RU2280522C1

RU2280522C1 - Tubes with helical corrugations production apparatus

Info

Publication number: RU2280522C1
Application number: RU2005103584/02A
Authority: RU
Inventors: хин Александр Николаевич Шл (RU); Александр Николаевич Шляхин; Игорь Никитич Лыткин (RU); Игорь Никитич Лыткин; Иван Григорьевич Савчинский (RU); Иван Григорьевич Савчинский; Николай Николаевич Грунин (RU); Николай Николаевич Грунин; Валерий Михайлович Кривенков (RU); Валерий Михайлович Кривенков; Никита Игоревич Лыткин (RU); Никита Игоревич Лыткин; Виталий Михайлович Хохлов (RU); Виталий Михайлович Хохлов; Натали Иосифовна Панова (RU); Наталия Иосифовна Панова
Original assignee: Александр Николаевич Шляхин; Игорь Никитич Лыткин; Иван Григорьевич Савчинский; Николай Николаевич Грунин; Валерий Михайлович Кривенков; Никита Игоревич Лыткин; Виталий Михайлович Хохлов; Наталия Иосифовна Панова
Priority date: 2005-02-14
Filing date: 2005-02-14
Publication date: 2006-07-27

Abstract

FIELD: plastic working of metals.

SUBSTANCE: apparatus includes shaping discs mounted in housing around axis of apparatus and inclined relative to said axis. Said discs are mounted with possibility of rotation around their own axes and they have peripheral working surface corresponding to recesses of corrugations. Working surface is provided with periodically arranged convexities and recesses and it is made with possibility of changing it without dismounting of shaping disc. Convexity may be in the form of spike that may be in the form of truncated cone whose large base is secured to working surface and small base is in the form of convex semi-sphere. Contour of recess may correspond to that of corrugation. Working surface may be formed on rim that may be mounted onto shaping disc with use of detachable joint.

EFFECT: enlarged manufacturing possibilities, improved efficiency of apparatus.

7 cl, 12 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для получения гофрированных труб, преимущественно с винтовыми гофрами.The invention relates to the processing of metals by pressure and can be used to obtain corrugated pipes, mainly with screw corrugations.

Известно устройство для изготовления труб с винтовыми гофрами, содержащее установленные в корпусе и размещенные вокруг оси устройства и под углом к ней с возможностью вращения вокруг своих осей формующие диски с рабочей поверхностью на периферии по форме впадин гофров (Патент RU 2168384 С1, 7, В 21 D 15/04, 10.06.2001).A device for manufacturing pipes with screw corrugations is known, comprising forming disks with a working surface on the periphery in the form of corrugation cavities installed in the housing and placed around the device axis and at an angle to it with the possibility of rotation around its axes (Patent RU 2168384 C1, 7, B 21 D 15/04, 06/10/2001).

Недостатком известного устройства являются ограниченные технологические возможности, выражающиеся в следующем:A disadvantage of the known device is the limited technological capabilities, expressed in the following:

1. Невозможность изготовления на трубе гофров с негладкой поверхностью, обеспечивающей увеличенную турбулентность рабочего тела (например, газа, пара или жидкости) и увеличенную теплопередачу через трубу, что не позволяет повысить эффективность теплоагрегата.1. The inability to produce corrugations on the pipe with a non-smooth surface, providing increased turbulence of the working fluid (for example, gas, steam or liquid) and increased heat transfer through the pipe, which does not allow to increase the efficiency of the heat generator.

2. Низкая производительность из-за больших потерь труда и времени на переналадку оборудования при изготовлении на трубе участков с разными типоразмерами гофров, требующих разную конфигурацию рабочей поверхности формующих дисков.2. Low productivity due to large losses of labor and time for equipment readjustment in the manufacture of pipe sections with different sizes of corrugations, requiring a different configuration of the working surface of the forming discs.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является расширение технологических возможностей и повышение производительности.The technical problem to which the invention is directed is the expansion of technological capabilities and increased productivity.

Для решения поставленной задачи в устройстве для изготовления труб с винтовыми гофрами, содержащем установленные в корпусе и размещенные вокруг оси устройства и под углом к ней с возможностью вращения вокруг своих осей формующие диски с рабочей поверхностью на периферии по форме впадин гофров, рабочие поверхности формующих дисков снабжены периодически расположенными выпуклостями и впадинами и выполнены с возможностью их изменения без снятия формующих дисков со своих осей.To solve the problem in a device for manufacturing pipes with screw corrugations, comprising forming disks with a working surface on the periphery in the form of corrugations of the corrugations mounted on the axis of the device and arranged around the axis of the device and at an angle to it with the possibility of rotation around its axis, the working surfaces of the forming disks are periodically located bulges and depressions and made with the possibility of their change without removing the forming discs from their axes.

Выпуклость может быть выполнена в виде шипа, который может быть выполнен в виде усеченного конуса, большее основание которого прикреплено к рабочей поверхности, меньшее выполнено в виде выпуклой полусферы. Впадина может быть обращена своей вогнутостью к оси формующего диска и выполнена по форме гофра. Рабочая поверхность может быть изготовлена на венце, который может быть выполнен с возможностью установки на формующий диск посредством разъемного соединения. Венец может быть выполнен, по меньшей мере, из двух частей.The bulge can be made in the form of a spike, which can be made in the form of a truncated cone, the larger base of which is attached to the working surface, the smaller is made in the form of a convex hemisphere. The depression can be turned with its concavity to the axis of the forming disk and is made in the form of a corrugation. The working surface can be made on the crown, which can be made with the possibility of installation on the forming disk by means of a detachable connection. The crown may be made of at least two parts.

Снабжение рабочих поверхностей формующих дисков периодически расположенными выпуклостями и впадинами дает возможность на гладкой поверхности впадин и гофров формировать дополнительные местные поверхности, увеличивающие теплопередачу как за счет усиления турбулентности потока рабочего тела, так и за счет увеличения площади теплопередачи, что повышает потребительские свойства изготавливаемых труб и, следовательно, расширяет технологические возможности. Выполнение рабочих поверхностей с возможностью их изменения без снятия формующих дисков со своих осей сокращает затраты труда и времени на переналадку оборудования при изготовлении на трубе участков с разными типоразмерами гофров, т.к. исключает необходимость тщательной и кропотливой работы при демонтаже и монтаже дисков, что повышает производительность. Выполнение выпуклости в виде шипа, который может быть выполнен в виде усеченного конуса, большее основание которого прикреплено к рабочей поверхности, а меньшее выполнено в виде выпуклой полусферы, позволяет формировать на трубе выступ, обращенный в ее внутреннюю полость, т.е. обеспечивает возможность создавать дополнительные поверхности определенной предсказуемой формы, что расширяет технологические возможности. Выполнение впадин своей вогнутостью обращенной к оси формующего диска и выполнение ее по форме гофра дает возможность создавать на впадинах и гофрах дополнительные поверхности, крайние точки которых расположены между ближней к оси трубы точкой впадины и дальней от оси трубы точкой гофра; что расширяет технологические возможности. Изготовление рабочей поверхности на венце, выполненном с возможностью установки на формующий диск посредством разъемного соединения, позволяет использовать один и тот же диск для изготовления гофров разных типоразмеров, что расширяет технологические возможности. Выполнение венца из нескольких частей (по меньшей мере, из двух частей) позволяет менять рабочую поверхность, не снимая диск с его оси, что сокращает время на переналадку и, следовательно, повышает производительность.Providing the working surfaces of the forming disks with periodically arranged bulges and troughs makes it possible to form additional local surfaces on the smooth surface of the troughs and corrugations that increase heat transfer both by increasing the turbulence of the flow of the working fluid and by increasing the heat transfer area, which increases the consumer properties of the manufactured pipes and, therefore, expanding technological capabilities. The implementation of working surfaces with the possibility of changing them without removing the forming disks from their axes reduces the labor and time spent on equipment readjustment when manufacturing sections with different corrugations on the pipe, because eliminates the need for thorough and painstaking work when disassembling and mounting disks, which increases productivity. The implementation of the bulge in the form of a spike, which can be made in the form of a truncated cone, the larger base of which is attached to the working surface, and the smaller is made in the form of a convex hemisphere, allows you to form a protrusion on the pipe facing its inner cavity, i.e. provides the ability to create additional surfaces of a certain predictable shape, which expands technological capabilities. The execution of the depressions with its concavity facing the axis of the forming disk and its execution in the form of a corrugation makes it possible to create additional surfaces on the depressions and corrugations, the extreme points of which are located between the point of the depression closest to the pipe axis and the corrugation point farthest from the pipe axis; which expands technological capabilities. The manufacture of the working surface on the crown, made with the possibility of installation on the forming disk by means of a detachable connection, allows you to use the same disk for the manufacture of corrugations of different sizes, which expands the technological capabilities. The execution of the crown of several parts (at least two parts) allows you to change the working surface without removing the disk from its axis, which reduces the time for readjustment and, therefore, increases productivity.

На фиг.1 схематично показан общий вид устройства; на фиг.2 показан вид А на фиг.1 - корпус не показан; на фиг.3 показан вид Б на фиг.2; на фиг.4 показано место В на фиг.3; на фиг.5 показан разрез Г-Г на фиг.3; на фиг.6, 7, 8 показано место Д на фиг.5 - возможные варианты размещения выпуклостей; на фиг.9 показана труба с гофрами, выполненными с помощью известного устройства; на фиг.10 показана труба с гофрами, выполненными с помощью предлагаемого устройства; на фиг.11 показан разрез Е-Е на фиг.10; на фиг.12 показан разрез Ж-Ж на фиг.10.Figure 1 schematically shows a General view of the device; figure 2 shows a view of figure 1 - the housing is not shown; figure 3 shows a view of B in figure 2; figure 4 shows the place In figure 3; figure 5 shows a section GG in figure 3; figure 6, 7, 8 shows the place D in figure 5 - possible placement of the bulges; figure 9 shows a pipe with corrugations made using a known device; figure 10 shows a pipe with corrugations made using the proposed device; figure 11 shows a section EE in figure 10; on Fig shows a section FJ in figure 10.

Устройство включает в себя корпус 1, формующие диски 2 с рабочими поверхностями 3, расположенные вокруг оси устройства 4 на своих осях 5, которые установлены в вилках 6, размещенных в корпусе 1. Формующих дисков 2 может быть два и более. Вилки 6 снабжены приводами (на фиг. не показаны) их перемещения вдоль осей 7 и вращения вокруг упомянутых осей. Оси 7 перпендикулярны оси устройства 4. Обрабатываемую трубу 8 размещают между рабочими поверхностями 3 дисков 2, совмещая ее продольную ось с осью устройства 4. Рабочие поверхности 3 могут быть выполнены на венце, состоящем из двух и более частей (на фиг.3 показаны две - 9, 10), прикрепляемых к диску 2 крепежными деталями 11 (винтами, болтами, шпильками и т.п.). На фиг.3, 5 показано крепление штифтами 11. Рабочие поверхности 3 снабжены выпуклостями 12 и впадинами 13. Выпуклость 12 может быть шипом, выполненным в виде усеченного конуса, большее основание которого диаметром d₁ прикреплено к рабочей поверхности 3, а меньшее выполнено в виде выпуклой полусферы (фиг.4). Прикрепление выпуклости 12 к рабочей поверхности 3 может быть выполнено любым известным способом (пайкой, сваркой, запрессовкой и т.п.). Впадина 13 может быть выполнена по форме гофра 14 (фиг.12) и обращена своей вогнутостью к оси 5 формующего диска 2 (фиг.3, 4).The device includes a housing 1, forming disks 2 with working surfaces 3, located around the axis of the device 4 on their axes 5, which are installed in the forks 6 located in the housing 1. There can be two or more forming disks 2. The forks 6 are provided with drives (not shown in FIG.) For their movement along the axes 7 and rotation around the mentioned axes. The axis 7 is perpendicular to the axis of the device 4. The pipe 8 to be processed is placed between the working surfaces 3 of the disks 2, combining its longitudinal axis with the axis of the device 4. The working surfaces 3 can be made on a crown consisting of two or more parts (two are shown in FIG. 9, 10) attached to the disk 2 with fasteners 11 (screws, bolts, studs, etc.). Figures 3 and 5 show the fastening by pins 11. The working surfaces 3 are provided with convexities 12 and depressions 13. The convexity 12 can be a spike made in the form of a truncated cone, the larger base of which with a diameter of d _{1 is} attached to the working surface 3, and the smaller is made in the form convex hemisphere (figure 4). The attachment of the bulge 12 to the working surface 3 can be performed by any known method (soldering, welding, pressing, etc.). The cavity 13 can be made in the form of a corrugation 14 (Fig. 12) and facing with its concavity to the axis 5 of the forming disk 2 (Figs. 3, 4).

Устройство работает в следующей последовательности.The device operates in the following sequence.

Исходную трубу-заготовку 8 вводят в рабочее пространство формующих дисков 2, совмещая ее продольную ось с осью устройства 4. Посредством привода перемещения трубы 8 (на фиг. не показан) последнюю перемещают со скоростью V вдоль оси устройства 4. Посредством приводов вилки 6 вместе с формующими дисками 2 из исходного положения перемещают к оси устройства 4 на требуемое расстояние (фиг.1, 2). Формующие диски 2 с рабочими поверхностями 3, вращаясь от взаимодействия с трубой 8 вокруг осей 5, деформируют ее, образуя винтовые гофры 14 и впадины 15; при этом формующие диски 2 с рабочими поверхностями 3 предварительно поворачивают на угол α° (фиг.2). По мере вхождения во взаимодействия с трубой выпуклостями 12 осуществляют формообразование впадин 16, обращенных своей вогнутостью внутрь трубы 8, т.е. к ее продольной оси, а впадинами 13 производят формообразование на трубе 8 выпуклостей 17, направленных наружу трубы 8, т.е. от продольной оси трубы 8. После того как на требуемом по длине участке трубы 8 образуют гофры 14, впадины 15, 16 и выпуклости 17, перемещение трубы 8 прекращают, формующие диски 2 с рабочими поверхностями 3 отводят от оси устройства 4 в исходное положение, трубу 8 извлекают из рабочей зоны формующих дисков 2 с рабочими поверхностями 3. Затем цикл повторяют. Для изготовления на трубе участков с разными параметрами гофров производят переналадку устройства: извлекают крепежные детали 11, снимают части венца 9, 10, затем устанавливают части венца 9, 10 с другой конфигурацией рабочей поверхности 3, выпуклостей 12 и впадин 13. Формующие диски 2 при этом оставляют на осях 5. После этого осуществляют работу устройства в вышеописанной последовательности.The original billet pipe 8 is introduced into the working space of the forming disks 2, combining its longitudinal axis with the axis of the device 4. By means of a drive to move the pipe 8 (not shown in Fig.), The latter is moved with a speed V along the axis of the device 4. By means of the fork drives 6 together with forming discs 2 from the initial position are moved to the axis of the device 4 at the required distance (Fig.1, 2). Forming discs 2 with working surfaces 3, rotating from interaction with the pipe 8 around the axes 5, deform it, forming helical corrugations 14 and depressions 15; while the forming discs 2 with the working surfaces 3 are pre-rotated by an angle α ° (figure 2). As the bulges 12 enter into interaction with the pipe, they form the depressions 16, which are turned with their concavity into the pipe 8, i.e. to its longitudinal axis, and hollows 13, shaping is carried out on the pipe 8 of the bulges 17 directed outwardly of the pipe 8, i.e. from the longitudinal axis of the pipe 8. After the corrugations 14 are formed on the desired length of the pipe section 8, the hollows 15, 16 and the bulge 17, the movement of the pipe 8 is stopped, the forming disks 2 with working surfaces 3 are diverted from the axis of the device 4 to the initial position, the pipe 8 are removed from the working area of the forming discs 2 with working surfaces 3. Then the cycle is repeated. For the manufacture of sections with different parameters of the corrugations on the pipe, the device is readjusted: fasteners 11 are removed, parts of the crown 9, 10 are removed, then parts of the crown 9, 10 with a different configuration of the working surface 3, convexities 12 and depressions 13 are installed. leave on the axes 5. After that, the device is operated in the above sequence.

В качестве приводов перемещения трубы 8, перемещения и вращения вилок 6 могут быть использованы любые известные типы приводов, например, силовые цилиндры, электромеханические зубчатые, червячные, реечные, цепные и т.п. Количество формующих дисков 2 и геометрические параметры: диаметр рабочей поверхности D₁, угол α°₁ между впадинами 13, угол α°₂ между выпуклостью 12 и впадиной 13; радиус R₁ впадины 13, ее глубина h₁ и угол α°₃ между ее боковыми сторонами; диаметр d₁ большего основания конуса - выпуклости 12, его высота h₂, радиус полусферы меньшего основания R₂ и угол α°₄ между образующими конуса; радиус R₃ рабочей поверхности 3 и угол α°₅ между ее боковыми поверхностями 18, 19; угол α°₆ между осью 20 конуса 12 и диаметральной плоскостью 21 рабочей поверхности 3 определяют в зависимости от диаметра трубы D, толщины ее стенки S, геометрических параметров винтовых гофров и впадин, и дискретных впадин и выпуклостей. В частности, при определенных значениях вышеперечисленных параметров возможно изготовление на трубе выпуклостей 17, которые в совокупности образуют дополнительные винтовые гофры, винтовые линии которых пересекаются с винтовыми линиями гофров 14 и впадин 15, образованных рабочими поверхностями формующих дисков 2. В зависимости от физико-механических свойств материала трубы ее обработку могут производить в холодную или с нагревом всей трубы или только зоны очага деформации. При изготовлении гофров могут использовать оправку, размещаемую внутри трубы. В некоторых случаях могут использовать привод вращения формующих дисков 2 вокруг их осей 5 (привод на фиг. не показан). Таким образом, предлагаемое устройство может быть применено для получения труб с винтовыми гофрами с использованием процесса волочения (свободно вращаются от взаимодействия с протаскиваемой между ними трубой), процесса прокатки (формующие диски 2 принудительно вращают), или с использованием гибридного процесса (трубу перемещают между формующими дисками 2, которые принудительно вращают).As drives for moving the pipe 8, moving and rotating the forks 6, any known types of drives can be used, for example, power cylinders, electromechanical gear, worm, rack, chain, etc. The number of forming disks 2 and geometric parameters: the diameter of the working surface D ₁ , the angle α ° ₁ between the depressions 13, the angle α ° ₂ between the convexity 12 and the depression 13; the radius R _{1 of the} cavity 13, its depth h ₁ and the angle α ° ₃ between its lateral sides; the diameter d _{1 of the} larger base of the cone - convexity 12, its height h ₂ , the radius of the hemisphere of the smaller base R ₂ and the angle α ° ₄ between the generatrices of the cone; the radius R _{3 of the} working surface 3 and the angle α ° ₅ between its side surfaces 18, 19; the angle α ° ₆ between the axis 20 of the cone 12 and the diametrical plane 21 of the working surface 3 is determined depending on the diameter of the pipe D, the thickness of its wall S, the geometric parameters of the screw corrugations and depressions, and discrete depressions and bulges. In particular, at certain values of the above parameters, it is possible to produce bulges 17 on the pipe, which together form additional helical corrugations, the helical lines of which intersect with the helical lines of the corrugations 14 and depressions 15 formed by the working surfaces of the forming disks 2. Depending on the physicomechanical properties pipe material can be processed in cold or with heating of the entire pipe or only the zone of the deformation zone. In the manufacture of corrugations can use a mandrel placed inside the pipe. In some cases, a rotation drive of the forming discs 2 around their axes 5 can be used (the drive in FIG. Not shown). Thus, the proposed device can be used to obtain pipes with screw corrugations using the drawing process (freely rotate from interaction with the pipe being dragged between them), the rolling process (forming discs 2 are forced to rotate), or using a hybrid process (the pipe is moved between the forming discs 2, which are forced to rotate).

Предложенное устройство для изготовления труб с винтовыми гофрами позволяет расширить диапазон параметров изготавливаемых гофров с улучшенными служебными характеристиками, получить гофры с пересекающимися винтовыми линиями, снизить время и трудозатраты на переналадку оборудования, что расширяет технологические возможности и повышает производительность.The proposed device for the manufacture of pipes with screw corrugations allows you to expand the range of parameters of the manufactured corrugations with improved service characteristics, to obtain corrugations with intersecting helical lines, to reduce the time and labor costs for equipment readjustment, which extends technological capabilities and increases productivity.

Claims

1. A device for the manufacture of pipes with screw corrugations, comprising forming disks with a working surface on the periphery in the shape of the corrugations of the corrugations installed in the housing and placed around the axis of the device and at an angle to it with the possibility of rotation around their axes, characterized in that the working surface is made with periodically located bulges and depressions, and the forming discs are made with the possibility of changing their working surface without removing from their axes.

2. The device according to claim 1, characterized in that the bulge is made in the form of a spike.

3. The device according to claim 2, characterized in that the spike is made in the form of a truncated cone, the larger base of which is attached to the working surface, and the smaller one has the form of a convex hemisphere.

4. The device according to claim 1, characterized in that the cavity faces its concavity to the axis of the forming disk.

5. The device according to claim 1 or 4, characterized in that the depression is made in the form of a corrugation.

6. The device according to claim 1, characterized in that the working surface is made on the crown, which can be installed on the forming disk by means of a detachable connection.

7. The device according to claim 6, characterized in that the crown is made of at least two parts.