RU212252U1 - Устройство для точного формирования цилиндрических частей металлического изделия - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована при изготовлении устройств, предназначенных для формирования цилиндрических частей металлического изделия, например цилиндрических частей пружинных центраторов, используемых в нефтегазовой промышленности и предназначенных для центрирования обсадных колонн, при спуске и установке их в скважине. Устройство для формирования цилиндрических частей металлического изделия, включающее подвижные деформирующие детали для пластического и упругого деформирования цилиндрических частей металлических изделий и неподвижные деформирующие детали для пластического и упругого деформирования цилиндрических частей металлических изделий, содержит фиксирующее устройство цилиндрической части металлического изделия, которое жестко соединено с, хотя бы одной, неподвижной деформирующей деталью. Контактные поверхности подвижных деформирующих деталей для пластического и упругого деформирования цилиндрических частей металлических изделий, контактирующие с внешней поверхностью цилиндрической части металлического изделия, и контактные поверхности неподвижных деформирующих деталей для пластического и упругого деформирования цилиндрических частей металлических изделий, контактирующие с внешней поверхностью цилиндрической части металлического изделия, имеют радиус закругления меньший, чем минимальный радиус закругления внешней поверхности цилиндрической части металлического изделия, с которой контактируют контактные поверхности подвижных и неподвижных деформирующих деталей. При этом каждая из подвижных деформирующих деталей имеет такую объемную форму, что верхняя точка взаимодействия внешней поверхности цилиндрической части металлического изделия с контактной поверхностью подвижной деформирующей детали, во время сведения кромок цилиндрической части металлического изделия, находится на расстоянии L1 от вертикальной оси симметрии цилиндрической части металлического изделия в поперечном сечении цилиндрической части металлического изделия, где расстояние L1 лежит в пределах от 3 мм до 20 мм. Технический результат заключается в увеличении точности формирования цилиндрических частей металлического изделия на время сваривания кромок цилиндрических частей металлического изделия и при этом является простым и надежным в работе. 4 ил.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована при изготовлении устройств, предназначенных для формирования цилиндрических частей металлического изделия, например цилиндрических частей пружинных центраторов, используемых в нефтегазовой промышленности и предназначенных для центрирования обсадных колонн, при спуске и установке их в скважине.

Известно устройство для формирования цилиндра, выполненное с возможностью придания цилиндрической формы толстому стальному листу с краями по ширине, подвергнутыми гибки краев и стыковки краев толстого стального листа по ширине друг с другом, с помощью штампов [1].

Недостатком этого устройства является низкая точность формирования цилиндрических частей металлического изделия, в частности низкая точность сведения кромок стального листа, во время придания цилиндрической формы толстому стальному листу, и во время сваривания кромок стального листа. Это обусловлено тем, что при пластических деформациях стального листа возникают и упругие деформации стального листа. При снятии нагрузок, обеспечивающих пластическое деформирование стального листа, перемещения кромок под воздействием упругих деформаций, могут быть непредсказуемыми.

Кроме того, устройство является сложным по своей конструкции. Усложнение конструкции устройства снижает надежность его работы, поскольку каждая из деталей устройства имеет свою вероятность отказа в работе.

Известно устройство, обеспечивающее выполнение способа получения открытой стальной трубы прессовой формовкой стального листа и включающее различные штампы для прессовки стальной трубы [2].

Этому устройству присущи те же самые недостатки.

Наиболее близким является устройство, включающее подвижные деформирующие детали, для пластического и упругого деформирования цилиндрических частей металлических изделий, и неподвижные деформирующие детали, для пластического и упругого деформирования цилиндрических частей металлических изделий, где подвижные деформирующие детали соединены с приводными механизмами деформирующего устройства, приводящими их в движение, для пластического и упругого деформирования цилиндрической части металлического изделия, и соединения между собой кромок цилиндрической части металлического изделия [3].

Основным недостатком этого устройства также является низкая точность формирования цилиндрических частей металлического изделия, то есть, низкая точность сведения кромок цилиндрических частей металлического изделия, на время сваривания кромок цилиндрических частей металлического изделия. В этом устройстве, во время сваривания кромок цилиндрических частей металлического изделия, кромки не являются прижатыми одна к другой с помощью приложенного усилия. За счет существующих упругих деформаций металла цилиндрической части металлического изделия, точность сведения кромок цилиндрической части металлического изделия, может быть очень низкой. Это очень негативно влияет на качество сварного шва цилиндрической части металлического изделия.

К тому же это устройство также является сложным в конструкции, и имеет сложную автоматизированную систему управления. Использование сложных автоматизированных систем управления в устройствах, дополнительно снижает надежность работы устройств.

В основу полезной модели поставлена задача, путем усовершенствования устройства для формирования цилиндрических частей металлического изделия, увеличить точность формирования цилиндрических частей металлического изделия, на время сваривания кромок цилиндрических частей металлического изделия, обеспечивая при этом простоту конструкции устройства для формирования цилиндрических частей металлического изделия и надежность его работы.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для формирования цилиндрических частей металлического изделия, включающем подвижные деформирующие детали для пластического и упругого деформирования цилиндрических частей металлических изделий и неподвижные деформирующие детали для пластического и упругого деформирования цилиндрических частей металлических изделий, где подвижные деформирующие детали соединены с приводными механизмами деформирующего устройства, приводящими их в движение, для пластического и упругого деформирования цилиндрической части металлического изделия, и соединения между собой кромок цилиндрической части металлического изделия, новым является то, что устройство для формирования цилиндрических частей металлического изделия содержит фиксирующее устройство цилиндрической части металлического изделия, которое жестко соединено с, хотя бы одной, неподвижной деформирующей деталью, для пластического и упругого деформирования цилиндрических частей металлических изделий, а контактные поверхности подвижных деформирующих деталей для пластического и упругого деформирования цилиндрических частей металлических изделий, контактирующие с внешней поверхностью цилиндрической части металлического изделия, и контактные поверхности неподвижных деформирующих деталей для пластического и упругого деформирования цилиндрических частей металлических изделий, контактирующие с внешней поверхностью цилиндрической части металлического изделия, имеют радиус закругления меньший, чем минимальный радиус закругления внешней поверхности цилиндрической части металлического изделия, с которой контактируют контактные поверхности подвижных и неподвижных деформирующих деталей, для пластического и упругого деформирования цилиндрических частей металлических изделий, во время сведения кромок цилиндрической части металлического изделия, при этом каждая из подвижных деформирующих деталей имеет такую объемную форму, что верхняя точка взаимодействия внешней поверхности цилиндрической части металлического изделия, с контактной поверхностью подвижной деформирующей детали, во время сведения кромок цилиндрической части металлического изделия, находится на расстоянии L1 от вертикальной оси симметрии цилиндрической части металлического изделия в поперечном сечении цилиндрической части металлического изделия, где расстояние L1 лежит в пределах от 3 мм до 20 мм и каждая из неподвижных деформирующих деталей имеет такую объемную форму, что верхняя точка взаимодействия внешней поверхности цилиндрической части металлического изделия, с контактной поверхностью неподвижной деформирующей детали, во время сведения кромок цилиндрической части металлического изделия, находится на расстоянии L2 от вертикальной оси симметрии цилиндрической части металлического изделия в поперечном сечении цилиндрической части металлического изделия, где расстояние L2 лежит в пределах от 3 мм до 20 мм.

На фиг. 1 схематически изображено устройство для формирования цилиндрических частей металлического изделия (вид сбоку).

На фиг. 2 изображен вид А, указанный на фиг. 1

На фиг. 3 изображена часть сечения В-В, указанного на фиг. 2. Светлой стрелкой указано направление перемещения подвижной деформирующей детали. Пунктирными линиями указана форма цилиндрической части металлического изделия, в поперечном сечении В-В, во время сведения кромок цилиндрической части металлического изделия.

На фиг. 4 схематически изображено сведение кромок цилиндрической части металлического изделия, на время сваривания кромок цилиндрической части металлического изделия, в поперечном сечении В-В, указанного на фиг. 2. Пунктирными линиями схематически указана часть сварочного устройства, во время сваривания кромок цилиндрической части металлического изделия. Буквой R1 обозначен радиус закругления контактной поверхности подвижной деформирующей детали, для пластического и упругого деформирования цилиндрических частей металлических изделий, контактирующей с внешней поверхностью цилиндрической части металлического изделия. Буквой R2 обозначен радиус закругления внешней поверхности цилиндрической части металлического изделия. Буквой R3 обозначен радиус закругления контактной поверхности неподвижной деформирующей детали, для пластического и упругого деформирования цилиндрических частей металлических изделий, контактирующей с внешней поверхностью цилиндрической части металлического изделия. Буквой С обозначена верхняя точка взаимодействия внешней поверхности цилиндрической части металлического изделия, с контактной поверхностью подвижной деформирующей детали, во время сведения кромок цилиндрической части металлического изделия. Буквой D обозначена нижняя точка взаимодействия внешней поверхности цилиндрической части металлического изделия, с контактной поверхностью подвижной деформирующей детали, во время сведения кромок цилиндрической части металлического изделия. Буквой Р обозначена верхняя точка взаимодействия внешней поверхности цилиндрической части металлического изделия, с контактной поверхностью неподвижной деформирующей детали, во время сведения кромок цилиндрической части металлического изделия. Буквой S обозначена нижняя точка взаимодействия внешней поверхности цилиндрической части металлического изделия, с контактной поверхностью неподвижной деформирующей детали, во время сведения кромок цилиндрической части металлического изделия. Буквой Q обозначена вертикальная ось симметрии цилиндрической части металлического изделия. Буквой L1 обозначено расстояние по горизонтали, от вертикальной оси симметрии цилиндрической части металлического изделия, в поперечном сечении цилиндрической части металлического изделия, до верхней точки взаимодействия внешней поверхности цилиндрической части металлического изделия, с контактной поверхностью подвижной деформирующей детали, во время сведения кромок цилиндрической части металлического изделия. Буквой L2 обозначено расстояние по горизонтали, от вертикальной оси симметрии цилиндрической части металлического изделия, в поперечном сечении цилиндрической части металлического изделия, до верхней точки взаимодействия внешней поверхности цилиндрической части металлического изделия, с контактной поверхностью неподвижной деформирующей детали, во время сведения кромок цилиндрической части металлического изделия.

Устройство для формирования цилиндрических частей металлического изделия состоит из рабочего стола 1, на котором жестко закреплены две неподвижные деформирующие детали 2 для пластического и упругого деформирования цилиндрических частей металлических изделий. Каждая из двух неподвижных деформирующих деталей 2 жестко соединена с рабочим столом 1 с помощью держателя неподвижной деформирующей детали 3 (фиг. 1, 2).

Также устройство для формирования цилиндрических частей металлического изделия, содержит две подвижные деформирующие детали 4, для пластического и упругого деформирования цилиндрических частей металлических изделий. Каждая из двух подвижных деформирующих деталей 4 жестко соединена с держателем подвижной деформирующей детали 5, который имеет возможность горизонтального перемещения по направляющей 6, жестко закрепленной на рабочем столе 1. Держатель подвижной деформирующей детали 5 имеет соединение со штоком 7, который соединен с поршнем приводного устройства 8, которым может быть как гидроцилиндр, так и пневмоцилиндр.

Заявляемое устройство содержит два приводных устройства 8, которые жестко соединены с рабочим столом 1. Каждое приводное устройство 8 жестко соединено с рабочим столом 1 с помощью держателя приводного устройства 9. Каждая цилиндрическая часть металлического изделия 10, в исходном состоянии устройства, свободно расположена между неподвижной деформирующей деталью 2 и подвижной деформирующей деталью 4 (фиг. 1-3).

Также устройство для формирования цилиндрических частей металлического изделия, содержит фиксирующее устройство цилиндрической части металлического изделия, которое жестко соединено, с хотя бы одной, неподвижной деформирующей деталью 2 для пластического деформирования цилиндрических частей металлических изделий, напрямую или через дополнительные детали, например через держатель неподвижной деформирующей детали 3. Фиксирующее устройство может быть различных существующих конструкций и на фигурах не указано.

Контактная поверхность каждой подвижной деформирующей детали 11 для пластического и упругого деформирования цилиндрических частей металлических изделий, контактирующая с внешней поверхностью цилиндрической части металлического изделия 12, имеет радиус закругления R1 меньший, чем минимальный радиус закругления этой же внешней поверхности цилиндрической части металлического изделия R2, во время сведения кромок цилиндрической части металлического изделия 13 (фиг. 3, 4).

Контактная поверхность каждой неподвижной деформирующей детали 14 для пластического и упругого деформирования цилиндрических частей металлических изделий, контактирующая с внешней поверхностью цилиндрической части металлического изделия 12, имеет радиус закругления R3 меньший, чем минимальный радиус закругления этой же внешней поверхности цилиндрической части металлического изделия R2, во время сведения кромок цилиндрической части металлического изделия 13 (фиг. 3, 4).

При этом каждая из подвижных деформирующих деталей 4 имеет такую объемную форму, что верхняя точка взаимодействия внешней поверхности цилиндрической части металлического изделия 12, с контактной поверхностью подвижной деформирующей детали 11, во время сведения кромок цилиндрической части металлического изделия 13, находится на расстоянии L1 от вертикальной оси симметрии цилиндрической части металлического изделия Q в поперечном сечении цилиндрической части металлического изделия В-В, где расстояние L1 лежит в пределах от 3 мм до 20 мм. На фиг. 4 это точка С.

И также каждая из неподвижных деформирующих деталей 2 имеет такую объемную форму, что верхняя точка взаимодействия внешней поверхности цилиндрической части металлического изделия 12, с контактной поверхностью неподвижной деформирующей детали 14, во время сведения кромок цилиндрической части металлического изделия 13, находится на расстоянии L2 от вертикальной оси симметрии цилиндрической части металлического изделия Q в поперечном сечении цилиндрической части металлического изделия В-В, где расстояние L2 лежит в пределах от 3 мм до 20 мм. На фиг. 4 это точка Р.

Заявляемое устройство работает следующим образом. Сначала в устройство для формирования цилиндрических частей металлического изделия, устанавливают металлическое изделие, с грубо сформированными цилиндрическими частями так, чтобы каждая из его цилиндрических частей 10, располагалась между неподвижной деформирующей деталью 2, и подвижной деформирующей деталью 4 (фиг. 1-3). При грубом формировании цилиндрических частей 10, между кромками каждой из цилиндрических частей 10, оставляют зазор в несколько десятков миллиметров. Металлическое изделие с грубо сформированными цилиндрическими частями 10, устанавливают в заявляемое устройство вручную.

Металлическим изделием с цилиндрическими частями 10 может быть пружинный центратор, используемый в нефтегазовой промышленности, и предназначенный для центрирования обсадных колонн, при спуске и установке их в скважине.

После установки металлического изделия с цилиндрическими частями 10 (пружинного центратора), в заявляемое устройство, цилиндрические части 10 фиксируют с помощью фиксирующего устройства, предотвращающего прокручивание каждой из цилиндрических частей 10, между неподвижной деформирующей деталью 2 и подвижной деформирующей деталью 4, в процессе точного формирования каждой из цилиндрических частей металлического изделия 10.

Более точное формирование каждой из цилиндрических частей металлического изделия 10, осуществляют путем перемещения подвижной деформирующей детали 4, с помощью держателя подвижной деформирующей детали 5, который перемещают в горизонтальном направлении, по направляющей 6. Перемещение держателя подвижной деформирующей детали 5, осуществляют с помощью штока 7, соединенного с поршнем приводного устройства 8, которым может быть как гидроцилиндр, так и пневмоцилиндр. При использовании гидроцилиндра, перемещение штока 7 осуществляют под воздействием давления масла на поршень гидроцилиндра. При использовании пневмоцилиндра, перемещение штока 7 осуществляют под воздействием сжатого воздуха, на поршень пневмоцилиндра. На фиг. 3 направление перемещения подвижной деформирующей детали 4, указано светлой стрелкой.

Перемещение подвижной деформирующей детали 4, прекращают после сведения кромок 13 цилиндрической части металлического изделия. После чего осуществляют сваривание, прижатых одна к другой, кромок 13, с помощью сварочного устройства. Расположение части сварочного устройства, во время сваривания кромок цилиндрической части металлического изделия 13, обозначено толстыми пунктирными линиями на фиг.4. После сваривания кромок цилиндрической части металлического изделия 13, металлическое изделие удаляют из устройства для точного формирования цилиндрических частей металлического изделия, также вручную.

При сведении кромок 13 цилиндрической части металлического изделия, подвижная деформирующая деталь 4, взаимодействует с внешней поверхностью цилиндрической части металлического изделия 12, в поперечном сечении В-В, лишь в верхней точке С, и нижней точке D (фиг. 4).

Аналогично, при сведении кромок 13 цилиндрической части металлического изделия, неподвижная деформирующая деталь 2 взаимодействует с внешней поверхностью цилиндрической части металлического изделия 12, в поперечном сечении В-В, лишь в верхней точке Р и нижней точке S (фиг. 4).

Точки С и D могут находиться на одной вертикальной линии, и точки Р и S, также могут находиться на одной вертикальной линии.

Расстояние L1 и расстояние L2 не должно быть меньше 3 мм, потому что в этом случае может быть затруднительным сваривание кромок 13.

Также расстояние L1 и расстояние L2, не должно быть больше 20 мм, потому что в этом случае снизится точность сведения кромок 13, поскольку на их точность сведения будут влиять упругие деформации металла цилиндрической части 10, которые практически невозможно точно спрогнозировать.

В заявляемом устройстве увеличение точности сведения кромок 13, во время их сваривания, достигается за счет того, что кромки являются прижатыми одна к другой внешним воздействием, и упругие деформации металла, в этом случае, практически никак не могут повлиять на точность сведения кромок 13. В источниках информации [1], [2], [3], осуществляют сваривание кромок, сведенных одна к другой, но не прижатых одна к другой. Поэтому на точность формирования трубы, и качество сварного шва трубы, существенно влияют упругие деформации металла.

Кроме того, заявляемое устройство является простым и надежным в работе, по сравнению с устройствами в источниках информации [1], [2], [3]. Заявляемое устройство возможно использовать и при изготовлении прямошовных сварных труб, содержащих один продольный сварной шов. В этом случае необходимо будет только увеличить количество подвижных и неподвижных деформирующих деталей, расположенных вдоль оси трубы.

Таким образом, устройство для формирования цилиндрических частей металлического изделия, позволяет увеличить точность формирования цилиндрических частей металлического изделия, на время сваривания кромок цилиндрических частей металлического изделия, и при этом является простым и надежным в работе.

Claims (1)

1. Устройство для формирования цилиндрических частей металлического изделия, включающее подвижные деформирующие детали для пластического и упругого деформирования цилиндрических частей металлических изделий и неподвижные деформирующие детали для пластического и упругого деформирования цилиндрических частей металлических изделий, где подвижные деформирующие детали соединены с приводными механизмами деформирующего устройства, приводящими их в движение, для пластического и упругого деформирования цилиндрической части металлического изделия и соединения между собой кромок цилиндрической части металлического изделия, отличающееся тем, что устройство для формирования цилиндрических частей металлического изделия содержит фиксирующее устройство цилиндрической части металлического изделия, которое жестко соединено с, хотя бы одной, неподвижной деформирующей деталью для пластического и упругого деформирования цилиндрических частей металлических изделий, а контактные поверхности подвижных деформирующих деталей для пластического и упругого деформирования цилиндрических частей металлических изделий, контактирующие с внешней поверхностью цилиндрической части металлического изделия, и контактные поверхности неподвижных деформирующих деталей для пластического и упругого деформирования цилиндрических частей металлических изделий, контактирующие с внешней поверхностью цилиндрической части металлического изделия, имеют радиус закругления меньший, чем минимальный радиус закругления внешней поверхности цилиндрической части металлического изделия, с которой контактируют контактные поверхности подвижных и неподвижных деформирующих деталей для пластического и упругого деформирования цилиндрических частей металлических изделий, во время сведения кромок цилиндрической части металлического изделия, при этом каждая из подвижных деформирующих деталей имеет такую объемную форму, что верхняя точка взаимодействия внешней поверхности цилиндрической части металлического изделия с контактной поверхностью подвижной деформирующей детали, во время сведения кромок цилиндрической части металлического изделия, находится на расстоянии L1 от вертикальной оси симметрии цилиндрической части металлического изделия в поперечном сечении цилиндрической части металлического изделия, где расстояние L1 лежит в пределах от 3 мм до 20 мм, и каждая из неподвижных деформирующих деталей имеет такую объемную форму, что верхняя точка взаимодействия внешней поверхности цилиндрической части металлического изделия с контактной поверхностью неподвижной деформирующей детали, во время сведения кромок цилиндрической части металлического изделия, находится на расстоянии L2 от вертикальной оси симметрии цилиндрической части металлического изделия в поперечном сечении цилиндрической части металлического изделия, где расстояние L2, лежит в пределах от 3 мм до 20 мм.

Images