Устройство для сварки неповоротных стыков труб

 

Изобретение относится к сварке, а именно к конструкции устройств для сварки неповоротных стыков труб, и может быть использовано в химической, энергетической и других отраслях машиностроения для сварки монтажных стыков неплавящимся электродом в среде защитных газов. Цель изобретения - повышение производительности за счет сокращения времени монтажа устройства на трубе перед сваркой и демонтажа после сварки. Устройство содержит разъемный корпус 1 с механизмом 2 разъема. Механизм 2 имеет винт 35, по концам которого выполнены резьбовые участки, разделенные участком без резьбы. Устройство содержит также модуль зажима трубы 37 и модули 3-5 перемещения по осям X, Y, Z. Внутри корпуса 1 размещена шестерня-планшайба со сварочным электродом. Привод модулей перемещений и вращение шестерни-планшайбы осуществляют с помощью гибких валов 7. 6 з.п. ф-лы, 11 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4281290/25-27 (22) 13.07.87 (46) 07.09.89. Бюл. № 33 (72) В. А. Анкудинов (53) 621.791.75.037 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 519304, кл. В 23 К 31/06, 1973.

Патент США № 3649799, кл. 219 — 60, 1972. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВАРКИ НЕПОВОРОТНЫХ СТЫКОВ ТРУБ (57) Изобретение относится к сварке, а именно к конструкции устройств для сварки неповоротных стыков труб, и может быть использовано в химической, энергетической и других отраслях машиностроения для сварки монтажных стыков неплавя„„Я0„„1505728 А1

B 23 К 31)06, В 27 К 37(02

2 щимся электродом в среде защитных газов.

Цель изобретения — повышение производительности за счет сокращения времени монтажа устройства на трубе перед сваркой и демонтажа после сварки. Устройство содержит разъемный корпус 1 с механизмом 2 разъема. Механизм 2 имеет винт

35, по концам которого выполнены резьбовые участки, разделенные участком без резьбы. Устройство содержит также модуль зажима трубы 37 и модули 3 — 5 перемещения по осям Х, У, Z. Внутри корпуса

1 размещена шестерня-планшайба со сварочным электродом. Привод модулей перемещений и вращение шестерни-планшайбы осуществляют с помощью гибких валов 7.

6 з.п. ф-лы, 11 ил.

1505728

Изобретение относится к сварке, а именно к конструкции устройств для сварки неповоротных стыков труб, и может быть использовано в химической, энергетической и других отраслях машиностроения для сварки тайных стыков неплавящимся электродом в среде защитных газов.

Целью изобретения является повышение производительности за счет сокращения времени монтажа устройства на трубе перед сваркой и демонтажа после сварки.

На фиг. 1 представлено устройство, общий вид; на фиг. 2 — блок привода, общий вид; на фиг. 3 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 4 — сечение Б Б на фиг. 3; на фиг. 5 — направляющие и шестерни-планшайбы; на фиг. 6 — сечение В-В на фиг. 1, часть шестерни-план шайбы с электродом; на фиг. 7 — сечение Г Г на фиг. 6; на фиг. 8 — модуль зажима свариваемых труб, общий вид; на фиг. 9 — сечение Д-Д на фиг. 8; на фиг. 10 — ходовой винт механизма разъема, общий вид; на фиг, 11— сечение E-E на фиг. 1.

Устройство содержит корпус 1, механизм

2 разьема корпуса, модуль 3 перемещения электрода по оси Х, модуль 4 перемещения электрода по оси У, модуль 5 перемещения электрода по оси Z, модуль 6 зажима свариваемых труб, гибкие валы 7 и блок 8 приводов. Устройство также включает в себя блок управления приводами и источником сварочного тока (не показаны).

Модуль 3 перемещения по оси Х кинематически связан с корпусом 1, модуль 4 перемегцения по оси У вЂ” — с модулем 3 перемещения по оси Х, а модуль 5 перемещения до оси Z — с модулем 4 перемещения по оси У. Механизм 2 разъема корпуса 1 установлен на корпусе и крепится к нему винтами.

Модули 3 — 5 выполнены в виде механизмов винт — гайка и приводятся в движение через гибкие валы 7 приводами 8, установленными в корпу се 9 сотовой конструкции (с числом ячеек, соответствующим числу приводов).

Корпус 1 выполнен в виде разьемного в двух плоскостях модуля 10, внутри которого размегцены сварочная шестерня-планшайба 11 и ведущая шестерня 12 с заглушкой 13. Ведущая шестерня 12 приводится во вращение через гибкий вал 7 и имеет систему радиальных и кольцевых отверстий

14 для подвода защитного газа.

Модуль 10 включает в себя разъемные части корпуса 1: основную 15 и дополнительную 16, перемещаемых друг относительно друга посредством механизма 2 разъема. Основная часть 15 имеет систему

17 подвода охлаждающей жидкости (штуцера не показаны) . Внутренняя поверхность модуля 10, относительно которой вращается шестерня-планшайба 11, имеет коль45

55

1О

4 цевые направляющие 18, выполненные в виде усеченного конуса.

Направляющие 18 и внутренняя поверхность сварочной планшайбы 11 могут быть выполнены из теплостойкого электроизоляционного материала. Электроизоляторы 18 и 19 соединяются соответственно с частями

15 и 16 корпуса и планшайбой 11 посредством теплостойкого клея или цемента. PIecтерня-планшайба 11 имеет отверстие-сопло

20, отверстия 21 для подачи защитного газа в сопло 20, сварочный электрод 22, пластинчатую пружину 23, винт 24 для крепления электрода в шестерне-планшайбе 11, винты 25 для крепления пластинчатой пружины 23 на шестерне-планшайбе 11.

Модуль 6 зажима свариваемых труб содержит механизм разъема типа винт— гайка (неприводной) и включает две разьемные части 26 и 27, винт 28 (ходовой), винты 29 и пружину 30.

Ходовой винт 28 имеет два участка 31 с резьбой и участок 32 свободного хода без резьбы, размещенный между участками 31.

Длина участка свободного хода определяется по форму Jlp l )дмакс, где Дмакс максимально возможный диаметр свариваемых труб. В части 26 модуля выполнено резьбовое отверстие.

Верхняя и нижняя части зажима имеют изоляционные вставки 33 и 34. Электроизолятор 34 крепится к корпусу модуля

5 перемещения по оси Z. Вставки 33 могут быть выполнены сменными для различных диаметров свариваемых труб.

Механизм 2 разъема корпуса 1 снабжен винтом 35, аналогичным по конструкции винту 28.

Устройство также содержит (фиг. 1) редуктор 36 и свариваемую трубу 37, а блок привода (фиг. 2) — штуцер 38 для подвода защитного газа в оболочку гибкого вала, которая герметично соединена с соответствующими органами корпуса посредством полого винта 39 (фиг. 11).

Модуль 10 служит для подвода сварочного тока и защитного газа к электроду

22 и для вращения электрода со сварочной скоростью относительно трубы 37.

Сварочный ток подводится к модулю

10 и через пластинчатую пружину 23 и шестерню-планшайбу 11 — к сварочному электроду 22.

Газоподвод осуществляется через гибкий шланг и веду|цую шестерню 12 через систему отверстий 14 и далее через систему отверстий 21 к электроду 22. Кроме того, защитный газ может проникать по зазору между кольцевыми направляющими модуля 10 и шестерней-планшайбой 11.

Шестерня-планшайба 11 выполнена разъемной и имеет проточку между зубьями. Ма15

5 териал планшайбы — бронза или латунь.

Материал модуля 10 — нержавеющая сталь или немагнитный сплав. Модуль 10 может быть выполнен также из теплостойкого пластика с токоподводяшим кольцом (этот вариант не показан) . Ведушая шестерня 12 изготовлена из стали и установлена в подшипнике скольжения (не показан). Заглушка 13 обеспечивает герметичность модуля 10 (за исключением выходных отверстий, концентричных свариваемой трубе, сопла и зазора между кольцевыми направляющими 18 и шестернейпланшайбой 11). Электрод 22 вольфрамовый диаметром 2 — 3 мм закрепляется в шестерне

11 винтом 24. Модуль 10 — водоохлаждаемый и имеет отверстия 17 для подвода и слива воды.

Механизм 2 разъема корпуса 1 служит для разъема корпуса и для разъема шестерни-планшайбы 11 при установке свариваемых труб внутрь планшайбы и выполнен в виде механизма винт †гай аналогично модулю 6 зажима свариваемых труб.

Модули 3 — 5 перемешения электрода по трем осям служат для автоматичес кого центрирования корпуса 1 относительно оси трубы (модули 4 и 5) и для настройки электрода на стык и колебаний поперек стыка (модуль 3). Модули 3 — 5 имеют аналогичную конструкцию и выполнены в виде приводных механизмов винт — гайка. Величина перемещений составляет +-15 мм по каждой оси.

Модуль 6 зажима свариваемых труб выполнен в виде механизма винт — гайка аналогично механизму 2. Невыпадающий ходовой винт 38 модуля 6 имеет два участка резьбы 31, разделенные участком 32 без резьбы, что обеспечивает быстрое открывание зажима при установке трубы, фиксацию верхней части 27 зажима в раскрытом положении, фиксацию верхней части

27 в закрытом положении и создание усилия зажима.

Для облегчения предварительной установки трубы в зажиме нижняя часть 26 зажима подпружинена относительно верхней части 27.

Модуль 8 приводов служит для передачи движения посредством гибких валов 7 с двигателей на соответствующие приводные элементы.

Двигатели приводов шаговые и размещаются в корпусе 9, имеющем 4 ячейки по числу приводов. Через ячейку, в которой установлен двигатель врашения шестернипланшайбы, осуществляется подвод защитного газа (аргона через штуцер 39 от баллона или рампы). Гибкий вал 7 при необходимости может быть снабжен на выходе редуктором 36 или конической передачей (фиг. 1).

Блок управления служит для управления приводами и источником сварочного

05728

5

6 гока, включает в себя контроллер шаговых двигателей и контроллер режима сварки (не показаны) .

В качестве контроллера режима сварки может быть использован блок управления источником питания, обеспечивающий импульсный режим сварки и плавное снижение тока при заварке кратера. Контроллер шаговых приводов может быть выполнен по известной схеме.

Устройство работает следующим образом.

Перед сваркой прихватывают собранные трубы, после чего устанавливают их внутри модуля 0 и закрепляют посредством модуля 6 зажима. Модуль 10 корпуса 1 закрывают с помошью винта 35 механизмов 2 и включают на пульте управления кнопку

«Сварка», после чего начинается автоматический режим работы устройства.

Защитный газ (аргон) поступает через гибкий шланг и через систему 14 отверстий ведущей шестерни 12 в проточку между зубьями шестерен !1 и 12 и далее по кольцевому зазору через отверстия 21 в шестерне-планшайбе 11 попадает в сопло 20, создавая защиту электрода и стабилизируя горение дуги между электродом 22 и изделием 37. Кроме того, защитный газ проникает в зазор между торцовыми поверхностями шестерен и модуля 10. При такой конструкции газоподвода исключаются безполезная потеря зашитного газа и возможный подсос воздуха, которые часто случаются при коллекторном газоподводе.

После продувки защитным газом и зажигания дуги осциллятором или касанием электрода поверхности свариваемой трубы начинается врашение шестерни-планшайбы

11 с электродом 22 относительно трубы 37.

В процессе сварки производится автоматическое регулирование длины дуги посредством автоматического центрирования шестерни-планшайбы 11 относительно трубы путем перемещения модулей 4 и 5 по осям

У и Z по сигналам контроллера. Кроме того, при необходи мости осуществляются колебания электрода поперек стыка путем перемещения корпуса 1 в направлении оси Х модулем 3.

После выполнения 2 — 3 проходов контроллер режима сварки подает команду на остановку вращения шестерни-планшайбы

11 и заварку кратера. В исходном положении перед сваркой и после окончания сварки шестерня-планшайба 11 находится в таком положении, при котором обеспечивается раскрытие модулей 10 (плоскость разъема шестерни-планшайбы 11 совмешена с плоскостью разъема модуля 10) .

Вращением винта 35 механизма 2 открывают модуль 10 и фиксируют его в раскрытом положении. Освобождают трубу 37 из модуля 6 зажима, после чего устройство!

505728 подготовлено к установке и сварке других деталей.

Особенностью работы предлагаемого устройства является быстрый разъем модулей

10 и 6, обеспечиваемый механизмами винтгайка, имеющими винт с двумя участками ,резьбы, разделенными участком свободного

; хода.

Использование устройства позволяет снизить дефектность сварных швов трубопро,,водов за счет улучшения качества газовой

1 защиты швов, повышения стабильности го рения дуги на малых токах и стабилизации длины дуги, а также получить технико-экономический эффект за счет упро-!

| щения устроиства и его модульной конструкции.

Формула изобретения

1. Устройство для сварки неповоротных стыков труб, содержащее корпус, выполненный из двух частей — основной и дополнительной, установленной с возмож-! ностью перемещения относительно основ,,ной и фиксации в крайних положениях (.с помощью механизма разъема, ведомую ! шестерню-планшайбу, состояшую так же из ,двух частей, одна из которых смонтиро1 вана с возможностью перемещения вместе

1 ! с дополнительной частью корпуса, неплавяшийся электрод, закрепленный в шестерне планшайбе, ведущую шестерню, кинемати,:чески связанную с ведомой и с приводом врашения, и систему подачи защитного газа, отличающееся тем, что, с целью повы шения производительности за счет сокраше. ния времени монтажа устройства на трубе, перед сваркой и демонтажа после сварки, механизм разъема выполнен в виде ходо:вого винта с двумя резьбовыми участками, разделенными участком без резьбы, длина которого соответствует величине рабочего перемещения дополнительной части корпуса

8 из одного крайнего положения в другое, в основной части корпуса выполнено резьбовое отверстие, а ходовой винт установлен в отверстии с возможностью взаимодействия с его резьбой поочередно каждым своим резьбовым участком.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено модулем зажима свариваемых труб с механизмом разъема, конструкция которого анало1О гична конструкции механизма разъема корпуса.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что ведомая шестерня-планшайба выполнена разъемной в диаметральной плоскости.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что система подачи защитного газа выполнена в виде гибкого шланга, герметично соединенного со ступицей ведушей шестерни, в ведушей шестерне выполнена

20 система осевых и радиальных отверстий, сообшаюшихся с внутренней полостью гибкого шланга, в венце шестерни-планшайбы выполнена кольцевая проточка и радиальное отверстие-сопло, связанное системой дополнительных отверстий с кольцевой проточкой венца, а неплавяшийся электрод закреплен в указанном отверстии-сопле.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено модулями перемещения корпуса относительно свариваемого 0 стыка по трем взаимно перпендикулярным направлениям, кинематически связанными с приводами перемещения.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что приводы модулей перемещения корпуса и привод вращения выполнены в

З виде отдельного блока и кинематически связаны с исполнительными органами с помощью гибких валов.

7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что гибкий вал привода вращения расположен внутри шланга системы подачи защитного газа.

1505728

1505728

Г-Г

22

Фиг. 7

Раг. Ю

27

29

92

26

Фиг. 10

Фиг. 9

E-E иг.

Составитель М. Буянов

Редактор И. Дербак Техред И. Верес Ко рре кт ор M. Са мборс к а я

За ка з 5361/1 4 Тираж 894 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

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