 и 4 формулы изобретения, и способов, которые имеют признаки, указанные в пунктах 6-8 формулы изобретения. Другие обеспечивающие преимущество варианты осуществления предлагаемого изобретения описываются в настоящем описании, а также в зависимых пунктах формулы изобретения. В этой связи предлагаемое изобретение основывается на той фундаментальной предпосылке, что поставленная задача может быть целенаправленно решена путем стабилизации валков как таковых.

[05] Для решения указанной задачи предлагаемым изобретением предусматривается создание системы для непрерывной формовки прямошовных труб из листового материала, имеющей валковые узлы, расположенные друг за другом в машинном направлении, при этом предлагаемая система характеризуется тем, что по меньшей мере один из валковых узлов имеет валкоопорный элемент, на котором установлены по меньшей мере три валка, расположенные друг за другом в машинном направлении, и который свободно установлен на валковом узле, несущем этот валкоопорный элемент, с помощью средства позиционирования валков, степень свободы вращательного движения которого параллельна по меньшей мере одной оси вращения валка, установленного на валкоопорном элементе, и/или перпендикулярна направлению перемещения листового материала относительно по меньшей одного валка, установленного на валкоопорном элементе. При таком решении обеспечивается возможность распределить местное прижимающее давление валков, установленных на валкоопорном элементе, или валков, последовательно воздействующих на листовой материал, насколько возможно равномерно, и, в частности, значительно уменьшить нестабильность. В частности, обеспечивается возможность избежать пиковых значений сил, обусловленных вибрацией и другими факторами нестабильности, и, соответственно, уменьшить вероятность образования вмятин и т.п. дефектов на конечном продукте по сравнению с системой, раскрытой в публикации ЕР 0976468 В1. В этой связи было показано, что коробоватость или другие дефекты неравномерности которые могут присутствовать в подлежащем формовке материале, не усиливаются тремя или большим количеством валков, которые расположены на свободно позиционирующемся валкоопорном элементе, или тремя или большим количеством свободно позиционирующихся валков, потому что два из этих валков стабилизируют друг друга и третий валок, если этот третий валок попадает на коробоватость или другой дефект неравномерности.

[06] В частности, представляется обеспечивающим преимущество такое решение, при котором валкоопорный элемент установлен на формовочном узле с обеспечением вышеуказанной степени свободы вращательного движения. Соответственно, представляется обеспечивающим преимущество такое решение, при котором для упомянутых трех валков, которые последовательно воздействуют на листовой материал, обеспечивается возможность свободного самопроизвольного позиционирования друг относительно друга. Таким образом, для силы качения обеспечивается возможность насколько возможно равномерного распределения по двум валкам, так что сила, прикладываемая к листовому материалу одним из двух валков, может быть минимизирована с минимизацией, тем самым, риска возникновения вмятин.

[07] Свободное позиционирование или свободная установка могут быть осуществлены, например, с использованием шарнирного соединения валкоопорного элемента, а также с помощью гидравлического соединения в виде гидравлических весов.

[08] Таким образом, представляется обеспечивающим преимущество такое решение, при котором двум валкам, которые действуют последовательно, придают направление совместно, потому что при таком решении для них относительно просто обеспечивается свободное позиционирование друг относительно друга.

[09] В этой связи следует подчеркнуть, что термин «формовочный узел» следует понимать как устройство, которое поглощает силы качения и противостоит им, так что положения валков при прокатке до заданной степени поддерживаются. В этой связи, силы качения могут поглощаться элементами строения, в окружении которого находится предлагаемая система, или же, что представляется предпочтительным, эти силы качения могут быть нейтрализованы с помощью соответствующим образом сформированных в виде конца формовочных узлов либо формовочных узлов, замкнутых иным образом.

[10] Возможность свободного позиционирования валкоопорных элементов приводит к тому результату, что при упоминавшемся выше техническом решении, с одной стороны, оси двух валков соединены друг с другом жестко, а с другой стороны, разности сил компенсируются благодаря способности к свободному позиционированию, так что силы качения этих двух валков усредняются и, поэтому, воздействуют на валкоопорный элемент без создания крутящего момента.

[11] Таким образом, предлагаемым изобретением предусматривается также способ непрерывного формования прямошовных труб из листового материала, при котором упомянутый листовой материал последовательно перемещают с прохождением им через несколько формовочных узлов и с соответствующим изгибанием, при этом предлагаемый способ характеризуется тем, что обеспечивают воздействие сил качения по меньшей мере трех валков последовательно на листовой материал (15) так, что они действуют на формовочный узел усредненным образом, и/или обеспечивают свободное позиционирование трех последовательно действующих валков друг относительно друга.

[12] В отличие от предшествующего уровня техники, на котором эта технология применяется в отношении сравнительно больших диаметров получаемых труб, в предлагаемом способе для недопущения воздействия сил качения на листовой материал в точечном режиме с избежанием, тем самым, возникновения вмятин на конечном продукте валки меньшего размера могут быть расположены на близком расстоянии друг за другом, за счет того что три или большее количество валков устанавливают на валкоопорном элементе, или же за счет усреднения сил качения, воздействующих на формовочный узел, так что в конечном счете эти валки создают меньшие напряжения в обрабатываемом листовом материале (имеются в виду местные напряжения в материале), чем те, которые могли бы возникать в случае валков большего размера, при работе которых поверхность текущего поперечного сечения быстро заполняется в чисто пространственном отношении. В частности, обеспечивается также снижение риска вибраций и других проявлений неустойчивости. Такая множественность мер, направленных на одну цель, которая (множественность мер), как представляется, имеет место, вносит такой существенный вклад в повышение равномерности прохождения формовочного процесса, что обеспечивается весьма эффективное предотвращение образования вмятин.

[13] Представляется предпочтительным такое решение, при котором упомянутые два валка, которые последовательно воздействуют на листовой материал, соединены вместе, так что они ведут себя по существу как один валок.

[14] Кроме того, в этой связи следует заметить, что в настоящем описании под термином «машинное направление» понимается усредненное направление прохождения обрабатываемого листового материала через систему. В этой связи машинное направление перпендикулярно поперечному направлению, которое по существу задается поперечным сечением листового материала, который проходит через систему в данный момент времени. Таким образом, выражение «друг за другом (или один за другим) в машинном направлении» следует понимать так, что через некоторый конструктивный узел некоторое поперечное сечение листового материала проходит последовательно.

[15] В такой системе выделяют также направление прохождения обрабатываемого листового материала, которое является не усредненным, а локальным, то есть, в каждом случае определяется для данного места по перемещению любой точки листового материала. Если не учитывать естественных флуктуаций или неравномерности перемещения, которые имеют место при такого рода процессах, направление прохождения обрабатываемого листового материала остается в определенной точке системы постоянным, как только она включена в работу.

[16] Представляется предпочтительным такое решение, при котором три валка, установленные на валкоопорном элементе, располагаются один за другим в направлении прохождения обрабатываемого листового материала, так что по меньшей мере одна точка листового материала, касающаяся первого из двух валков, расположенных друг за другом в машинном направлении, касается также второго из этих валков. Это касание, однако, не обязательно должно иметь место на одной и той же аксиальной высоте этих двух валков, так что валкоопорный элемент может быть расположен с некоторым наклоном по отношению к направлению прохождения обрабатываемого листового материала. Таким образом обеспечивается возможность для еще более равномерного распределения прилагаемой общим валкоопорным элементом силы качения по обрабатываемому листовому материалу.

[17] В этой связи было установлено, что валкоопорный элемент не должен служить несущим элементом для более чем десяти валков, располагающихся один за другим в машинном направлении, или что силы качения от не более чем десяти валков, последовательно воздействующих на листовой материал, должны поглощаться формовочным узлом в усредненном виде, и/или что не более десяти последовательно действующих валков должны свободно позиционироваться друг относительно друга, потому что в ином случае не обеспечивается преимущество от свободного позиционирования валков или от соответствующего усреднения их действия.

[18] Дальнейшее уменьшение риска возникновения вмятин возможно при таком решении, при котором валкоопорный элемент установлен на формовочном узле с помощью средства позиционирования валков с обеспечением степени свободы вращательного движения, перпендикулярной оси расположенного на нем валка, и/или параллельно направлению прохождения обрабатываемого листового материала для валка, ось которого рассматривается. Таким образом, для валков, которые установлены на валкоопорном элементе, обеспечивается возможность позиционирования как можно более оптимальным образом относительно местной кривизны листового материала в поперечном направлении, чтобы тем самым гарантировать также максимально равномерное распределение, которое при таком решении может быть обеспечено.

[19] Упомянутое решение может быть осуществлено, в условиях технологии данного формовочного процесса, очень просто, если валкоопорный элемент, в отношении степени свободы вращательного движения, свободно установлен на формовочном узле перпендикулярно оси валка, установленного на этом валкоопорном элементе, и/или параллельно направлению прохождения обрабатываемого листового материала относительно валка, ось которого рассматривается. При такой свободной установке позиционирование валкоопорного элемента может осуществляться таким образом, что силы, действующие на валки в поперечном сечении, минимизируются, в конечном счете вызывая, тем самым, соответствующую минимизацию локальных сил и, благодаря этому, соответствующее уменьшение риска возникновения вмятин. В этой связи должно быть понятно, что такой вариант осуществления предлагаемого изобретения может быть использован даже независимо от использования валкоопорного элемента для целей автоматического позиционирования валков относительно поперечного сечения листового материала настолько мягко по отношению к материалу, насколько это возможно.

[20] Таким образом, предлагаемая система для непрерывного формования прямошовных труб из листового материала, имеющая формовочные узлы, расположенные один за другим в машинном направлении, на каждом из которых установлен по меньшей мере один валок, обеспечивает преимущество, в такой системе по меньшей мере один из валков свободно установлен на валковом узле с помощью средства позиционирования валков, имеющего степень свободы вращательного движения, перпендикулярную оси валка и/или параллельно направлению прохождения обрабатываемого листового материала относительно валка, ось которого рассматривается, или параллельно направлению прохождения обрабатываемого листового материала относительно валка, установленного на валкоопорном элементе.

[21] Аналогично, предлагаемый способ непрерывного формования прямошовных труб из листового материала обеспечивает преимущество как техническое решение, в котором листовой материал последовательно пропускают через несколько формовочных узлов и подвергают соответствующему изгибанию, при этом предлагаемый способ характеризуется тем, что в каждом формовочном узле по меньшей мере один валок свободно следует за силами качения, которые перпендикулярны оси этого валка или параллельны направлению прохождения обрабатываемого листового материала относительно этого валка.

[22] Возможность свободного позиционирования имеет также то преимущество, что при подходящей конфигурации системы в целом система может быть позиционирована или отрегулирована относительно легко, потому что девиация угла между обрабатываемой заготовкой и валками практически неизбежна по причине относительно сложных деформаций обрабатываемой заготовки при непрерывной формовке бесшовных труб в случае изменения в позиционировании или настройке, в случае жесткого наведения обеспечивается их автоматическое выравнивание в соответствующих пределах как результат возможности свободного позиционирования. Это преимущество уже имеет место в случае возможности свободного позиционирования всего в одном измерении (одна степень свободы), при этом комбинация возможности свободного позиционирования в направлениях, перпендикулярном и параллельном оси валков, или в направлении, перпендикулярном и параллельном направлению прохождения обрабатываемого листового материала (две степени свободы), как описывалось выше, обеспечивает соответствующее накопление преимуществ.

[23] Вышеупомянутые степени свободы вращательного движения могут быть обеспечены с помощью подходящих направляющих или поворотных либо шаровых шарнирных сочленений системы. В этой связи это в целом легче осуществить с точки зрения механики, если упомянутые две степени свободы вращательного движения представлены каждая в отдельном направляющем устройстве или в отдельном поворотном узле. Это сделано особенно просто с точки зрения конструкции с помощью поворотных соединений, снабженных несущими поверхностями в форме круглого кольца, что может быть осуществлено, например, с помощью осевого шарнирного стержня, являющегося несущим элементом для шарнирной головки подвижного компонента, введенного в вилку. В противоположность этому, конструктивная простота имеет недостаток, состоящий в том, что, в зависимости от конкретных условий, ось вращения находится на одной прямой с упомянутым осевым шарнирным стержнем. При таком решении большее число степеней свободы обеспечиваются с помощью подходящих направляющих элементов, например, таких как линейные направляющие, имеющие искривленные рабочие поверхности. Такие решения обеспечивают возможность осуществления значительно более сложных последовательностей движения компонентов друг относительно друга, так что, в частности, ось вращения тоже может выбираться более свободно и, в случае более сложных последовательностей движения, тоже может выбираться смещаемой в зависимости от положения позиционирования компонентов, которые являются подвижными друг относительно друга.

[24] В этой связи следует подчеркнуть, что с точки зрения конструкции представляется допустимым использование как подшипников качения, так и подшипников скольжения.

[25] В зависимости от положения оси вращения вышеуказанных степеней свободы вращательного движения вся конструкция, в отношении поворотного соединения направляющего элемента, может находиться в положении неустойчивого равновесия, так что существует риск того, что, в частности, в случае больших сил качения конструкция потеряет равновесие на уровне направляющего элемента или на уровне поворотного соединения, и спусковым крючком для этого могут послужить, например, неустранимые в процессах такого рода вибрации. Для минимизации этого риска валки могут выбираться таким образом, чтобы, прежде всего, их ширина была больше, чем их диаметр. Создание таких широких валков диаметрально противоречит представлениям, сложившимся на предшествующем уровне техники, когда с целью избежания образования вмятин используются валки как можно большего диаметра, и формовочные узлы находятся в непосредственной гармонии с решением, о котором упоминалось вначале и которое состоит в распределении сил качения по нескольким валкам меньшего размера, которые расположены друг за другом, если есть возможность. Кроме того, такие широкие валки проще расположить друг за другом в направлении прохождения обрабатываемого листового материала, при этом допускается смещение.

[26] В качестве еще одной меры противодействия нестабильности средство позиционирования валков по меньшей мере в одном положении позиционирования может иметь ось вращения, которая реализована на другой стороне листового материала в положении позиционирования средства позиционирования валков по отношению к степеням свободы вращательного движения по отношению к соответствующему валку. Таким образом, валок самопроизвольно стабилизируется, так что неустранимой в такого рода процессах неравномерности перемещения каждый валок в конечном счете может противостоять с сохранением устойчивости.

[27] Должно быть понятно, что реализованная таким образом ось вращения и отношение диаметра к длине каждого валка, о котором говорилось выше, обеспечивают, даже независимо от других признаков предлагаемого изобретения, преимущество для предлагаемого способа или для предлагаемой системы для непрерывной формовки прямошовных труб из листового материала, имеющей формовочные узлы, расположенные друг за другом в машинном направлении, при этом на каждом из упомянутых формовочных узлов установлен по меньшей мере один валок, или имеющей листовой материал перемещают с прохождением им последовательно нескольких валковых узлов и с надлежащим его изгибанием.

[28] Таким образом, преимущество обеспечивается также при таком решении, при котором каждый валок следует за силами качения, которые действуют перпендикулярно его оси вращения и параллельны направлению прохождения обрабатываемого листового материала относительно этого валка, при этом ось вращения реализуется на другой стороне листового материала по отношению к соответствующему валку.

[29] Когда валки воздействуют на обрабатываемый листовой материал последовательно, для реализации преимуществ, о которых говорилось выше, представляется предпочтительным такое решение, при котором в отношении таких двух валков осуществляется ведение по направляющим по меньшей мере в одном положении позиционирования, при этом ось вращения реализуются на другой стороне листового материала по отношению к этим двум валкам, которые действуют последовательно.

[30] Должно быть понятно также, что ось вращения валка, реализованная на другой стороне плоского материала по отношению к этому валку, не обязательно должна быть реализована во всех положениях позиционирования, а также не обязательно для обеих степеней свободы вращательного движения, о которых говорилось ранее. Это зависит, в частности, от других параметров формовочного процесса, таких как силы качения, геометрические параметры валков и ожидаемая неравномерность перемещения обрабатываемого листового материала.

[31] Для повышения равномерности перемещения обрабатываемого листового материала и особенно для повышения устойчивости при свободном позиционировании валков и валкоопорных элементов, может быть предусмотрено средство упругости, которое действует в направлении прохождения обрабатываемого листового материала, или соответствующая подвеска средства позиционирования валков, так что валки или валко-опорные элементы всегда стремятся занять нулевое положение. Для этого могут быть использованы любого рода упругие механические подвески. Однако применение именно механических упругих подвесок не является строгим ограничением, и равным образом для этой цели могут использоваться гидравлические или пневматические средства упругости. При перемене листа обрабатываемого материала при таком решении может быть относительно просто осуществлено беспроблемное введение в систему нового листа обрабатываемого материала.

[32] Должно быть понятно, что характеристики описанных выше и заявленных в пунктах формулы изобретения решений могут при возможности комбинироваться с целью обеспечения соответствующей комбинации преимуществ.

[33] Другие преимущества, цели и свойства предлагаемого изобретения будут объясняться в дальнейшем изложении на иллюстративных примерах его осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи.

Краткое описание прилагаемых чертежей

На фиг. 1 в аксонометрии схематично показана система для непрерывной формовки прямошовных труб согласно первому варианту осуществления предлагаемого изобретения.

На фиг. 2 в аксонометрии схематично показана система для непрерывной формовки прямошовных труб согласно второму варианту осуществления предлагаемого изобретения.

На фиг. 3 в аксонометрии схематично показана система для непрерывной формовки прямошовных труб согласно третьему варианту осуществления предлагаемого изобретения.

На фиг. 4 в аксонометрии показан приспособленный для использования в вышеуказанных системах формовочный узел согласно первому варианту его осуществления.

На фиг. 5 формовочный узел, изображенный на фиг. 4, показан на виде спереди.

На фиг. 6 формовочный узел, изображенный на фиг. 4 и фиг. 5, показан на виде сбоку.

На фиг. 7 формовочный узел, изображенный на фиг. 4, фиг. 5 и фиг. 6, показан на виде сбоку с другой стороны.

На фиг. 8 на виде спереди показан приспособленный для использования в одной из вышеуказанных систем формовочный узел согласно еще одному варианту его осуществления.

На фиг. 9 в аксонометрии (аналогично фиг. 4) показан формовочный узел, изображенный на фиг. 8.

На фиг. 10 формовочный узел, изображенный на фиг. 8 и фиг. 9, показан в аксонометрии с разнесением деталей некоторым образом.

На фиг. 11 формовочный узел, изображенный на фиг. 8, фиг. 9 и фиг. 10, показан в аксонометрии с разнесением деталей еще одним образом.

На фиг. 12 в аксонометрии показан приспособленный для использования в одной из вышеуказанных систем формовочный узел согласно еще одному варианту осуществления изобретения.

На фиг. 13 формовочный узел, изображенный на фиг. 12, показан в аксонометрии в другом аспекте.

На фиг. 14 формовочный узел, изображенный на фиг. 12 и фиг. 13, показан на виде сбоку.

На фиг. 15 формовочный узел, изображенный на фиг. 12, фиг. 13 и фиг. 14, показан с разнесением деталей.

Подробное описание предлагаемого изобретения

[34] В иллюстрируемых на прилагаемых чертежах фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3 системах для непрерывной формовки прямошовных труб 10 из листового материала 15 несколько формовочных узлов 45 (пронумерованы только некоторые из них, для примера, остальные схематично представлены в виде фиксированных цилиндров, не снабженных отдельными обозначениями) расположены друг за другом в машинном направлении 31, так что каждое поперечное сечение листового материала 15 последовательно проходит через каждый из формовочных узлов 45. Формовочные узлы 45 содержат валки 40, которые установлены на соответствующих валкоопорных элементах 48, при этом на фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3 во избежание загромождения чертежей показана только часть валков, необходимых для формовки. В частности, во избежание загромождения чертежей на фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3 не показаны валки 40, валкоопорные элементы 48 и формовочные узлы 45, установленные в системе с правой стороны, потому что в конечном счете относительно валков 40, валкоопорных элементов 48 и формовочных узлов 45, которые установлены на левой стороне системы, они в целом образуют зеркальную картину. Должно быть понятно, что в каждом варианте осуществления предлагаемого изобретения размещение валков 40 осуществлено в соответствии со свойствами обрабатываемого материала и в соответствии с требуемым радиусом изгиба.

[35] Как можно непосредственно видеть, система, изображенная на фиг. 1, имеет два валкоопорных элемента 48, которые расположены по соседству друг с другом, будучи снабжены валками 40, которые воздействуют на ту сторону листового материала 15, которая должна оказаться внутри прямошовной трубы 10 по завершении формовочного процесса. В отличие от этого, система, изображенная на фиг. 2, имеет только один такой узел, а система, изображенная на фиг. 3, не имеет ни одного такого узла.

[36] В этой связи должно быть понятно, что подходящие системы или узлы могут выбираться в соответствии со свойствами обрабатываемого листового материала 15, а также в зависимости от размеров формуемой прямошовной трубы 10, при этом возможны также решения, в которых комбинируются конструктивные узлы систем, изображенных на фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3.

[37] Кроме того, должно быть понятно также, что прямошовная труба 10 может последовательно подаваться для дальнейшей обработки, в частности, для сваривания шва, который после формовки пока что остается открытым.

[38] Машинное направление 31 в конечном счете представляет собой приблизительно усредненное направление прохождения обрабатываемого листового материала 15 через систему, и тем самым для поперечного сечения этого обрабатываемого листового материала в результате формовочного процесса обеспечивается в конечном счете последовательное прохождение через формовочные узлы 45 и валки 40. Однако отдельные точки такого поперечного сечения обрабатываемого листового материала будут иметь разные направления 32 прохождения обрабатываемого листового материала - в соответствии с процессом изгибания, при этом можно предположить, что помимо вариаций, обусловленных формовочным процессом, каждая материальная точка обрабатываемого листового материала 15, которая в смысле поперечного сечения расположена на той же системной высоте идентичном образом, тоже будет иметь то же самое направление 32 прохождения обрабатываемого листового материала. Там, где валки 40 вступают в контакт с обрабатываемым листовым материалом 15, направление 32 прохождения обрабатываемого листового материала для каждого из этих валков 40 или у каждого из этих валков 40 следует прямо. Соответствующее направление 32 прохождения обрабатываемого листового материала показано также на фиг. 4, фиг. 6, фиг. 7 и фиг. 10.

[39] Каждый из формовочных узлов, в подробностях изображенных на прилагаемых чертежах с фиг. 4 по фиг. 11, содержит четыре валка 40, которые установлены на общем валкоопорном элементе 48. Таким образом, силы качения, которые действуют на валкоопорный элемент 48, распределяются на четыре валка 40, которые установлены на этом валкоопорном элементе 48, в результате чего эти силы поглощаются обрабатываемым листовым материалом 15 через относительно большую площадь.

[40] Каждый из двух вариантов формовочного узла, которые иллюстрируются на прилагаемых чертежах с фиг. 4 по фиг. 11, может быть использован в системах, изображенных на фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3, при этом представляется предпочтительным такое решение, при котором формовочный узел, изображенный на прилагаемых чертежах с фиг. 4 по фиг. 7, кажется особенно подходящим для боковых формовочных узлов, которые воздействуют на обрабатываемый листовой материал 15 с той стороны последнего, которая впоследствии окажется снаружи прямошовной трубы, потому что эти формовочные узлы уже сами по себе прокатываются относительно стабильно, и вероятность бокового отклонения в каком-либо из соединений относительно невелика. Иначе обстоит с этим в случае формовочных узлов, которые воздействуют на ту сторону обрабатываемого листового материала 15, которая впоследствии окажется внутри прямошовной трубы 10. Эти валки при их прокатывании часто оказываются в состоянии неустойчивого равновесия и склонны к боковому отклонению, особенно если силы качения становятся слишком большими, или если возникают присущие такого рода процессу вибрации. Что касается формовочного узла, изображенного на прилагаемых чертежах с фиг. 8 по фиг. 11, то он представляется более подходящим для таких случаев. В этой связи должно быть понятно, что, в зависимости от конкретных требований, формовочные узлы, изображенные соответственно на прилагаемых чертежах с фиг. 8 по фиг. 11 и на прилагаемых чертежах с фиг. 4 по фиг. 7, могут использоваться по-разному. В частности, должно быть понятно, что в других вариантах осуществления предлагаемого изобретения эти формовочные узлы могут комбинироваться с другими формовочными узлами, и что системы, изображенные на фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3, также могут быть снабжены другими формовочными узлами, в частности, разумеется, другими формовочными узлами, обладающими характеристиками, заявленными в формуле изобретения.

[41] В этой связи в формовочных узлах, изображенных на прилагаемых чертежах с фиг. 4 по фиг. 7, валки 40 с помощью вилки 52 средства позиционирования 50 валков соединены с формовочным узлом 45, который имеет цилиндр (не снабжен отдельным ссылочным обозначением), в который упомянутая вилка 52 вставлена с помощью поршня (не показан). Таким образом, вилка 52 каждого отдельного валкоопорного элемента 48 может быть установлена параллельно цилиндру или поршню, положение которых настроено в направлении центра системы, и благодаря такому решению обеспечивается очень точное позиционирование валкоопорного элемента 48 и, следовательно, валков 40. В этой связи возможно также, в частности, в некотором специальном варианте осуществления предлагаемого изобретения, соединение этих цилиндров друг с другом, всех вместе или группами, с выравниванием давления, так что прижимающее давление, действующее на все валкоопорные элементы, будет одинаковым. Однако последний признак не обязательно должен быть обеспечен таким путем. Вместо этого возможно также такое решение, при котором все вилки 52 или по меньшей мере две из них расположены на одной стороне системы, иначе говоря, по меньшей мере две вилки 52 на правой стороне системы или по меньшей мере две вилки 52 на левой стороне системы или две вилки 52 в средней части системы, прямо на общем валкоопорном элементе, который, в свою очередь, может быть позиционирован с помощью подходящего средства позиционирования, такого как, например, поршневая пара (поршень и цилиндр), при этом такое позиционирование может быть осуществлено по заданной траектории, или же, например, с помощью двух или большего количества поршневых пар, также в отношении углов позиционирования, как перпендикулярно, так и параллельно машинному направлению 31, или же путем изменения наклона относительно некоторой оси, параллельной машинному направлению 31.

[42] На каждой вилке 52 установлен промежуточный опорный элемент 54, в иллюстративном примере осуществления формовочного узла, изображенного на прилагаемых чертежах с фиг. 4 по фиг. 7, это осуществлено через посредство шпильки шарнирного соединения 57, а в иллюстративном примере осуществления формовочного узла, изображенного на прилагаемых чертежах с фиг. 8 по фиг. 11, это осуществлено с помощью поворотных ведущих поверхностей 58, которые выполнены как на вилке 52, так и на упомянутом промежуточном опорном элементе 54, а также с помощью иммобилизующего звена 59 (см. фиг. 8), которое выполнено с возможностью перемещения по направляющей канавке (не снабжена отдельным ссылочным обозначением) таким образом, что обеспечивается прикрепление промежуточного опорного элемента 54 к вилке 52.

[43] Как можно непосредственно видеть, упомянутая шпилька шарнирного соединения 57 обеспечивает для промежуточного опорного элемента 54 и модулей, которые на нем установлены, ось вращения 35, которая находится на одной прямой со шпилькой шарнирного соединения 57. В зависимости от кривизны упомянутых двух поворотных направляющих поверхностей 58, которые выполнены на вилке 52 и промежуточном опорном элементе 54 (в иллюстративном примере осуществления формовочного узла, изображенного на прилагаемых чертежах с фиг. 8 по фиг. 11), ось вращения 35 в этом варианте осуществления формовочного узла может быть смещаемой в относительно широких пределах. Результатом такого решения является то, что в варианте осуществления формовочного узла, изображенного на прилагаемых чертежах с фиг. 8 по фиг. 11, есть степень свободы вращательного движения 33, которая представлена на другой стороне обрабатываемого листового материала 15, как это можно непосредственно видеть на фиг. 8 и фиг. 9, так что при таком решении гарантируется устойчивое равновесие соответствующего поворотного соединения. Как можно особенно ясно видеть на фиг. 9, степень свободы вращательного движения 33 проходит параллельно по меньшей мере одной оси вращения 41 валков 40, которые установлены на валкоопорном элементе 48, или перпендикулярно направлению 32 прохождения обрабатываемого листового материала относительно валков 40, к которым относится это направление 32 прохождения обрабатываемого листового материала.

[44] Степень свободы вращательного движения 33 шарнирного соединения, расположенного между вилкой 52 и промежуточным опорным элементом 54 в иллюстративном примере осуществления формовочного узла, изображенного на прилагаемых чертежах с фиг. 4 по фиг. 7, тоже проходит параллельно по меньшей мере одной оси вращения 41 валка 40, установленного на валкоопорном элементе 48, если валкоопорный элемент 48 ориентирован соответствующим образом. В этой связи следует пояснить, что в целом вышеуказанная параллельность может быть осуществлена, дополняющим образом, тем, что упомянутая степень свободы вращательного движения 33 должна быть ориентирована перпендикулярно направлению 32 прохождения обрабатываемого листового материала относительно по меньшей мере одного валка 40, установленного на валкоопорном элементе 48.

[45] Валкоопорный элемент 48 установлен на промежуточном опорном элементе 54 с помощью поворотных направляющих поверхностей 58 (на прилагаемых чертежах с фиг. 4 по фиг. 7 они не показаны достаточно выражено), при этом прикрепление осуществлено с помощью боковых пластин 56 на лицевой стороне.

[46] В этой связи в упомянутых боковых пластинах 56, имеющихся в иллюстративном примере осуществления формовочного узла, изображенного на прилагаемых чертежах с фиг. 4 по фиг. 7, расположена поворотная шпилька (не снабжена ссылочным обозначением), с помощью которой осуществляется закрепление валкоопорного элемента 48 в промежуточном опорном элементе 54 и задается ось вращения 35 со степенью свободы вращательного движения 34, и эта ось вращения ориентирована параллельно направлению 32 прохождения обрабатываемого листового материала у валков 40. В этой связи силы качения валков 40, которые действуют последовательно на обрабатываемый листовой материал 15, передаются с помощью поворотных ведущих поверхностей между валкоопорным элементом 48 и промежуточным поворотным элементом 54, и только малая часть этих сил поглощается упомянутой поворотной шпилькой. Как можно непосредственно видеть, ось вращения 35 со степенью свободы вращательного движения 34, лежит на той же стороне обрабатываемого листового материала 15, где расположены валки 40. Верно, что такое решение может привести к несколько более неустойчивому равновесию, когда силы качения действуют на этот формовочный узел. Однако это терпимо, если случается, в зависимости от выбора величины сил качения и размеров валков.

[47] В иллюстративном примере осуществления формовочного узла, изображенного на прилагаемых чертежах с фиг. 8 по фиг. 11, валкоопорный элемент 48 тоже установлен на промежуточном опорном элементе 54 с помощью поворотных ведущих поверхностей 58, при этом в рассматриваемом варианте осуществления формовочного узла боковые пластины 56 снабжены иммобилизующими звеньями 59, которые проходят по соответствующим направляющим канавкам (не снабжены отдельными ссылочными обозначениями) и удерживают валкоопорный элемент 48 в его положении на поворотной ведущей поверхности 58 промежуточного опорного элемента 54. В этой связи поворотные ведущие поверхности 58 и ведущая дорожка упомянутого иммобилизующего звена 59 может свободно выбираться в широких пределах, так что в рассматриваемом варианте осуществления формовочного узла ось вращения 35 со степенью свободы вращательного движения 34 может находиться, по отношению к валкам 40, с другой стороны обрабатываемого листового материала 15. Должно быть понятно, что при определенных условиях в варианте осуществления формовочного узла, проиллюстрированном на прилагаемых чертежах с фиг. 8 по фиг. 11, оси вращения 35 могут оказываться внутри обрабатываемого листового материала 15 или на той же его стороне, что и валки 40, если это возможно в условиях осуществления способа или если это действительно необходимо. Однако выбранный вариант осуществления поворотных ведущих поверхностей 58 обеспечивает чрезвычайно устойчивое равновесие, когда формовочный узел, изображенный на прилагаемых чертежах с фиг. 8 по фиг. 11, находится под нагрузкой.

[48] Как можно непосредственно видеть, в рассматриваемом варианте осуществления формовочного узла ось вращения 35 со степенью свободы вращательного движения 34 ориентирована также параллельно направлению 32 прохождения обрабатываемого листового материала.

[49] Должно быть понятно, что каждый промежуточный опорный элемент 54 и/или каждый валкоопорный элемент 48 может быть легко смещен с помощью подходящего средства упругости, которое обеспечивает, например, возвратное оттягивание его в нейтральное положение, таким образом, что они стремятся упруго отойти назад в соответствующее нейтральное положение. В качестве такого средства упругости могут быть использованы, например, механические пружины, которые действуют в направлении, параллельном направлению наведения. Аналогично, для обеспечения соответствующего поведения при позиционировании на промежуточный опорный элемент могут действовать прижимные пружины или также гидравлические или пневматические устройства, установленные, например, спереди и сзади.

[50] Формовочный узел, изображенный на прилагаемых чертежах с фиг. 12 по фиг. 15, по существу соответствует формовочному узлу, который изображен на прилагаемых чертежах с фиг. 4 по фиг. 7, и тоже может быть использован в системах, изображенных на прилагаемых чертежах с фиг. 1 по фиг. 3. Чтобы избежать повторения, далее не будут даваться пояснения в отношении идентичных модулей, и в этой части будут делаться отсылки к пояснениям, которые даны выше в отношении формовочного узла, изображенного на прилагаемых чертежах с фиг. 4 по фиг. 7.

[51] В отличие от формовочного узла, изображенного на прилагаемых чертежах с фиг. 4 по фиг. 7, формовочный узел, иллюстрируемый на прилагаемых чертежах с фиг. 12 по фиг. 15, дополнительно снабжен расположенными на этом формовочном узле 45 двумя выступами 62, с которыми взаимодействуют элементы упругости 64, которые, в свою очередь, воздействуют на промежуточный опорный элемент 54. Как можно непосредственно видеть на чертежах, упомянутые выступы 62 ориентированы в соответствии с ориентацией промежуточного опорного элемента 54 по обе стороны вилки 52, так что последняя обеспечивает для валкооопорного элемента 48 стремление к нулевому положению по отношению к степени свободы вращательного движения 33 (не показана на прилагаемых чертежах от фиг. 12 по фиг. 15, но соответствует тому, что в этом отношении представлено на прилагаемых чертежах с фиг. 4 по фиг. 7) вокруг связанной с этим оси вращения 35 (не показана на прилагаемых чертежах от фиг. 12 по фиг. 15, но соответствует тому, что в этом отношении представлено на прилагаемых чертежах с фиг. 4 по фиг. 7), так что валкоопорный элемент 48 принимает относительно упомянутой степени свободы вращательного движения 33 определенное положение даже в ненапряженном состоянии.

[52] Однако такие средства упругости 60 могут быть реализованы различным образом,- это могут быть, например, плоские спиральные пружины, пневматические средства упругости или устройства другого рода, обладающие свойством обеспечивать возвращение в исходное состояние после снятия нагрузки, и тоже могут быть применены в отношении степени свободы вращательного движения 34. Должно быть понятно, что соответствующие средства упругости 60 могут быть использованы также в формовочном узле, изображенном на прилагаемых чертежах с фиг. 8 по фиг. 11.

Перечень использованных в заявке ссылочных обозначений:

10 - труба

15 - листовой материал

31 - машинное направление

32 - направление прохождения обрабатываемого листового материала

33 - степень свободы вращательного движения

34 - степень свободы вращательного движения

35 - ось вращения

40 - валок

41 - ось вращения валка

45 - формовочный узел

48 - валкоопорный элемент

50 - средство позиционирования валков

52 - вилка

54 - промежуточный опорный элемент

56 - боковая пластина

57 - шпилька шарнирного соединения

58 - поворотная ведущая поверхность

59 - иммобилизующее звено

60 - средство упругости

62 - выступ

64 - элемент упругости

1. Устройство для непрерывной формовки прямошовных труб (10) из листового материала (15), содержащее расположенные друг за другом в направлении (32) прохождения обрабатываемого листового материала (15) формовочные узлы (45), на каждом из которых установлен по меньшей мере один валок (40), при этом по меньшей мере один из упомянутых формовочных узлов (45) содержит опору (48) валков, на которой установлено по меньшей мере три валка (40), расположенных друг за другом в направлении (32) прохождения листового материала (15), и которая установлена свободно на формовочном узле (45) с помощью средства позиционирования (50), имеющего степень свободы вращательного движения (33), ось вращения которого параллельна по меньшей мере одной оси вращения (41) валка (40), установленного на опоре (48) валков, и/или перпендикулярна направлению (32) прохождения обрабатываемого листового материала (15) относительно валка (40), установленного на опоре (48) валков.

2. Устройство по п. 1, в котором упомянутая опора (48) валков расположена на формовочном узле (45) с помощью средства позиционирования (50), имеющего степень свободы вращательного движения (34), ось вращения которого перпендикулярна оси вращения (41) валка (40), установленного на опоре (48) валков, и/или параллельна направлению (32) прохождения обрабатываемого листового материала (15) относительно валка (40).

3. Устройство по п. 1 или 2, в котором упомянутое средство позиционирования (50) имеет ось вращения (35), которая находится на противоположной стороне обрабатываемого листового материала (15) по отношению к соответствующему валку (40) по меньшей мере в одном положении позиционирования.

4. Устройство по п. 1 или 2, в котором на упомянутой опоре (48) валков установлено не более десяти валков (40), расположенных один за другим в направлении (32) прохождения обрабатываемого листового материала (15).

5. Устройство для непрерывной формовки прямошовных труб (10) из листового материала (15), содержащее формовочные узлы (45), расположенные друг за другом в направлении (32) прохождения обрабатываемого листового материала (15), при этом на каждом формовочном узле (45) установлен по меньшей мере один валок (40), причем по меньшей мере один из валков (40) свободно установлен на формовочном узле (45), служащем в качестве несущего элемента для упомянутого валка (40), с помощью средства позиционирования (50), имеющего степень свободы вращательного движения (34), ось вращения которого перпендикулярна оси вращения (41) валка (40) и/или параллельна направлению (32) прохождения обрабатываемого листового материала (15) по отношению к валку (40) с упомянутой осью вращения (41), при этом упомянутое средство позиционирования (50) имеет ось вращения (35), расположенную на противоположной стороне обрабатываемого листового материала (15) по отношению к соответствующему валку (40) по меньшей мере в одном положении позиционирования.

6. Устройство по п. 5, в котором упомянутые средства позиционирования (50) установлены на элементах упругости в направлении перемещения.

7. Устройство по п. 5 или 6, в котором длина упомянутого по меньшей мере одного валка (40) больше, чем половина его диаметра, в частности больше его диаметра.

8. Устройство по п. 1 или 2, в котором упомянутое средство позиционирования (50) подпружинено в направлении перемещения.

9. Устройство по п. 1 или 2, в котором длина упомянутого по меньшей мере одного валка (40) больше, чем половина его диаметра, в частности больше его диаметра.

10. Устройство по п. 3, в котором на упомянутой опоре (48) валков установлено не более десяти валков (40), расположенных один за другим в направлении (32) прохождения обрабатываемого листового материала (15).

11. Устройство по п. 8, в котором на упомянутой опоре (48) валков установлено не более десяти валков (40), расположенных один за другим в направлении (32) прохождения обрабатываемого листового материала (15).

12. Устройство по п. 9, в котором на упомянутой опоре (48) валков установлено не более десяти валков (40), расположенных один за другим в направлении (32) прохождения обрабатываемого листового материала (15).

13. Способ непрерывной формовки прямошовных труб (10) из листового материала (15), включающий последовательное перемещение упомянутого листового материала (15) через несколько формовочных узлов (45) с соответствующим изгибанием, при этом обеспечивают последовательное воздействие сил качения по меньшей мере трех валков (40) на листовой материал (15) с возможностью их усредненного воздействия на формовочный узел (45) и/или обеспечивают свободное позиционирование трех последовательно действующих валков (40) друг относительно друга.

14. Способ по п. 13, в котором обеспечивают воздействие сил качения не более десяти валков (40) последовательно на листовой материал (15) с возможностью их усредненного воздействия на формовочный узел (45) и/или обеспечивают свободное позиционирование не более десяти последовательно действующих валков (40) друг относительно друга.

15. Способ по п. 13 или 14, в котором для двух последовательно действующих валков (40), свободно позиционирующихся друг относительно друга, обеспечивают совместное приведение в действие по меньшей мере в одном положении позиционирования, при этом ось вращения (35) упомянутого средства позиционирования (50) находится на противоположной стороне обрабатываемого листового материала (15) по отношению к упомянутым двум последовательно действующим валкам (40).

16. Способ по п. 13 или 14, в котором для валка (40) обеспечивают следование воздействию сил качения в каждом случае перпендикулярно его оси вращения (41) и параллельно направлению (32) прохождения обрабатываемого листового материала относительно валка (40) по меньшей мере в одном положении позиционирования, при этом ось вращения (35) упомянутого средства позиционирования (50) находится на противоположной стороне листового материала (15) по отношению к соответствующему валку (40).

17. Способ по п. 15, в котором для валка (40) обеспечивают следование воздействию сил качения в каждом случае перпендикулярно его оси вращения (41) и параллельно направлению (32) прохождения обрабатываемого листового материала относительно валка (40) по меньшей мере в одном положении позиционирования, при этом ось вращения (35) упомянутого средства позиционирования (50) находится на противоположной стороне листового материала (15) по отношению к соответствующему валку (40).

18. Способ непрерывной формовки прямошовных труб (10) из листового материала (15), включающий последовательное перемещение упомянутого листового материала (15) через несколько формовочных узлов (45) с соответствующим изгибанием, при этом обеспечивают свободное позиционирование друг относительно друга двух последовательно действующих валков (40) и их совместное приведение в действие по меньшей мере в одном положении позиционирования, при этом ось вращения (35) упомянутого средства позиционирования (50) находится на противоположной стороне обрабатываемого листового материала (15) по отношению к упомянутым двум последовательно действующим валкам (40).

19. Способ по п. 18, в котором для валка (40) обеспечивают следование воздействию сил качения в каждом случае перпендикулярно его оси вращения (41) и параллельно направлению (32) прохождения обрабатываемого листового материала относительно этого валка (40) по меньшей мере в одном положении позиционирования, при этом ось вращения (35) упомянутого средства позиционирования (50) находится на другой стороне листового материала (15) по отношению к соответствующему валку (40).

20. Способ непрерывной формовки прямошовных труб (10) из листового материала (15), включающий последовательное перемещение упомянутого листового материала (15) через несколько формовочных узлов (45) с соответствующим изгибанием, при этом по меньшей мере для одного валка (40) обеспечивают свободное следование воздействию сил качения перпендикулярно его оси вращения (41) и/или параллельно направлению (32) прохождения обрабатываемого листового материала относительно этого валка (40) по меньшей мере в одном положении позиционирования, при этом ось вращения (35) упомянутого средства позиционирования (50) находится на противоположной стороне обрабатываемого листового материала (15) по отношению к соответствующему валку (40).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к оборудованию для изготовления труб с требуемой ударной вязкостью сварного шва, таких как трубы для нефтяных скважин или труб с требуемой прочностью сварного шва, таких как обсадные трубы для нефтяных скважин.

Изобретение относится к трубо- электросварочному производству, в частности к способам измерения продольных деформаций в трубной заготовке, и может быть использовано пр изготовлении прямошовных труб в метгшлургической промышленности и тяжелом машиностроении.
Наверх