EA045656B1 - DEVICE FOR ORBITAL PROCESSING OF FIXED JOINTS AND PIPE ENDS - Google Patents
DEVICE FOR ORBITAL PROCESSING OF FIXED JOINTS AND PIPE ENDS Download PDFInfo
- Publication number
- EA045656B1 EA045656B1 EA202190935 EA045656B1 EA 045656 B1 EA045656 B1 EA 045656B1 EA 202190935 EA202190935 EA 202190935 EA 045656 B1 EA045656 B1 EA 045656B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- pipe
- carriage
- component
- flexible
- flexible composite
- Prior art date
Links
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims description 16
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 93
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 68
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 21
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 16
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 10
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims 1
- 229910000889 permalloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 62
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 32
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 13
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 12
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 10
- 238000013461 design Methods 0.000 description 9
- 102220504526 Dolichyl-diphosphooligosaccharide-protein glycosyltransferase subunit 4_V23K_mutation Human genes 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 5
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 5
- 230000009347 mechanical transmission Effects 0.000 description 4
- 238000004157 plasmatron Methods 0.000 description 4
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002040 relaxant effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 1
Description
Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates
Изобретение относится к устройствам для орбитальной обработки - сварки, резки, обработки кромок, зачистки не поворотных стыков труб, в т.ч. предварительно теплоизолированных труб. Устройство может быть использовано в полевых и заводских условиях, в т.ч. в стесненных условиях.The invention relates to devices for orbital processing - welding, cutting, edge processing, cleaning of non-rotary pipe joints, incl. pre-insulated pipes. The device can be used in field and factory conditions, incl. in cramped conditions.
Уровень техникиState of the art
Известно сварочное устройство для стыковой сварки труб, содержащее, по меньшей мере, одну сварочную тележку, на которой установлена, по меньшей мере, одна сварочная головка, имеющая, по меньшей мере, одну сварочную горелку, причем указанное сварочное устройство установлено и имеет возможность перемещения вдоль плоскости стыка между свариваемыми трубами с помощью орбитального держателя. Держатель выполнен с возможностью поступательного перемещения вдоль формируемого трубопровода и с возможностью перемещения и позиционирования указанного сварочного устройства вдоль плоскости стыка между свариваемыми трубами. Кольцевые сегменты орбитального держателя выполнены с возможностью их раздвигания по направляющим в плоскости, перпендикулярной осевой плоскости соединяемых труб, и/или поворота в положение, в котором они проходят вдоль труб. [RU 2441738, В23К 37/053; В23К 37/02. Орбитальный держатель, содержащий, по меньшей мере, два соединяемых друг с другом элемента в виде кольцевых сегментов; Устройство стыковой сварки труб для формирования трубопровода, содержащее такой орбитальный держатель / Дюпон Тьери (FR) и др.; Серимакс (FR) - 2008141709/02; заявл. 28.03.2007, опубл. 10.02.2012] [1].A welding device for butt welding of pipes is known, containing at least one welding cart, on which at least one welding head is installed, having at least one welding torch, and the specified welding device is installed and has the ability to move along the joint plane between the pipes to be welded using an orbital holder. The holder is made with the possibility of translational movement along the pipeline being formed and with the possibility of moving and positioning the specified welding device along the plane of the joint between the pipes being welded. The annular segments of the orbital holder are designed to be expanded along guides in a plane perpendicular to the axial plane of the pipes being connected, and/or rotated to a position in which they pass along the pipes. [RU 2441738, V23K 37/053; V23K 37/02. An orbital holder containing at least two elements connected to each other in the form of ring segments; Pipe butt welding device for forming a pipeline containing such an orbital holder / DuPont Thierry (FR), etc.; Serimaks (FR) - 2008141709/02; application 03/28/2007, publ. 02/10/2012] [1].
Известное устройство имеет большие массогабаритные характеристики. Поэтому не применимо для сварки в сложных пространственных условиях, для сварки в каналах и траншеях. Перенастройка на различные диаметры происходит с заменой орбитального держателя и требует значительного времени. Фактически устройство является стационарным.The known device has large weight and size characteristics. Therefore, it is not applicable for welding in difficult spatial conditions, for welding in channels and trenches. Changing to different diameters involves replacing the orbital holder and requires considerable time. In fact, the device is stationary.
Известно устройство для многопроходной сварки неповоротных стыков труб, включающее основание, планшайбу с зубчатым венцом и сварочной горелкой, реверсивный привод вращения планшайбы, систему управления с узлом управления стыковкой валиков прохода и раскладкой стыков проходов, выполненным в виде редуктора. Корпус редуктора установлен на основании. [RU 2049633, В23К 37/053; В23К 9/028; В23К 31/02; Устройство для многопроходной сварки неповоротных стыков труб / Горлов Е.И. и др.; Центральный научно-исследовательский институт технологии судостроения - заявка 5030201/08; заявл. 04.02.1992, опубл. 10.12.1995.] [2].A device is known for multi-pass welding of fixed pipe joints, including a base, a faceplate with a toothed rim and a welding torch, a reversible faceplate rotation drive, a control system with a control unit for connecting the passage rollers and the layout of the passage joints, made in the form of a gearbox. The gearbox housing is installed on the base. [RU 2049633, V23K 37/053; V23K 9/028; V23K 31/02; Device for multi-pass welding of fixed pipe joints / Gorlov E.I. and etc.; Central Research Institute of Shipbuilding Technology - application 5030201/08; appl. 02/04/1992, publ. 12/10/1995.] [2].
Устройство может быть использовано для многопроходной сварки стыков толстостенных труб при любых условиях затесненности.The device can be used for multi-pass welding of joints of thick-walled pipes under any tight conditions.
Недостатками известного решения являются: сложная механическая схема устройства, обусловленная наличием нескольких редукторов и приводных устройств, каждый диаметр свариваемого трубопровода требует установки планшайбы с зубчатым венцом соответствующего диаметра. Устройство обладает сложной настройкой на стык каждого диаметра, а параметры такой настройки не могут быть изменены в процессе сварки. Точное позиционирование планшайбы относительно плоскости свариваемого стыка требует значительного времени и осложняется большой массой устройства.The disadvantages of the known solution are: the complex mechanical design of the device, due to the presence of several gearboxes and drive devices, each diameter of the welded pipeline requires the installation of a faceplate with a gear ring of the corresponding diameter. The device has complex settings for the joint of each diameter, and the parameters of such settings cannot be changed during the welding process. Precise positioning of the faceplate relative to the plane of the joint being welded requires considerable time and is complicated by the large mass of the device.
Известны сведения об оборудовании для орбитальной сварки в составе устройства для сваривания сквозной прямой трубы и изогнутой трубы. Устройство содержит неподвижный опорный стол для труб, опорный стол для труб, поворотный в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси трубы, расположенной на опорной оси. Каждый стол содержит основание, имеющее рельсы. Устройство для орбитальной сварки также установлено на столе, снабженном рельсами. Кольцо кольцевой сварной направляющей расположено вертикально, с возможностью скольжения. Вертикальное перемещение кольца осуществляется с помощью электродвигателя. Кольцо содержит две части, шарнирно соединенные и закрепленные. Верхняя часть кольца имеет возможность поворота для вставки трубы. Сварочный аппарат входит в зацепление с канавкой кольцевого кольца и приводится в движение вокруг кольца с помощью электродвигателя, действующего через шестерни. Горелка и направляющий ролик трубопровода вертикально перемещаются вместе. Сварочная проволока подается на факел из барабана. [GB 1465959 (A), MITSUI SHIPBUILDING ENG, B23K 37/053; В23К 9/0280, 02.03.1977] [3].Information is known about equipment for orbital welding as part of a device for welding a through straight pipe and a curved pipe. The device contains a stationary support table for pipes, a support table for pipes, rotatable in a horizontal plane around the vertical axis of the pipe located on the support axis. Each table contains a base having rails. The orbital welding device is also mounted on a table equipped with rails. The ring of the annular welded guide is located vertically, with the possibility of sliding. The vertical movement of the ring is carried out using an electric motor. The ring contains two parts, hingedly connected and secured. The upper part of the ring can be rotated to insert a pipe. The welding machine engages with the groove of the annular ring and is driven around the ring by an electric motor operating through gears. The burner and the pipeline guide roller move vertically together. The welding wire is fed to the torch from the drum. [GB 1465959 (A), MITSUI SHIPBUILDING ENG, B23K 37/053; V23K 9/0280, 03/02/1977] [3].
Известное устройство для орбитальной сварки труб имеет значительные массогабаритные характеристики, является стационарным, не применимо для сварки в стесненных условиях и для сварки предизолированных труб. Перенастройка на сварку различных диаметров труб, требует замены направляющего кольца.The known device for orbital welding of pipes has significant weight and size characteristics, is stationary, and is not applicable for welding in cramped conditions and for welding pre-insulated pipes. Reconfiguration for welding of different pipe diameters requires replacement of the guide ring.
Известно устройство для орбитальной газопламенной резки труб, содержащее тележку с катками, привод с рукояткой, резак с механизмом его крепления, гибкую металлическую ленту, и механизм ее натяжения. Механизм крепления резака размещен симметрично относительно поперечной плоскости тележки, винт механизма натяжения размещен над продольной осью тележки, а стяжные элементы механизма натяжения выполнены в виде роликов, установленных с возможностью вращения. [Патент № 2179099, МПК В23К 7/10, В23К 37/02 Машина для кислородной резки труб]. Устройство перемещается вокруг трубы прижимаемое гибкой металлической лентой. Устройство не имеет направляющего устройства или направляющего шаблона, неподвижно закрепленного на трубе, поэтому при вращении устройства вокруг трубы из-за гибкости ленты возможно поперечное перемещение каретки устройства относи- 1 045656 тельно реза. Устройство требует точной установки ленты при ее натяжении.A device for orbital flame cutting of pipes is known, containing a cart with rollers, a drive with a handle, a cutter with a mechanism for its fastening, a flexible metal strip, and a mechanism for its tension. The cutter fastening mechanism is placed symmetrically relative to the transverse plane of the trolley, the tension mechanism screw is placed above the longitudinal axis of the trolley, and the tensioning elements of the tension mechanism are made in the form of rollers mounted with the possibility of rotation. [Patent No. 2179099, MPK V23K 7/10, V23K 37/02 Machine for oxygen cutting of pipes]. The device moves around the pipe while being pressed by a flexible metal band. The device does not have a guide device or a guide template fixedly fixed on the pipe, therefore, when the device rotates around the pipe, due to the flexibility of the tape, transverse movement of the device carriage relative to the cut is possible. The device requires precise installation of the tape when tensioning it.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является устройство для сварки труб. Известное устройство для сварки труб содержит перемещаемую вокруг трубы на стыке труб каретку, гибкий натяжной элемент, соединенный с кареткой с возможностью прохода вокруг трубы для удерживания каретки на трубе, средство питания на каретке для перемещения ее и натяжного элемента вокруг трубы. Устройство содержит сварочную головку, установленную на каретке, для сварки шва при движении каретки вокруг трубы [US 3102187. Apparatus for welding pipes / George A. Coscia п.п.6-8. -№ 69025; заявл. 14.11.1960; опубл. 27.08.1963] [4]. Устройство имеет одну сварочную каретку с установленной сварочной горелкой. Особенностью рассмотренного выше устройства является вращение сварочной каретки вместе с гибким натяжным устройством вокруг трубы, т.е. отсутствует направляющее устройство или направляющий шаблон, закрепленный неподвижно на трубе. Из-за гибкости натяжного устройства, незначительных деформаций трубы, наличия на ней продольного сварного шва, брызг металла на наружной поверхности трубы, овальности трубы, сварочная каретка вместе с гибким натяжным элементом неизбежно будет отклоняться от траектории сварного шва, что приведет к невозможности выполнения качественного сварного шва и к необходимости постоянной коррекции положения сварочной горелкиThe closest analogue of the claimed invention is a device for welding pipes. A known device for welding pipes contains a carriage that moves around the pipe at the joint of the pipes, a flexible tension element connected to the carriage with the possibility of passing around the pipe to hold the carriage on the pipe, a power supply on the carriage for moving it and the tension element around the pipe. The device contains a welding head mounted on a carriage for welding a seam when the carriage moves around the pipe [US 3102187. Apparatus for welding pipes / George A. Coscia pp. 6-8. -No. 69025; application 11/14/1960; publ. 08/27/1963] [4]. The device has one welding carriage with an installed welding torch. A feature of the device discussed above is the rotation of the welding carriage together with a flexible tensioning device around the pipe, i.e. there is no guide device or guide template fixedly fixed to the pipe. Due to the flexibility of the tensioning device, minor deformations of the pipe, the presence of a longitudinal weld on it, metal splashes on the outer surface of the pipe, the ovality of the pipe, the welding carriage together with the flexible tensioning element will inevitably deviate from the trajectory of the weld, which will lead to the impossibility of performing a high-quality weld seam and the need for constant correction of the position of the welding torch
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Задачей заявленного изобретения создание устройства для обработки неповоротных труб с упрощенной процедурой установки/снятия устройства на трубу, с обеспечением точности следования устройства вдоль стыка трубы с учетом возможных дефектов трубы, с уменьшенными габаритами устройства в радиальном и осевом направлении.The objective of the claimed invention is to create a device for processing fixed pipes with a simplified procedure for installing/removing the device on a pipe, ensuring the accuracy of the device following along the pipe joint, taking into account possible defects in the pipe, with reduced dimensions of the device in the radial and axial direction.
Техническим результатом заявленного изобретения является упрощение процедуры установки/снятия устройства на трубу, обеспечение точности следования устройства вдоль стыка трубы с учетом возможных дефектов трубы без использования направляющего кольца или шаблона, снижение габаритов устройства в радиальном и осевом направлении, возможность установки функциональных устройств различного назначения - сварки, резки, обработки фасок и т.д., исключение проскальзывания устройства.The technical result of the claimed invention is to simplify the procedure for installing/removing the device on a pipe, ensuring the accuracy of the device following along the pipe joint, taking into account possible defects in the pipe without the use of a guide ring or template, reducing the dimensions of the device in the radial and axial direction, the ability to install functional devices for various purposes - welding , cutting, chamfering, etc., preventing the device from slipping.
Технический результат заявленного изобретения достигается за счет того, что устройство для орбитальной обработки неповоротных стыков и торцов труб выполнено с возможностью установки и перемещения вокруг наружной поверхности обрабатываемой трубы и состоит из прижимного устройства и гибкой составной каретки, состоящей из по меньшей мере двух шарнирно соединенных составных частей, при этом шарнирное соединение составных частей каретки выполнено с возможностью обеспечения поворота двух смежных составных частей гибкой составной каретки только вокруг оси шарнирного соединения параллельной оси обрабатываемой трубы, причем каждая составная часть гибкой составной каретки содержит группу из по меньшей мере двух соосных опорных роликов, ось которых расположена на расстоянии от шарнирного соединения равному 1/3 расстояния между шарнирами составной части и параллельна оси обрабатываемой трубы, при этом составные части гибкой составной каретки соединены друг с другом последовательно в одном порядке так, чтобы каждая составная часть опиралась на две группы опорных роликов - одна из которых установлена на самой составной части, а вторая - на смежной, и одна из двух крайних составных частей каретки выполнена с упором на дополнительную группу опорных роликов, установленную на упомянутую составную часть или прижимное устройство в виде разомкнутой цепи из отдельных звеньев, причем по меньшей мере одна составная часть гибкой составной каретки оснащена опорно-приводным роликом и приводным механизмом с источником вращающего момента, перемещающим гибкую составную каретку по поверхности трубы вокруг ее оси посредством приводных роликов, и по меньшей мере одна составная часть гибкой составной каретки выполнена с, по меньшей мере, одним функциональным устройством обработки обрабатываемой трубы.The technical result of the claimed invention is achieved due to the fact that the device for orbital processing of fixed joints and ends of pipes is designed to be installed and moved around the outer surface of the pipe being processed and consists of a clamping device and a flexible composite carriage consisting of at least two hinged components , wherein the hinged connection of the components of the carriage is configured to ensure rotation of two adjacent components of the flexible composite carriage only around the axis of the hinge joint parallel to the axis of the pipe being processed, and each component of the flexible composite carriage contains a group of at least two coaxial support rollers, the axis of which located at a distance from the hinge joint equal to 1/3 of the distance between the hinges of the component part and parallel to the axis of the pipe being processed, while the components of the flexible composite carriage are connected to each other sequentially in the same order so that each component rests on two groups of support rollers - one of which is installed on the component part itself, and the second - on the adjacent one, and one of the two outer components of the carriage is made with emphasis on an additional group of support rollers installed on the said component part or a clamping device in the form of an open chain of individual links, and at least at least one component of the flexible composite carriage is equipped with a support-drive roller and a drive mechanism with a torque source that moves the flexible composite carriage along the surface of the pipe around its axis by means of drive rollers, and at least one component of the flexible composite carriage is made with at least , one functional device for processing the pipe being processed.
В частном случае реализации заявленного изобретения прижимное устройство выполнено в виде гибкой разомкнутой цепи из отдельных звеньев, обоими своими концами присоединенной к крайним составным частям каретки, при этом звенья цепи снабжены опорными роликами, причем по меньшей мере одно соединение цепи и гибкой составной каретки выполнено разъемным и подвижным, и по меньшей мере одна составная часть гибкой составной каретки оснащена натяжным механизмом, обеспечивающим необходимое усилие прижима гибкой составной каретки к наружной поверхности трубы посредством натяжного устройства в виде гибкой разомкнутой цепи с возможностью регулирования усилия прижима при помощи упругого элемента,In a particular case of implementation of the claimed invention, the clamping device is made in the form of a flexible open chain of individual links, with both ends attached to the outer components of the carriage, while the chain links are equipped with support rollers, and at least one connection of the chain and the flexible composite carriage is made detachable and movable, and at least one component of the flexible composite carriage is equipped with a tensioning mechanism that provides the necessary pressing force of the flexible composite carriage to the outer surface of the pipe by means of a tensioning device in the form of a flexible open chain with the ability to regulate the pressing force using an elastic element,
В частном случае реализации заявленного изобретения на прижимное устройство дополнительно установлены противовесы.In a particular case of implementation of the claimed invention, counterweights are additionally installed on the clamping device.
В частном случае реализации заявленного изобретения прижимное устройство выполнено в виде гибкой замкнутой цепи из отдельных звеньев или гибкой ленты, выполненное с возможностью охвата трубы и установленной на нее гибкой составной каретки, при этом прижимное устройство выполнено с по меньшей мере одним разъемным звеном и по меньшей мере одна составная часть гибкой составной каретки оснащена натяжным механизмом, обеспечивающим необходимое усилие прижима гибкой составной каретки к наружной поверхности трубы посредством натяжного устройства в виде гибкой замкнутой цепи с возможностью регулирования усилия прижима при помощи упругого элемента,In a particular case of implementation of the claimed invention, the clamping device is made in the form of a flexible closed chain of individual links or a flexible tape, designed to cover a pipe and a flexible composite carriage installed on it, while the clamping device is made with at least one detachable link and at least one component of the flexible composite carriage is equipped with a tensioning mechanism that provides the necessary clamping force of the flexible composite carriage to the outer surface of the pipe by means of a tensioning device in the form of a flexible closed chain with the ability to regulate the clamping force using an elastic element,
В частном случае реализации заявленного изобретения составные части гибкой составной кареткиIn a particular case of implementation of the claimed invention, the components of a flexible composite carriage
- 2 045656 дополнительно содержат: верхние ролики или цепные звездочки, расположенные в верхних углах составных частей гибкой каретки; боковые ролики или цепные звездочки, расположенные на боковых поверхностях крайних составных частей гибкой каретки, при этом, при реализации прижимного устройства в виде гибкой металлической цепи, на крайних составных частях гибкой составной каретки устанавливаются дополнительные цепные звездочки которые цепь огибает проходя между упомянутой цепной звездочкой и наружной поверхностью трубы.- 2 045656 additionally contain: upper rollers or chain sprockets located in the upper corners of the components of the flexible carriage; side rollers or chain sprockets located on the side surfaces of the outer components of the flexible carriage, while, when implementing a clamping device in the form of a flexible metal chain, additional chain sprockets are installed on the outer components of the flexible composite carriage, which the chain bends around passing between the said chain sprocket and the outer one surface of the pipe.
В частном случае реализации заявленного изобретения прижимное устройство выполнено в виде системы из магнитов, установленных в составных частях гибкой составной каретки, и оснащенных механической системой, изменяющей усилие притяжения между магнитами и обрабатываемой стальной трубой посредством изменения положения магнитов относительно поверхности стальной трубы.In a particular case of implementation of the claimed invention, the clamping device is made in the form of a system of magnets installed in the components of a flexible composite carriage, and equipped with a mechanical system that changes the force of attraction between the magnets and the steel pipe being processed by changing the position of the magnets relative to the surface of the steel pipe.
В частном случае реализации заявленного изобретения источник вращающего момента приводного механизма составной части каретки выполнен в виде электродвигателя, гидро или пневмомотора.In a particular case of implementation of the claimed invention, the source of torque for the drive mechanism of the carriage component is made in the form of an electric motor, hydraulic or pneumatic motor.
В частном случае реализации заявленного изобретения упругий элемент натяжного механизма выполнен с возможностью регулирования усилия натяжения прижимного устройства в виде системы пружин или пневмоцилиндра или пневмомускула.In a particular case of implementation of the claimed invention, the elastic element of the tension mechanism is designed to regulate the tension force of the clamping device in the form of a system of springs or a pneumatic cylinder or a pneumatic muscle.
В частном случае реализации заявленного изобретения функциональное устройство обработки обрабатываемой трубы выполнено в виде сварочной горелки MIG/MAG или TIG сварки и механизма ее перемещения или в виде режущей головки газопламенной или плазменной резки и механизма ее перемещения или в виде фрезы с приводом и механизмом ее перемещения; или в виде диагностического устройства и механизма его перемещения.In a particular case of implementation of the claimed invention, the functional device for processing the pipe being processed is made in the form of a MIG/MAG or TIG welding torch and its movement mechanism, or in the form of a gas-flame or plasma cutting cutting head and its movement mechanism, or in the form of a milling cutter with a drive and its movement mechanism; or in the form of a diagnostic device and its movement mechanism.
Преимущество заявленной конструкции исключает спиральный ход при рабочем перемещении устройства вокруг оси трубы и устройству не требуется установка направляющего кольца или направляющего шаблона, что в т.ч. упрощает процедуру установки устройства на трубу и сокращает время такой установки, применение системы пневматического натяжения также позволяет значительно сократить время установки/снятия устройства на трубу, исключение направляющего кольца, разнесение компонентов устройства на разные его составные части позволяет уменьшить габариты устройства в радиальном и осевом направлении, установкой противовесов практически полностью исключается проскальзывание устройства при перемещении на вертикальных участках, конструкция устройства позволяет установить одно или несколько функциональных устройств различного назначения - сварки, резки, обработки фасок и т.д.The advantage of the claimed design eliminates the spiral motion during the working movement of the device around the axis of the pipe and the device does not require the installation of a guide ring or guide template, which incl. simplifies the procedure for installing the device on a pipe and reduces the installation time, the use of a pneumatic tension system also allows you to significantly reduce the installation/removal time of the device on the pipe, the elimination of the guide ring, the separation of the device components into its different components allows you to reduce the dimensions of the device in the radial and axial direction, By installing counterweights, slipping of the device when moving in vertical sections is almost completely eliminated; the design of the device allows the installation of one or more functional devices for various purposes - welding, cutting, chamfering, etc.
Краткое описание чертежейBrief description of drawings
Детали, признаки, а также преимущества настоящего изобретения следуют из нижеследующего описания вариантов реализации заявленного изобретения с использованием чертежей, на которых показано:Details, features, and advantages of the present invention appear from the following description of embodiments of the claimed invention using the drawings, which show:
Фиг. 1 - устройство в разомкнутом состоянии, установленное вокруг трубы.Fig. 1 - device in an open state, installed around a pipe.
Фиг. 2 - устройство, установленное на трубу с охватывающим гибким прижимным устройством.Fig. 2 - device installed on a pipe with a female flexible clamping device.
Фиг. 3 - две гибкие составные каретки, установленные на трубу под одним охватывающим прижимным устройством.Fig. 3 - two flexible composite carriages installed on the pipe under one covering clamping device.
Фиг. 4 - устройство без гибкого прижимного устройства.Fig. 4 - device without a flexible clamping device.
Фиг. 5 - устройство с магнитным прижимным устройством.Fig. 5 - device with a magnetic clamping device.
На фигурах обозначены следующие позиции:The figures indicate the following positions:
- труба; 2 - составная часть каретки, оснащенное натяжным механизмом; 3 - составная часть каретки оснащенная сварочной горелкой (14) и механизмами ее перемещения и позиционирования; 4 - составная часть каретки, оснащенная приводным механизмом, 5 - шарнирное соединение составных частей гибкой составной каретки; 6 - опорные ролики; 7 - опорно-приводные ролики; 8 - элементы прижимного устройства; 9 - оси соединяющие между собой два элемента прижимного устройства; 10 - опорные ролики прижимного устройства; 11 - неразъемное соединение прижимного устройства и каретки; 12 - крюки, установленные на составной части каретки 2; 13 - ось, установленная на элементе гибкого натяжного устройства для зацепления с крюком 12; 14 - сварочная горелка; 15 - видеокамеры; 16 - прижимное устройство в виде металлической цепи или ленты; 17- верхние ролики или цепные звездочки; 18 - боковые ролики или цепные звездочки; 19 - участок трубы (1), покрытий прижимным устройством (16, 20 - участок трубы 1), не покрытый прижимным устройством 16, 21 - разъемное соединение прижимного устройства 16; 22 - плазматрон; 23 - составная часть гибкой составной каретки не имеющая натяжного и приводного механизмов, не оснащенная функциональным устройством, 24 - магнитный опорный ролик, 25 - кулачок, 26 -рычаг, 27 - магнит, 28 - держатель магнита 27, 29 - ось, 30 - рычаг, 31 - магнит, 32 - держатель магнита 31, 33 - эксцентрик, 34 - рычаг эксцентрика 33.- pipe; 2 - a component of the carriage, equipped with a tension mechanism; 3 - a component of the carriage equipped with a welding torch (14) and mechanisms for its movement and positioning; 4 - a component of the carriage equipped with a drive mechanism, 5 - a hinged connection of the components of the flexible composite carriage; 6 - support rollers; 7 - support-drive rollers; 8 - elements of the clamping device; 9 - axes connecting two elements of the clamping device; 10 - support rollers of the clamping device; 11 - permanent connection of the clamping device and the carriage; 12 - hooks installed on the component part of the carriage 2; 13 - axis mounted on the element of the flexible tension device for engagement with hook 12; 14 - welding torch; 15 - video cameras; 16 - clamping device in the form of a metal chain or tape; 17- upper rollers or chain sprockets; 18 - side rollers or chain sprockets; 19 - section of pipe (1), covered with a clamping device (16, 20 - section of pipe 1), not covered by clamping device 16, 21 - detachable connection of clamping device 16; 22 - plasmatron; 23 - a component of a flexible composite carriage that does not have tension and drive mechanisms, is not equipped with a functional device, 24 - magnetic support roller, 25 - cam, 26 - lever, 27 - magnet, 28 - magnet holder 27, 29 - axis, 30 - lever , 31 - magnet, 32 - magnet holder 31, 33 - eccentric, 34 - eccentric lever 33.
Раскрытие изобретенияDisclosure of the Invention
Устройство для орбитальной обработки неповоротных стыков и торцов труб, перемещаемое вокруг обрабатываемой трубы, выполнено в виде гибкой составной каретки, устанавливаемой на наружную поверхность трубы и состоящей из двух и более составных частей, шарнирно соединенных между собой и прижимного устройства.The device for orbital processing of fixed joints and ends of pipes, moved around the pipe being processed, is made in the form of a flexible composite carriage installed on the outer surface of the pipe and consisting of two or more components hingedly connected to each other and a clamping device.
Шарнирное соединение составных частей каретки обеспечивает возможность поворота двух смеж- 3 045656 ных составных частей каретки только вокруг оси шарнирного соединения, параллельной оси обрабатываемой трубы.The swivel connection of the carriage components makes it possible to rotate two adjacent carriage components only around the swivel axis parallel to the axis of the pipe being processed.
Каждая составная часть гибкой составной каретки содержит группу из не менее двух соосных опорных роликов для опоры на внешнюю поверхность трубы. Ось опорных роликов располагается на расстоянии от шарнирного соединения, равном 1/3 расстояния между шарнирами составной части, и параллельна оси обрабатываемой трубы. Составные части гибкой составной каретки соединяются друг с другом шарнирами последовательно в одном порядке так чтобы каждая составная часть опиралась на две группы опорных роликов - одна из которых установлена на самой такой составной части, а вторая - на смежной, при этом одна из двух крайних составных частей каретки должна опираться на дополнительную группу опорных роликов, которая может быть установлена как на самой составной части, так и на прижимном устройстве, выполненном в данном варианте реализации заявленного изобретения в виде гибкой разомкнутой цепи из отдельных звеньев.Each component of the flexible composite carriage contains a group of at least two coaxial support rollers for support on the outer surface of the pipe. The axis of the support rollers is located at a distance from the hinge joint equal to 1/3 of the distance between the hinges of the component and is parallel to the axis of the pipe being processed. The components of a flexible composite carriage are connected to each other by hinges sequentially in the same order so that each component rests on two groups of support rollers - one of which is installed on the component itself, and the second on the adjacent one, with one of the two outer components The carriage must rest on an additional group of support rollers, which can be installed both on the component itself and on the clamping device, made in this embodiment of the claimed invention in the form of a flexible open chain of individual links.
Расположение составных частей с таким размещением оси опорных роликов обеспечивает при последовательном соединении в одном порядке образование устойчивой конструкции, когда каждая составная часть под воздействием усилия прижатия устойчиво опирается на две группы опорных роликов одна из которых расположена на рассматриваемой составной части, а вторая - на соседней. В предельном случае, когда ось группы опорных роликов располагается посередине расстояния между шарнирами составной части образуется не устойчивая конструкция - при изменении положения одной составной части, например, при наезде опорными роликами на продольный сварочный шов трубы, изменяется также и положение всех остальных составных частей. Но чем ближе ось опорных роликов к шарниру составной части, тем меньше отклоняется соседняя составная часть - согласно эффекту рычага. Так в случае если оси опорных роликов и шарниров совпадают, то изменение положения одной составной части не влияет на положение смежной составной части.The arrangement of the components with such an arrangement of the axis of the support rollers ensures, when connected in series in one order, the formation of a stable structure when each component, under the influence of the pressing force, rests stably on two groups of support rollers, one of which is located on the component in question, and the second on the adjacent one. In the limiting case, when the axis of the group of support rollers is located in the middle of the distance between the hinges of the component, an unstable structure is formed - when the position of one component changes, for example, when the support rollers hit the longitudinal weld seam of a pipe, the position of all other components also changes. But the closer the axis of the support rollers is to the hinge of the component, the less the adjacent component deflects - according to the lever effect. So, if the axes of the support rollers and hinges coincide, then a change in the position of one component does not affect the position of the adjacent component.
Прижимное устройство может быть реализовано тремя способами: в виде разомкнутой цепи из отдельных звеньев, такая цепь своими концами присоединена к крайним составным частям каретки и в процессе работы устройства вращается вместе с ней вокруг трубы. При такой реализации охватывающее прижимное устройство выполнено гибким. Для снижения трения звенья цепи оснащены роликами. Как минимум одно соединение цепи и гибкой составной каретки выполнено разъемным, например, в виде крюка - для удобства снятия/установки устройства на трубу. Соединения прижимного устройства и каретки выполнены подвижными. Гибкая составная каретка и такое гибкое прижимное устройство охватывают трубу по окружности;The clamping device can be implemented in three ways: in the form of an open chain of individual links, such a chain is connected at its ends to the outer components of the carriage and, during operation of the device, rotates with it around the pipe. With this implementation, the female clamping device is made flexible. To reduce friction, the chain links are equipped with rollers. At least one connection of the chain and the flexible composite carriage is made detachable, for example, in the form of a hook - for ease of removal/installation of the device on the pipe. The connections between the clamping device and the carriage are movable. A flexible composite carriage and such a flexible clamping device cover the circumference of the pipe;
в виде замкнутой цепи из отдельных звеньев или гибкой ленты, такое прижимное устройство охватывает трубу и установленную на нее гибкую составную каретку. При такой реализации охватывающее прижимное устройство выполнено гибким, при этом гибкое прижимное устройство не вращается вокруг трубы, не требуется установка роликов на гибкое прижимное устройство для снижения сил трения, возможна установка с одним гибким прижимным устройством двух и более гибких составных кареток, двигающихся независимо друг от друга. В случае использования устройства для сварки труб, гибкое прижимное устройство выполняется с не менее одним разъемным звеном для снятия натяжного устройства после сварки стыка труб;in the form of a closed chain of individual links or a flexible tape, such a clamping device covers the pipe and the flexible composite carriage installed on it. With this implementation, the covering clamping device is made flexible, while the flexible clamping device does not rotate around the pipe, there is no need to install rollers on the flexible clamping device to reduce friction forces, it is possible to install two or more flexible composite carriages moving independently of each other with one flexible clamping device friend. In the case of using a device for welding pipes, the flexible clamping device is made with at least one detachable link for removing the tension device after welding the pipe joint;
в виде системы из магнитов, установленных в составных частях гибкой составной каретки, и оснащенных механической системой изменяющей усилие притяжения между магнитами и обрабатываемой трубой из стали с высокой магнитной проводимостью посредством изменения положения магнитов относительно поверхности стальной трубы. Количество и расположение магнитов выбирается таким образом, чтобы на каждую группу опорных и опорно-приводных роликов гибкой составной каретки действовала необходимая сила прижатия к трубе. Прижимное устройство из системы магнитов имеет два положения: установочное, при котором сила притяжения между магнитами и стальной трубой минимальна и возможна установка/снятие устройства на трубу/с трубы; рабочее, при котором сила притяжения между магнитами и стальной трубой подбирается таким образом, чтобы сила трения между наружной поверхности трубы и приводными роликами превышала усилие на наружной поверхности приводных роликов, необходимое для приведения в движение устройства вокруг оси трубы на всех участках движения гибкой приводной каретки и превышает силы тяжести, действующие на составные части гибкой составной каретки, исключая таким образом отрыв гибкой составной каретки при движении в нижней части трубы.in the form of a system of magnets installed in the components of a flexible composite carriage, and equipped with a mechanical system that changes the force of attraction between the magnets and the processed pipe made of steel with high magnetic conductivity by changing the position of the magnets relative to the surface of the steel pipe. The number and location of magnets is selected in such a way that each group of support and support-drive rollers of the flexible composite carriage receives the required pressing force against the pipe. The clamping device from the magnet system has two positions: installation, in which the force of attraction between the magnets and the steel pipe is minimal and installation/removal of the device on/from the pipe is possible; working, in which the force of attraction between the magnets and the steel pipe is selected in such a way that the friction force between the outer surface of the pipe and the drive rollers exceeds the force on the outer surface of the drive rollers necessary to drive the device around the axis of the pipe in all areas of movement of the flexible drive carriage and exceeds the gravity forces acting on the components of the flexible composite carriage, thus eliminating the separation of the flexible composite carriage when moving in the lower part of the pipe.
Такое прижимное устройство позволяет устанавливать на трубу несколько гибких составных кареток способных двигаться независимо друг от друга за исключением столкновения.Such a clamping device allows you to install several flexible composite carriages on the pipe that can move independently of each other, except for collision.
Как минимум одна составная часть каретки оснащена приводным механизмом, имеющим источник вращающего момента, например, электродвигатель, и перемещающим гибкую составную каретку по поверхности трубы вокруг ее оси посредством приводных роликов. При использовании охватывающего натяжного устройства в виде гибкой замкнутой или разомкнутой цепи, как минимум одна составная часть каретки оснащена натяжным механизмом, обеспечивающим необходимое усилие прижима гибкой составной каретки к наружной поверхности трубы с возможностью регулирования усилия прижима при помощи упругого элемента, например, системы пружин. По меньшей мере одна составная часть каретки выполнена с по меньшей мере одним из следующих функциональных устройств:At least one carriage component is equipped with a drive mechanism having a torque source, for example an electric motor, and moving the flexible composite carriage along the surface of the pipe around its axis by means of drive rollers. When using a female tensioning device in the form of a flexible closed or open circuit, at least one component of the carriage is equipped with a tension mechanism that provides the necessary pressing force of the flexible composite carriage to the outer surface of the pipe with the ability to regulate the pressing force using an elastic element, for example, a spring system. At least one carriage component is configured with at least one of the following functional devices:
- 4 045656 сварочная горелка MIG/MAG или TIG сварки и механизмы ее перемещения;- 4 045656 MIG/MAG or TIG welding torch and its moving mechanisms;
режущая головка газопламенной или плазменной резки и механизмы ее перемещения;cutting head for gas-flame or plasma cutting and mechanisms for its movement;
фреза с приводом и механизмы ее перемещения;milling cutter with drive and mechanisms for its movement;
диагностическое устройство и механизмы его перемещения.diagnostic device and mechanisms for its movement.
Приведенный список функциональных устройств не является исчерпывающим. Последовательность компоновки составных частей в гибкой составной каретке может быть различной.The list of functional devices provided is not exhaustive. The sequence of arrangement of components in a flexible composite carriage may be different.
Отличительной чертой устройства является гибкая составная каретка, опирающаяся непосредственно на поверхность трубы и состоящая из двух и более составных частей, шарнирно соединенных между собой. Каждая составная часть каретки содержит группу из не менее двух соосных опорных роликов, выполненных с возможностью опоры на внешнюю поверхность трубы, составные части последовательно соединяются друг с другом в одном порядке так чтобы каждая составная часть опиралась на две группы опорных роликов - одна из которых установлена на самой такой составной части, а вторая - на смежной, при этом одна из двух крайних составных частей каретки должна опираться на дополнительную группу опорных роликов, которая может быть установлена как на самой составной части, так и на прижимном устройстве, выполненном в виде гибкой разомкнутой цепи. Шарнирное соединение составных частей каретки обеспечивает возможность поворота двух смежных составных частей каретки только вокруг оси шарнирного соединения, параллельной оси свариваемой трубы. Такая конструкция каретки позволяет достичь несколько технических результатов:A distinctive feature of the device is a flexible composite carriage, resting directly on the surface of the pipe and consisting of two or more components, hingedly connected to each other. Each component part of the carriage contains a group of at least two coaxial support rollers, designed to support the outer surface of the pipe, the component parts are sequentially connected to each other in the same order so that each component rests on two groups of support rollers - one of which is installed on such a component part itself, and the second - on the adjacent one, while one of the two extreme components of the carriage must rest on an additional group of support rollers, which can be installed both on the component itself and on a clamping device made in the form of a flexible open circuit . The hinged connection of the carriage components makes it possible to rotate two adjacent carriage components only around the hinge axis parallel to the axis of the pipe being welded. This carriage design allows you to achieve several technical results:
гибкая составная каретка из не менее двух составных частей, установленная на наружную поверхность трубы, охватывающая трубу по окружности, имеющая не менее трех групп опорных роликов и прижатая к поверхности трубы с помощью прижимного устройства движется по трубе как по направляющей даже в том случае, если труба имеет геометрические дефекты, такие как продольный сварной шов, незначительные вмятины и углубления, овальность, конусообразность, брызги расплавленного металла. Таким образом, исключается необходимость в применении неподвижного направляющего кольца или направляющего шаблона, что в свою очередь существенно упрощает процедуру установки устройства на трубу - т.е. не требуется точное позиционирование направляющего кольца или направляющего шаблона на обрабатываемой трубе;a flexible composite carriage of at least two components, installed on the outer surface of the pipe, enclosing the pipe circumferentially, having at least three groups of support rollers and pressed to the surface of the pipe with the help of a clamping device, moves along the pipe as if along a guide even if the pipe has geometric defects, such as a longitudinal weld, minor dents and depressions, ovality, coning, splashes of molten metal. Thus, the need to use a fixed guide ring or guide template is eliminated, which in turn significantly simplifies the procedure for installing the device on the pipe - i.e. no precise positioning of the guide ring or guide template on the pipe being processed is required;
шарнирное соединение составных частей каретки делает возможным установку одной и той же каретки на различные диаметры трубопровода, требуется лишь подобрать длину и тип прижимного устройства в зависимости от диаметра обрабатываемой трубы;the hinged connection of the carriage components makes it possible to install the same carriage on different pipeline diameters; you only need to select the length and type of clamping device depending on the diameter of the pipe being processed;
конструкция каретки из нескольких шарнирно соединенных составных частей, позволяет распределить все необходимые узлы и агрегаты каретки на нескольких составных частях, увеличивая длину гибкой составной каретки вдоль окружности, но одновременно уменьшая ее размеры в радиальном направлении и в направлении вдоль оси трубы - что позволяет производить обработку стыков и кромок труб в стесненных условиях и на предварительно теплоизолированных трубопроводах;the design of the carriage from several hinged components allows you to distribute all the necessary components and assemblies of the carriage on several components, increasing the length of the flexible composite carriage along the circumference, but at the same time reducing its dimensions in the radial direction and in the direction along the axis of the pipe - which allows processing of joints and pipe edges in cramped conditions and on pre-insulated pipelines;
составные части каретки могут нести различные функциональные устройства - сварочную горелку, плазматрон, фаскорезательную машину, диагностическое устройство. Таким образом, устройство можно применять для выполнения различных операций - сварки стыков труб, наплавки, резки труб, обработки кромок труб, диагностики металла и кольцевых сварных соединений;the components of the carriage can carry various functional devices - a welding torch, a plasmatron, a beveling machine, a diagnostic device. Thus, the device can be used to perform various operations - welding pipe joints, surfacing, cutting pipes, processing pipe edges, metal diagnostics and ring welded joints;
в случае применения прижимного устройства в виде разомкнутой цепи, прикрепленной обоими своими концами к гибкой составной каретке и двигающейся вместе с ней по поверхности трубы вокруг ее оси, возможна установка противовесов на прижимное устройство - что снижает нагрузку на приводной механизм и опорно-приводные ролики и снижает вероятность проскальзывания на вертикальных участках.in the case of using a clamping device in the form of an open chain, attached at both ends to a flexible composite carriage and moving with it along the surface of the pipe around its axis, it is possible to install counterweights on the clamping device - which reduces the load on the drive mechanism and support-drive rollers and reduces probability of slipping in vertical sections.
На фиг. 1 изображена составная каретка, состоящая из трех шарнирно соединенных составных частей - (2, 3 и 4). Составные части соединены между собой шарнирами (5). Составные части (3 и 4) имеют по одной группе из не менее двух соосных опорных роликов (6) и опорно-приводных роликов (7).In fig. 1 shows a composite carriage consisting of three hinged components - (2, 3 and 4). The components are connected to each other by hinges (5). The components (3 and 4) each have one group of at least two coaxial support rollers (6) and support-drive rollers (7).
Составная часть (2) имеет две группы опорных роликов (6). Прижимное устройство выполнено в виде отдельных звеньев (8), соединенных между собой осями (9), для снижения трения каждое звено (8) оснащено опорным роликом (10). Прижимное устройство крепится обоими своими концами к каретке с помощью оси (11), и разъемного соединения в виде крюка (12) и оси (13) зацепляемой крюком (12). Разъемное соединение может быть выполнено и другим способом - в виде оси, продеваемой через петли установленные на составной части каретки и звене натяжного устройства, в виде крюков и надеваемых на них петель или отверстий.The component (2) has two groups of support rollers (6). The pressing device is made in the form of separate links (8), interconnected by axes (9); to reduce friction, each link (8) is equipped with a support roller (10). The clamping device is attached at both ends to the carriage using an axle (11), and a detachable connection in the form of a hook (12) and an axle (13) engaged by the hook (12). The detachable connection can be made in another way - in the form of an axle, passed through loops installed on the carriage component and the tensioner link, in the form of hooks and loops or holes put on them.
Составная часть (2) оснащена натяжным механизмом (на фиг. 1 не показан) с помощью которого изменяется длина составной части (2) между шарниром (5) и крюком (12). При увеличении длины составной части (2) между шарниром (5) и крюком (12) становится возможным размыкание и соединение разъемного соединения. Натяжной механизм оснащается упругим элементом в виде пружины или пневмоцилиндра или пневмомускула, таким образом, что при уменьшении длины составной части (2) между шарниром (5) и крюком (12), при замкнутом разъемном соединении гибкой составной каретки и прижимного устройства обеспечивается прижим опорных роликов (6) и опорно-приводных роликов (7) и увеличение потенциальной энергии пружины или пневмоцилиндра или пневмомускула с возможностьюThe component (2) is equipped with a tension mechanism (not shown in Fig. 1) with the help of which the length of the component (2) between the hinge (5) and the hook (12) changes. By increasing the length of the component (2) between the hinge (5) and the hook (12), it becomes possible to open and connect the detachable connection. The tensioning mechanism is equipped with an elastic element in the form of a spring or a pneumatic cylinder or a pneumatic muscle, so that when the length of the component part (2) between the hinge (5) and the hook (12) is reduced, with a closed detachable connection of the flexible composite carriage and the clamping device, the support rollers are pressed (6) and support-drive rollers (7) and increasing the potential energy of a spring or pneumatic cylinder or pneumatic muscle with the possibility
- 5 045656 регулирования усилия натяжения прижимного устройства.- 5 045656 regulation of the tension force of the clamping device.
На составную часть (3) установлена сварочная горелка (14) для сварки в среде защитных газов и приводные механизмы (не показаны) перемещения и позиционирования сварочной горелки (14). На составную часть каретки может быть установлено одно или несколько функциональных устройств. Это может быть сварочная горелка для сварки в среде защитных газов плавящимся или не плавящимся электродом, горелка плазменной сварки, газопламенный резак, плазматрон, источник вращающего момента в виде электродвигателя, гидро или пневмомотора и фрезы для фрезерной обработки кромок или резки трубы, ультразвуковой дефектоскоп. В большинстве случаев помимо самого функционального устройства требуются механизмы его позиционирования и перемещения в направлениях вдоль оси трубы, в радиальном направлении и изменении угла наклона относительно поверхности трубы (1). В зависимости от вида и количества функциональных устройств составная каретка может иметь различный функционал, в т.ч. быть многофункциональной.A welding torch (14) for welding in a shielding gas environment and drive mechanisms (not shown) for moving and positioning the welding torch (14) are installed on the component (3). One or more functional devices can be installed on a carriage component. This can be a welding torch for welding in a shielded gas environment with a consumable or non-consumable electrode, a plasma welding torch, a gas flame cutter, a plasmatron, a torque source in the form of an electric motor, a hydraulic or pneumatic motor and a cutter for milling edges or cutting a pipe, an ultrasonic flaw detector. In most cases, in addition to the functional device itself, mechanisms are required for its positioning and movement in directions along the pipe axis, in the radial direction and changing the angle of inclination relative to the pipe surface (1). Depending on the type and number of functional devices, a composite carriage may have different functionality, incl. be multifunctional.
Составная часть (4) содержит источник вращающего момента в виде электродвигателя, гидро или пневмомотора от которого вращающий момент передается на опорно-приводные ролики (7) и обеспечивается перемещение составной каретки по поверхности трубы (1) вокруг ее оси.The component part (4) contains a source of torque in the form of an electric motor, a hydraulic motor or a pneumatic motor from which the torque is transmitted to the support-drive rollers (7) and ensures the movement of the composite carriage along the surface of the pipe (1) around its axis.
Для удобства наблюдения за процессом обработки составные части (2 и 4) составной каретки оснащены видеокамерами (15) передающими изображение на экран оператора устройства.For ease of monitoring the processing process, the component parts (2 and 4) of the composite carriage are equipped with video cameras (15) that transmit the image to the screen of the device operator.
Устанавливается устройство на обрабатываемую трубу следующим образом:The device is installed on the pipe being processed as follows:
гибкая составная каретка из составных частей (2, 3 и 4), с присоединенным осью (11) прижимным устройством из звеньев (8), соединенных осями (9) и оснащенных роликами (9) с разомкнутым соединением из крюка (12) и оси (13) прижимного устройства устанавливается на наружную поверхность трубы (1). Натяжной механизм составной части (2) находится в расслабленном состоянии. Гибкая составная каретка и прижимное устройство охватывают трубу (1). Ось (13) вводится в зацепление с крюком (12) и регулированием натяжного механизма уменьшается длина составной части (2) между шарниром (5) и крюком (12) до касания всех групп опорных роликов (6) и (10) и опорно-приводных роликов (7) наружной поверхности трубы (1), после чего происходит регулирование потенциальной энергии натяжного механизма.flexible composite carriage made of components (2, 3 and 4), with an attached axle (11) a pressing device made of links (8) connected by axles (9) and equipped with rollers (9) with an open connection from a hook (12) and an axle ( 13) the clamping device is installed on the outer surface of the pipe (1). The tension mechanism of the component (2) is in a relaxed state. A flexible composite carriage and a clamping device enclose the pipe (1). The axis (13) is engaged with the hook (12) and by adjusting the tension mechanism, the length of the component (2) between the hinge (5) and the hook (12) is reduced until all groups of support rollers (6) and (10) and support-drive rollers (7) of the outer surface of the pipe (1), after which the potential energy of the tension mechanism is regulated.
Для натяжного механизма с пружиной регулирование потенциальной энергии выполняется сжатием пружины на определенную величину или с определенным усилием, для пневмоцилиндра или пневмомускула - сокращение длины составной части (2) между шарниром (5) и крюком (12) и регулирование потенциальной энергии происходит подачей сжатого воздуха в рабочую полость пневматического упругого элемента и регулированием давления воздуха в рабочей полости пневматического упругого элемента.For a tensioning mechanism with a spring, potential energy is regulated by compressing the spring by a certain amount or with a certain force; for a pneumatic cylinder or pneumatic muscle, the length of the component (2) between the hinge (5) and the hook (12) is reduced and the potential energy is regulated by supplying compressed air to the working cavity of the pneumatic elastic element and regulating the air pressure in the working cavity of the pneumatic elastic element.
Снятие устройства с трубы (1) после ее обработки происходит в обратном порядке: - расслабление упругого элемента натяжного механизма, увеличение длины составной части (2) между шарниром (5) и крюком (12), на величину достаточную для размыкания соединения крюка (12) и оси (13), размыкание соединение, снятие устройства с трубы (1).Removing the device from the pipe (1) after processing it occurs in the reverse order: - relaxing the elastic element of the tension mechanism, increasing the length of the component (2) between the hinge (5) and the hook (12), by an amount sufficient to open the connection of the hook (12) and axle (13), opening the connection, removing the device from the pipe (1).
При работе устройства и его вращении вокруг оси трубы (1), возможна ситуация когда один или несколько опорных роликов (6, 10) или опорно-приводных роликов (7) наезжают на локальный геометрический дефект поверхности трубы (1) в виде продольного сварного шва, овальности, конусообразности, незначительной овальности или выпуклости, брызг расплавленного металла и т.д. при этом происходит изменение длины составной части (2) между шарниром (5) и крюком (12), компенсирующей изменение длины устройства, а за счет потенциальной энергии упругого элемента поддерживается необходимое усилие прижима опорных роликов (6, 10) и опорно-приводных роликов (7) к поверхности трубы (1).During operation of the device and its rotation around the axis of the pipe (1), a situation is possible when one or more support rollers (6, 10) or support-drive rollers (7) run into a local geometric defect in the surface of the pipe (1) in the form of a longitudinal weld, ovality, conicality, slight ovality or convexity, splashes of molten metal, etc. in this case, the length of the component (2) between the hinge (5) and the hook (12) changes, compensating for the change in the length of the device, and due to the potential energy of the elastic element, the required clamping force of the support rollers (6, 10) and support-drive rollers ( 7) to the surface of the pipe (1).
Расположение оси опорных роликов (6) и опорно-приводных роликов (7) на расстоянии от шарнирного соединения равному 1/3 расстояния между шарнирами составной части позволяет при наезде опорных роликов (6) или опорно-приводных роликов (7) изменять расстояние от поверхности трубы до оси только одного соединения в виде шарниров (5) или соединений гибкого прижимного устройства и каретки. При этом, чем меньше расстояние от оси опорных роликов (6) или опорно-приводных роликов (7) до шарнира, тем меньше изменяется длина составной части с натяжным механизмом при наезде роликов (6 и 7) на зону с локальным геометрическим дефектом и, соответственно, проще поддерживать необходимое усилие натяжения прижимного устройства.The location of the axis of the support rollers (6) and support-drive rollers (7) at a distance from the hinge joint equal to 1/3 of the distance between the hinges of the component allows, when the support rollers (6) or support-drive rollers (7) collide, to change the distance from the surface of the pipe to the axis there is only one connection in the form of hinges (5) or connections between the flexible clamping device and the carriage. In this case, the smaller the distance from the axis of the support rollers (6) or support-drive rollers (7) to the hinge, the less the length of the component with the tension mechanism changes when the rollers (6 and 7) hit an area with a local geometric defect and, accordingly , it is easier to maintain the required tension force of the clamping device.
Усилие натяжения прижимного устройства подбирается таким образом, чтобы сила трения между наружной поверхностью трубы и приводными роликами превышала усилие на наружной поверхности приводных роликов, необходимое для приведения в движение устройства вокруг оси трубы на всех участках движения гибкой приводной каретки.The tension force of the clamping device is selected in such a way that the friction force between the outer surface of the pipe and the drive rollers exceeds the force on the outer surface of the drive rollers necessary to drive the device around the pipe axis in all areas of movement of the flexible drive carriage.
Преимуществом предлагаемого изобретения является способность устройства двигаться строго вокруг оси трубы, исключая спиральный ход без направляющего кольца или направляющего шаблона даже при наличии локальных геометрических дефектов обрабатываемой трубы.The advantage of the proposed invention is the ability of the device to move strictly around the axis of the pipe, excluding a spiral stroke without a guide ring or guide template, even in the presence of local geometric defects of the pipe being processed.
Факторами, определяющими способность движения составной каретки строго вокруг оси трубы, исключая спиральный ход являются:Factors that determine the ability of a composite carriage to move strictly around the pipe axis, excluding spiral motion, are:
жесткость составных частей каретки на скручивание вокруг оси, перпендикулярной осям шарниров (5) и проходящей через них;the torsional rigidity of the carriage components around an axis perpendicular to the axes of the hinges (5) and passing through them;
- 6 045656 величина угла с вершиной, лежащей на оси трубы и образованного двумя лучами, проходящими через две крайние оси опорных или опорно-приводных роликов составной каретки;- 6 045656 the value of the angle with the vertex lying on the axis of the pipe and formed by two rays passing through the two outer axes of the support or support-drive rollers of the composite carriage;
усилие прижатия гибкой составной каретки к поверхности трубы;the force of pressing the flexible composite carriage to the surface of the pipe;
наружная ширина колеи опорных роликов (6) и опорно-приводных роликов (7);outer track width of support rollers (6) and support-drive rollers (7);
количество осей опорных роликов (6) или опорно-приводных роликов (7) - фактически равняется количеству составных частей гибкой составной каретки плюс одна осьthe number of support roller axes (6) or support-drive rollers (7) is actually equal to the number of components of the flexible composite carriage plus one axle
Все указанные выше факторы являются взаимозависимыми.All the above factors are interdependent.
При наезде одного ролика составной части каретки на зону с локальным геометрическим дефектом под воздействием усилия прижатия прижимного устройства возможно скручивание такой составной части каретки вокруг оси, перпендикулярной осям шарниров (5) и проходящей через них. Таким образом, ось опорных роликов (6) или опорно-приводных роликов (7) такой составной части каретки потеряет параллельность оси трубы и возможно отклонение траектории движения устройства. Чем жестче составные части каретки на скручивание, тем большее усилие прижатия прижимного устройства такая составная часть сможет воспринимать без скручивания и отклонения траектории. Чем больше усилие прижатия прижимного устройства тем сложнее отклонить гибкую составную каретку на спиральный ход - сильнее проявляется эффект выравнивания на трубе. Чем большее количество составных частей, и соответственно, осей групп опорных роликов (6) или опорно-приводных роликов (7) имеет гибкая составная каретка тем меньше вероятность, что значительная часть роликов окажется в зонах с локальными геометрическими дефектами трубы. Для устройства на фиг. 1 при наезде на зону с локальным геометрическим дефектом роликами одной из составных частей - остальные ролики будут контактировать с наружной поверхностью трубы (1) без дефектов и сохранять прямолинейное движение. При работе гибкая составная каретка последовательно проходит зоны с локальными дефектами при этом смежные составные части каретки будут не значительно вращаться друг относительно друга вокруг оси шарнира (5), соединяющего их, сохраняя при этом прижатие с необходимым усилием всех опорных роликов (6) и опорноприводных роликов (7) к наружной поверхности трубы (1).When one roller of a carriage component hits an area with a local geometric defect under the influence of the pressing force of the clamping device, it is possible for such a carriage component to twist around an axis perpendicular to the axes of the hinges (5) and passing through them. Thus, the axis of the support rollers (6) or support-drive rollers (7) of such a component of the carriage will lose parallelism to the axis of the pipe and the device’s trajectory may deviate. The stiffer the components of the carriage are torsionally, the greater the pressing force of the clamping device such a component can absorb without twisting and deflecting the trajectory. The greater the pressing force of the clamping device, the more difficult it is to deflect the flexible composite carriage into a spiral stroke - the alignment effect on the pipe is more pronounced. The greater the number of components, and, accordingly, the axes of groups of support rollers (6) or support-drive rollers (7) a flexible composite carriage has, the less likely it is that a significant part of the rollers will end up in areas with local geometric defects of the pipe. For the device in FIG. 1, when the rollers of one of the components hit an area with a local geometric defect, the remaining rollers will contact the outer surface of the pipe (1) without defects and maintain linear motion. During operation, the flexible composite carriage sequentially passes through zones with local defects, while the adjacent components of the carriage will slightly rotate relative to each other around the axis of the hinge (5) connecting them, while maintaining pressure with the necessary force of all support rollers (6) and support rollers (7) to the outer surface of the pipe (1).
Чем больше величина угла с вершиной, лежащей на оси обрабатываемой трубы (1) и образованного двумя лучами, проходящими через две крайние оси групп опорных роликов гибкой составной каретки и чем больше наружная ширина колеи групп опорных роликов (6) и опорно-приводных роликов (7), тем большее потребуется усилие, чтобы отклонить на спиральный ход гибкую составную каретку, прижатую прижимным устройством к поверхности трубы (1).The larger the angle with the vertex lying on the axis of the pipe being processed (1) and formed by two beams passing through the two outer axes of the support roller groups of the flexible composite carriage and the larger the outer track width of the support roller groups (6) and support-drive rollers (7 ), the greater the force required to deflect the flexible composite carriage pressed by the clamping device to the surface of the pipe (1) into a spiral motion.
На фиг. 2 изображена гибкая составная каретка, состоящая из двух шарнирно соединенных составных частей - (2 и 3). Составные части соединены между собой шарниром (5). Составная часть (3) имеет одну группу из не менее двух соосных опорных роликов (6). Составная часть (2) имеет две группы опорных роликов (6) и опорно-приводных роликов (7). Прижимное устройство (16) представляет собой замкнутую металлическую цепь или замкнутую металлическую ленту с, по меньшей мере, одним замковым соединением (21). Прижимное устройство (16) охватывает трубу (1) и установленную на нее каретку. Прижимное устройство (16) огибает каретку по верхним роликам (17), боковым роликам (18) и заводится под крайние опорные ролики (6) каретки. В случае исполнения прижимного устройства (16) в виде металлической цепи, верхние ролики (17) и боковые ролики (18) могут быть заменены на цепные звездочки, а на крайних составных частях гибкой составной каретки устанавливаются дополнительные цепные звездочки, которые цепь огибает, проходя между такой цепной звездочкой и наружной поверхностью трубы. Труба (1) с установленным устройством имеет участки, покрытые прижимным устройством (16)(19), и участки, не покрытые прижимным устройством (16-20).In fig. Figure 2 shows a flexible composite carriage consisting of two hinged components - (2 and 3). The components are connected to each other by a hinge (5). The component (3) has one group of at least two coaxial support rollers (6). The component (2) has two groups of support rollers (6) and support-drive rollers (7). The clamping device (16) is a closed metal chain or a closed metal strip with at least one locking connection (21). The clamping device (16) covers the pipe (1) and the carriage installed on it. The clamping device (16) bends around the carriage along the upper rollers (17), side rollers (18) and is inserted under the outer support rollers (6) of the carriage. If the clamping device (16) is made in the form of a metal chain, the upper rollers (17) and side rollers (18) can be replaced with chain sprockets, and additional chain sprockets are installed on the extreme components of the flexible composite carriage, which the chain bends around, passing between such a chain sprocket and the outer surface of the pipe. The pipe (1) with the installed device has sections covered with the clamping device (16)(19) and sections not covered with the clamping device (16-20).
Составная часть (2) оснащается натяжным механизмом (на фиг. 2 не показан) с помощью которого изменяется расстояние между осями роликов или цепных звездочек, которые огибает прижимное устройство (16) и осуществляется натяжение или ослабление прижимного устройства (16) и обеспечивается прижим опорных роликов (6) и опорно-приводных роликов (7).The component (2) is equipped with a tensioning mechanism (not shown in Fig. 2) with the help of which the distance between the axes of the rollers or chain sprockets, which the clamping device (16) bends around, is changed and the clamping device (16) is tensioned or loosened and the support rollers are pressed (6) and support-drive rollers (7).
Натяжной механизм оснащается упругим элементом в виде пружины или пневмоцилиндра или пневмомускула, для поддержания необходимого натяжения прижимного устройства (16) при проходе каретки через участки трубы (1) с локальными геометрическими дефектами.The tensioning mechanism is equipped with an elastic element in the form of a spring or a pneumatic cylinder or a pneumatic muscle to maintain the required tension of the clamping device (16) when the carriage passes through sections of the pipe (1) with local geometric defects.
На составную часть (3) установлены две сварочные горелки (14) для сварки в среде защитных газов и приводные механизмы (не показаны) перемещения и позиционирования сварочных горелок (14).Two welding torches (14) for welding in shielding gases and drive mechanisms (not shown) for moving and positioning the welding torches (14) are installed on the component (3).
Составная часть (2) содержит источник вращающего момента в виде электродвигателя, гидро или пневмомотора от которого вращающий момент передается на ось с опорно-приводными роликами (7) и обеспечивается перемещение гибкой составной каретки по поверхности трубы (1) вокруг ее оси. Вращающий момент от источника вращающего механизма может передаваться на любой ролик или цепную звездочку составной части (2) и такое решение будет обеспечивать перемещение каретки вокруг обрабатываемой трубы (1), но наиболее оптимальным решением является передача именно на ролики (7), т.к. они непосредственно контактируют с наружной поверхностью обрабатываемой трубы и их можно выполнить покрытыми резиной или силиконом или другим подобным покрытием и обеспечить коэффициент трения 0,6-0,8, в то время как коэффициент трения между наружной поверхности трубы и металлическим прижимным устройство находится в пределах 0,15-0,3, что потребует увеличения усилия натяже- 7 045656 ния прижимного устройства для передачи необходимого вращающего момента, особенно при прохождении кареткой вертикальных участков. Возможна более сложная конструкция, когда вращающий момент от источника вращающего момента передается одновременно и на опорно-приводные ролики (7) и на какие-либо другие ролики или цепные звездочки составной части (2)The component part (2) contains a source of torque in the form of an electric motor, a hydraulic motor or a pneumatic motor from which the torque is transmitted to the axis with support-drive rollers (7) and ensures the movement of the flexible composite carriage along the surface of the pipe (1) around its axis. The torque from the source of the rotating mechanism can be transmitted to any roller or chain sprocket of the component (2) and such a solution will ensure the movement of the carriage around the pipe being processed (1), but the most optimal solution is transmission to the rollers (7), because they are in direct contact with the outer surface of the pipe being processed and can be coated with rubber or silicone or other similar coating and provide a coefficient of friction of 0.6-0.8, while the coefficient of friction between the outer surface of the pipe and the metal clamping device is in the range of 0 ,15-0.3, which will require an increase in the tension force of the clamping device to transmit the required torque, especially when the carriage passes through vertical sections. A more complex design is possible, when the torque from the torque source is transmitted simultaneously to the support-drive rollers (7) and to any other rollers or chain sprockets of the component (2)
Устанавливается устройство на обрабатываемую трубу (1) следующим образом: составная каретка из частей (2 и 3) с установленным на него разомкнутым прижимным устройством (16) устанавливается на трубу (1). Натяжной механизм составной части (2) находится в расслабленном состоянии. Замыкается прижимное устройство (16) посредством замка (21) и посредством натяжного механизма изменяется расстояние между осями роликов составной части (2) которые огибает натяжное устройство (16) до касания всех групп опорных (6) и опорно-приводных роликов (7) каретки наружной поверхности трубы (1), после чего происходит регулирование усилия натяжения прижимного устройства (16). Регулирование усилия натяжения прижимного устройства (16) происходит аналогично как на устройстве с прижимным устройством в виде цепи из отдельных звеньев, прикрепленного к гибкой составной каретке.The device is installed on the pipe being processed (1) as follows: a composite carriage consisting of parts (2 and 3) with an open clamping device (16) installed on it is installed on the pipe (1). The tension mechanism of the component (2) is in a relaxed state. The clamping device (16) is closed by means of the lock (21) and by means of the tension mechanism the distance between the axes of the rollers of the component (2) which the tension device (16) bends around until they touch all groups of support (6) and support-drive rollers (7) of the outer carriage surface of the pipe (1), after which the tension force of the clamping device (16) is regulated. Regulation of the tension force of the clamping device (16) occurs in the same way as on a device with a clamping device in the form of a chain of individual links attached to a flexible composite carriage.
Снятие устройства с трубы (1) после ее обработки происходит в обратном порядке: - расслабление упругого элемента натяжного механизма, изменение межосевого расстояния роликов, охватываемых натяжным устройством (16) составной части с натяжным механизмом, на величину достаточную для размыкания соединения (21), размыкание соединения (21), снятие устройства с трубы (1).Removing the device from the pipe (1) after processing it occurs in the reverse order: - relaxation of the elastic element of the tension mechanism, changing the interaxial distance of the rollers covered by the tension device (16) of the component with the tension mechanism, by an amount sufficient to open the connection (21), opening connections (21), removing the device from the pipe (1).
В случае исполнения прижимного устройства в виде гибкой металлической цепи или ленты охватывающей трубу, с установленной на нее гибкой составной кареткой, возможна установка нескольких гибких составных кареток под одно охватывающее прижимное устройство (16) - см. фиг. 3. При этом каждая каретка может двигаться независимо от других, за исключением возможного столкновения. Одна из изображенных на фиг. 3 кареток оснащена двумя сварочными головками (14) и механизмами ее перемещения и позиционирования, другая - плазматроном (22) и механизмами его перемещения и позиционирования.If the clamping device is made in the form of a flexible metal chain or tape covering the pipe, with a flexible composite carriage installed on it, it is possible to install several flexible composite carriages under one covering clamping device (16) - see Fig. 3. In this case, each carriage can move independently of the others, with the exception of possible collision. One of the ones shown in Fig. 3 carriages are equipped with two welding heads (14) and mechanisms for its movement and positioning, the other is equipped with a plasmatron (22) and mechanisms for its movement and positioning.
Механизмы позиционирования функционального устройства необходимы для обеспечения позиционирования функционального устройства относительно поверхности участка трубы. Механизмы перемещения функционального устройства используются для перемещения или вращения функционального устройства относительно поверхности участка трубы в процессе работы устройства. Механизмы перемещения, в отличие от механизмов позиционирования, оснащаются приводами источниками энергии линейного или окружного перемещения.Functional device positioning mechanisms are required to ensure positioning of the functional device relative to the surface of the pipe section. Functional device movement mechanisms are used to move or rotate the functional device relative to the surface of a pipe section during operation of the device. Motion mechanisms, unlike positioning mechanisms, are equipped with drives that provide energy sources for linear or circumferential movement.
Механизмы линейного перемещения функциональных устройств могут быть выполнены в виде линейных или рычажных направляющих элементов и механических передач вида винт-гайка, зубчатая рейка-шестерня, ременной передачи, зубчатой ременной передачи, системы тросов и роликов, и оснащаются источником вращающего момента - электродвигателя или пневмомотора или гидромотора. Также механизм линейного перемещения может быть выполнен в виде линейного шагового двигателя, пневмопривода или пневмомускула или гидропривода - в таком случае не требуется источник вращающего момента.Mechanisms for linear movement of functional devices can be made in the form of linear or lever guide elements and mechanical transmissions such as screw-nut, rack-and-pinion, belt drive, toothed belt drive, system of cables and rollers, and are equipped with a torque source - an electric motor or a pneumatic motor or hydraulic motor. Also, the linear movement mechanism can be made in the form of a linear stepper motor, pneumatic drive or pneumatic muscle or hydraulic drive - in this case, a torque source is not required.
Механизмы вращения могут быть выполнены в виде источника вращающего момента - электродвигателя или пневмомотора или гидромотора, и могут иметь механический редуктор для увеличения вращающего момента.The rotation mechanisms can be made in the form of a torque source - an electric motor or a pneumatic motor or a hydraulic motor, and can have a mechanical gearbox to increase the torque.
Составная часть гибкой составной каретки со сварочной горелкой для сварки в среде защитных газов оснащается механизмом перемещения горелки вдоль оси трубы, механизмом позиционирования сварочной горелки по высоте относительно поверхности трубы в радиальном направлении, механизмом позиционирования угла наклона горелки в плоскости стыка. Для повышения качества сварки составная часть со сварочной горелкой может быть оснащена механизмом вращения, изменяющим угол наклона сварочной горелки в плоскости стыка, и механизмом перемещения горелки по высоте относительно поверхности трубы в радиальном направлении.The component of the flexible composite carriage with a welding torch for shielded gas welding is equipped with a mechanism for moving the torch along the axis of the pipe, a mechanism for positioning the welding torch in height relative to the surface of the pipe in the radial direction, and a mechanism for positioning the angle of inclination of the torch in the plane of the joint. To improve the quality of welding, the component with a welding torch can be equipped with a rotation mechanism that changes the angle of inclination of the welding torch in the plane of the joint, and a mechanism for moving the torch in height relative to the surface of the pipe in the radial direction.
Составная часть с режущим устройством плазменной или газопламенной резки оснащается механизмами позиционирования режущего устройства вдоль оси трубы, по высоте относительно поверхности трубы и позиционирования угла наклона режущего устройства в плоскости перпендикулярной плоскости стыка и проходящей через ось режущего устройства. Для повышения срока службы плазменного режущего устройства составная часть с таким режущим устройством оснащается механизмом перемещения режущего устройства по высоте относительно поверхности участка трубы, а при прожиге трубы в начале реза выполняется кратковременное увеличение высоты режущего устройства с последующим его уменьшением до рабочего значения.The component with a cutting device for plasma or gas flame cutting is equipped with mechanisms for positioning the cutting device along the pipe axis, in height relative to the surface of the pipe and positioning the inclination angle of the cutting device in a plane perpendicular to the joint plane and passing through the axis of the cutting device. To increase the service life of a plasma cutting device, the component with such a cutting device is equipped with a mechanism for moving the cutting device in height relative to the surface of the pipe section, and when burning the pipe at the beginning of the cut, the height of the cutting device is briefly increased, followed by its reduction to the operating value.
Составная часть с фрезой оснащается механизмами позиционирования фрезы вдоль оси трубы, по высоте относительно поверхности трубы и позиционирования угла наклона фрезы в плоскости перпендикулярной плоскости стыка и проходящей через ось фрезы. Для удобства, при обработке трубы за несколько проходов, составная часть с фрезой может быть оснащена механизмом перемещения фрезы по высоте относительно поверхности участка трубы.The component with the cutter is equipped with mechanisms for positioning the cutter along the pipe axis, in height relative to the surface of the pipe, and positioning the cutter inclination angle in a plane perpendicular to the joint plane and passing through the cutter axis. For convenience, when processing a pipe in several passes, the component with a cutter can be equipped with a mechanism for moving the cutter in height relative to the surface of the pipe section.
Оснащение механизмами позиционирования и перемещения составной части с диагностическим устройством определяется видом и конструкцией диагностического устройства.Equipping a component with a diagnostic device with mechanisms for positioning and moving is determined by the type and design of the diagnostic device.
- 8 045656- 8 045656
В некоторых случаях длина гибкой составной каретки может быть достаточной для замыкания составной каретки вокруг трубы исключая натяжное устройство см.- фиг. 4. Гибкая составная каретка на фиг. 4 состоит из 6-ти составных частей - (2, 3, 4 и 23). Составная часть (2) оснащена натяжным механизмом, составная часть (3) - сварочной горелкой (14) и механизмами ее перемещения и позиционирования, составная часть (4) - приводным механизмом, передающим вращающим момент от источника вращающего момента на опорно-приводные ролики (7). Устройство не имеет прижимного устройства и охватывает трубу по окружности, шарнирное соединение составных частей - (2 и 23) выполнено разъемным в виде крюков (12) установленных на составной части (2) и оси (13), установленной на составной части (23).In some cases, the length of the flexible composite carriage may be sufficient to close the composite carriage around the pipe excluding the tensioning device, see FIG. 4. Flexible composite carriage in Fig. 4 consists of 6 components - (2, 3, 4 and 23). Component (2) is equipped with a tensioning mechanism, component (3) is equipped with a welding torch (14) and mechanisms for its movement and positioning, component (4) is equipped with a drive mechanism that transmits torque from the torque source to support-drive rollers (7 ). The device does not have a clamping device and covers the pipe circumferentially, the swivel connection of the component parts - (2 and 23) is made detachable in the form of hooks (12) installed on the component part (2) and an axis (13) installed on the component part (23).
Техническая реализация прижимного устройства в виде системы из магнитов, установленных в составных частях гибкой составной каретки, и оснащенных механической системой изменяющей усилие притяжения между магнитами и обрабатываемой трубой из стали с высокой магнитной проводимостью может быть выполнена в следующих исполнениях:The technical implementation of the clamping device in the form of a system of magnets installed in the components of a flexible composite carriage, and equipped with a mechanical system that changes the force of attraction between the magnets and the processed pipe made of steel with high magnetic conductivity can be made in the following designs:
Опорные ролики гибкой составной каретки выполнены из магнитного материала и опираются на наружную поверхность стальной трубы. Изменение расстояния между магнитом и стальной трубой происходит путем приподнимания составной части гибкой составной каретки, на которой установлен магнитный ролик над поверхностью стальной трубы посредством кулачка или эксцентрика или клина или пневматического или гидравлического цилиндра или пневмомускула или механической передачи - винтгайка или зубчатой рейки.The support rollers of the flexible composite carriage are made of magnetic material and rest on the outer surface of the steel pipe. Changing the distance between the magnet and the steel pipe occurs by lifting the component of the flexible composite carriage on which the magnetic roller is mounted above the surface of the steel pipe by means of a cam or an eccentric or a wedge or a pneumatic or hydraulic cylinder or a pneumatic muscle or a mechanical transmission - a screw nut or a rack.
Магнит в виде прямоугольного блока или диска или цилиндра неподвижно закреплен на составной части гибкой составной каретки, на расстоянии от поверхности обрабатываемой стальной трубы, при котором обеспечивается требуемое усилие прижатия. Изменение расстояния между магнитом и стальной трубой происходит путем приподнимания составной части гибкой составной каретки, на которой неподвижно установлен магнит над поверхностью стальной трубы посредством кулачка или эксцентрика или клина или пневматического или гидравлического цилиндра или пневмомускула или механической передачи - винт-гайка или зубчатой рейки.A magnet in the form of a rectangular block or disk or cylinder is fixedly fixed on a component of a flexible composite carriage, at a distance from the surface of the steel pipe being processed, at which the required pressing force is ensured. Changing the distance between the magnet and the steel pipe occurs by lifting the component of the flexible composite carriage on which the magnet is fixedly mounted above the surface of the steel pipe by means of a cam or an eccentric or a wedge or a pneumatic or hydraulic cylinder or a pneumatic muscle or a mechanical transmission - a screw-nut or a gear rack.
Магнит в виде прямоугольного блока или диска или цилиндра подвижно установлен в составной части гибкой составной каретки с возможностью вращения вокруг оси, не совпадающей с магнитной осью магнита.A magnet in the form of a rectangular block or disk or cylinder is movably installed in a component of a flexible composite carriage with the possibility of rotation around an axis that does not coincide with the magnetic axis of the magnet.
Изменение усилия притяжения достигается поворотом магнита вокруг такой оси, не совпадающей с магнитной осью магнита. Поворот магнита может осуществляться поворотом оси, на которой закреплен неподвижно магнит, поворотом магнита вокруг неподвижной оси посредством рычага или толкателя или пневмо- или гидро-цилиндра или пневмомускула или электрического актуатора, передачей вращающего момента от электродвигателя или пневмомотора или гидромотора.Changing the attractive force is achieved by rotating the magnet around an axis that does not coincide with the magnetic axis of the magnet. Rotation of the magnet can be carried out by rotating the axis on which the magnet is fixedly fixed, by rotating the magnet around a fixed axis by means of a lever or pusher or a pneumatic or hydraulic cylinder or a pneumatic muscle or an electric actuator, by transmitting torque from an electric motor or a pneumatic motor or a hydraulic motor.
Магнит в виде прямоугольного блока или диска или цилиндра подвижно установлен в составной части гибкой составной каретки с возможностью линейного перемещения магнита относительно составной части гибкой составной каретки, на которой установлен магнит таким образом, чтобы изменялось расстояние от стальной трубы до магнита. Перемещение магнита может осуществляться системой рычагов или эксцентриком или кулачком или клином или пневматическим или гидравлическим цилиндром или пневмомускулом или механической передачей - винт-гайка или зубчатой рейки.A magnet in the form of a rectangular block or a disk or a cylinder is movably mounted in a component of a flexible composite carriage with the possibility of linear movement of the magnet relative to the component of the flexible composite carriage on which the magnet is mounted so that the distance from the steel pipe to the magnet changes. The movement of the magnet can be carried out by a system of levers or an eccentric or a cam or a wedge or a pneumatic or hydraulic cylinder or a pneumatic muscle or a mechanical transmission - a screw-nut or a gear rack.
Количество и расположение магнитов выбирается таким образом, чтобы на каждую группу опорных и или опорно-приводных роликов гибкой составной каретки действовала сила прижатия к трубе.The number and location of magnets is selected in such a way that each group of support and or support-drive rollers of the flexible composite carriage is subject to a pressing force against the pipe.
В одной гибкой составной каретке может быть одновременно реализовано несколько исполнений прижимного устройства из системы магнитов.Several versions of the clamping device from a magnet system can be simultaneously implemented in one flexible composite carriage.
Для защиты от внешних воздействий магнит может быть помещен в защитную оболочку из стали или полимерного материала или резины или силикона.To protect against external influences, the magnet can be placed in a protective shell made of steel or polymer material, rubber or silicone.
На фиг. 5 изображена гибкая составная каретка, состоящая из двух шарнирно соединенных составных частей - (2 и 3). Составные части соединены между собой шарниром (5). Прижимное устройство выполнено в виде системы магнитов, оснащенных механической системой изменяющей усилие притяжения между магнитами и обрабатываемой трубой из стали с высокой магнитной проводимостью посредством изменения положения магнитов относительно поверхности стальной трубы. Увеличивая расстояние проходимое магнитным полем в воздухе, имеющим низкую магнитную проницаемость уменьшается сила притяжения между магнитом и стальной трубой.In fig. 5 shows a flexible composite carriage consisting of two hinged components - (2 and 3). The components are connected to each other by a hinge (5). The clamping device is made in the form of a system of magnets equipped with a mechanical system that changes the force of attraction between the magnets and the processed pipe made of steel with high magnetic conductivity by changing the position of the magnets relative to the surface of the steel pipe. By increasing the distance traveled by the magnetic field in air, which has low magnetic permeability, the force of attraction between the magnet and the steel pipe decreases.
На фиг. 5. на одной гибкой составной каретке изображены несколько из возможных конструкций магнитов в виде - ролика и неподвижных магнитов, и механических систем изменяющих усилие притяжения между магнитами и стальной трубы - в виде кулачка, эксцентрика и закрепления магнита с возможностью поворота вокруг оси, не совпадающей с магнитной осью магнита.In fig. 5. on one flexible composite carriage several of the possible designs of magnets are depicted in the form of a roller and stationary magnets, and mechanical systems that change the force of attraction between magnets and a steel pipe - in the form of a cam, an eccentric and fastening a magnet with the ability to rotate around an axis that does not coincide with magnetic axis of the magnet.
Ролик (24) гибкой составной каретки выполнен магнитным. Для изменения расстояния между трубой (1) и магнитным роликом (24) и снижения силы притяжения между магнитным роликом (24) и трубой (1), составная часть (3) оснащена кулачком (25) и соединенным с ним рычагом (26). При повороте рычага (26) по часовой стрелке, кулачок (25) упирается в трубу (1) и приподнимает составную часть (3) над поверхностью трубы.The roller (24) of the flexible composite carriage is made magnetic. To change the distance between the pipe (1) and the magnetic roller (24) and reduce the force of attraction between the magnetic roller (24) and the pipe (1), the component (3) is equipped with a cam (25) and a lever (26) connected to it. When turning the lever (26) clockwise, the cam (25) rests on the pipe (1) and lifts the component (3) above the surface of the pipe.
--
Claims (5)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018139815 | 2018-11-12 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA045656B1 true EA045656B1 (en) | 2023-12-13 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2696984C1 (en) | Device for orbital treatment of non-revolving joints and ends of pipes | |
| US6657161B2 (en) | External pipe welding apparatus | |
| AU2012203693C1 (en) | Orbital welding apparatus | |
| KR101363511B1 (en) | Grinding device for pipe welding part | |
| US20170252845A1 (en) | Orbital Welder With Integrated Track And Gear Drive | |
| JP5346899B2 (en) | Horizontal automatic welding equipment | |
| US7238918B2 (en) | Welding guns with mechanical interface | |
| KR101239339B1 (en) | Welding apparatus | |
| KR101531487B1 (en) | Apparatus and method for pipe welding | |
| EA045656B1 (en) | DEVICE FOR ORBITAL PROCESSING OF FIXED JOINTS AND PIPE ENDS | |
| NL8300207A (en) | DEVICE FOR WELDING TUBES. | |
| US4009360A (en) | Orbital welding apparatus | |
| WO2012020249A2 (en) | Pipe welding apparatus | |
| CN108025384B (en) | System and method for reducing weld root pockets | |
| GB2316903A (en) | Guide apparatus for use on curved surfaces | |
| JP6664645B2 (en) | Welding equipment | |
| US3678239A (en) | Inert gas shielded arc welding torches | |
| CN116352226A (en) | Hand-held type inner wall all-position welding argon arc surfacing machine | |
| KR101505733B1 (en) | Automatic Welding Apparatus for pipe | |
| KR20130035426A (en) | A mig overlay weling apparatus using inconel 625 wire | |
| JP2016022487A (en) | Shell welder | |
| US2979598A (en) | Pipe welding | |
| JP2019209341A (en) | Welding equipment | |
| RU2678552C1 (en) | Device for welding of pipe in fixed position | |
| SU1423328A1 (en) | Automatic machine for welding and cutting non-rotatable pipe joints |