RU2353482C1

RU2353482C1 - Tube cutting device

Info

Publication number: RU2353482C1
Application number: RU2007137335/02A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Александрович Симонов (RU); Дмитрий Александрович Симонов; Александр Родионович Ульянов (RU); Александр Родионович Ульянов
Original assignee: Дмитрий Александрович Симонов; Александр Родионович Ульянов
Priority date: 2007-10-08
Filing date: 2007-10-08
Publication date: 2009-04-27

Abstract

FIELD: engineering industry.

SUBSTANCE: invention refers to engineering industry, and can be used for cutting tubes and restoring used tubes during erection/removal works performed in main and oil pipelines. Device consists of attachment point of cutting tool with the rotary drive thereof, which is made in the form of a motor with planetary reduction gear, and cutting tool driving mechanism. Attachment point of cutting tool is made in the form of fixed annular housing with supports, inside which there mounted is rotary element with two cutting tool holders rigidly fixed thereon; on one holder there fixed is a cutting-off tool, and on the other one - cutting tool for forming a welding chamfer. Cutting tool driving mechanism is made in the form of a ratchet wheel installed on bearings and made as integral part of the slide feed screw for installation of one of cutting tools. On fixed annular housing there rigidly fixed is a limit stop made in the form of a tooth that copies ratchet wheel tooth profile. Limit stop has the possibility of turning the screw for radial feed of slide of cutting tool holder when ratchet wheel is turned by one tooth.

EFFECT: improving reliability and durability of the device, and reducing the time required for tube cutting.

3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для обработки металлов резанием и может быть использовано при монтажно-демонтажных работах на магистральных и нефтяных трубопроводах для обработки торцов труб большого диаметра, в том числе угловых с формированием сварочной фаски под последующую стыковку.The invention relates to a device for processing metals by cutting and can be used during installation and dismantling work on trunk and oil pipelines for processing the ends of large diameter pipes, including angular ones, with the formation of a welding chamfer for subsequent joining.

Известны способы и устройства резки труб и формирования сварочной фаски под последующую их стыковку посредством резцов, например на токарных или посредством фрез на фрезерных станках вращением труб относительно инструмента. Однако в полевых условиях резка неподвижных труб большого диаметра, а тем более угловых труб на стационарных устройствах, на которых к тому же было бы невозможным из-за больших габаритов отцентрировать угловые трубы, не представляется возможным.Known methods and devices for cutting pipes and forming a welding chamfer for their subsequent joining by means of cutters, for example on turning or by mills on milling machines by rotating the pipes relative to the tool. However, in the field, the cutting of stationary pipes of large diameter, and even more so of angle pipes on stationary devices, on which it would also be impossible due to the large dimensions to center the angle pipes, is not possible.

Наиболее близким по конструктивным признакам и достигаемому эффекту и взятым в качестве прототипа является устройство для резки труб большого диаметра (см. свидетельство на ПМ №13475 по кл. B23D 21/06, заявл. 14.09.99, опубл. 20.04.2000), содержащее тележку с установленным на ней режущим инструментом, снабженным приводом его вращения, и механизм подачи инструмента, выполненный в виде приводных звездочек с цепями, охватывающими трубу.The closest in design features and the achieved effect and taken as a prototype is a device for cutting large diameter pipes (see certificate on PM No. 13475 according to class B23D 21/06, application. 14.09.99, publ. 20.04.2000), containing a cart with a cutting tool mounted on it, equipped with a drive for its rotation, and a tool feed mechanism made in the form of drive sprockets with chains spanning the pipe.

К недостаткам известного устройства следует отнести ненадежность его работы, особенно при резке неподвижных труб большого диаметра, т.к. в процессе резания на тележку действует крутящий момент, появляющийся за счет сил резания на установленной консольно за пределами колеи тележки фрезе, усилие подачи которой значительное, т.к. площадь врезания фрезы обширная. Под действием крутящего момента тележка разворачивается, совершает движение по спирали, а в результате конец реза не совпадает с его началом, а увеличение от переменных нагрузок вибрации приводит к выкрашиванию зубьев фрезы и выходу ее из строя.The disadvantages of the known device include the unreliability of its work, especially when cutting stationary pipes of large diameter, because in the process of cutting, a trolley acts on the trolley, which appears due to the cutting forces on the milling cutter mounted cantilever outside the track of the trolley, the feed force of which is significant, because The cutting area is wide. Under the influence of torque, the trolley turns around, makes a spiral movement, and as a result, the end of the cut does not coincide with its beginning, and an increase from vibrational vibration loads leads to chipping of the cutter teeth and its failure.

Кроме того, концевой конической фрезой, которую используют для реза торцевой части трубы и формирования сварочной фаски невозможно получить срез торца в нижней части толщины трубы, перпендикулярный по отношению к оси трубы, что является идеальным условием при стыковке труб (когда сварочная фаска формируется приблизительно на 2/3 толщины трубы).In addition, it is impossible to obtain an end cut in the lower part of the pipe thickness perpendicular to the pipe axis, which is ideal for pipe joining (when the welding chamfer is formed by approximately 2 / 3 pipe thickness).

Эти принципиальные конструктивные недостатки характерны как для устройств, выпускаемых различными Российскими предприятиями, так и известной немецкой фирмой «Файн».These fundamental design flaws are characteristic of both devices manufactured by various Russian enterprises and the well-known German company Fine.

В различных модификациях устройств для резки неподвижных труб, преимущественно большого диаметра, в том числе угловых с неодинаковым успехом стремятся к уменьшению несовпадения начала и конца реза (увеличением натяга цепей (а.с. СССР №1366324), увеличением угла обхвата трубы цепями (ПМ №13475 и т.д.), однако первопричина - наличие крутящего момента, разворачивающего тележку, остается неизменной.In various modifications of devices for cutting stationary pipes, mainly large diameters, including corner ones, they strive with unequal success to reduce the mismatch between the beginning and end of the cut (by increasing the tightness of the chains (USSR AS No. 1366324), by increasing the angle of the pipe girth of chains (PM No. 13475, etc.), however, the root cause - the presence of torque turning the trolley, remains unchanged.

Задачей, на решение которой направлена заявляемое изобретение, является повышение надежности и долговечности устройства, а также сокращения времени резки труб.The problem to which the invention is directed, is to increase the reliability and durability of the device, as well as reduce the time of cutting pipes.

Техническим результатом является создание оптимального устройства для резки труб, гарантирующего совпадение начала и конца реза, и одновременного с отрезанием трубы формирования фаски на заданную для сварки глубину, с получением ниже фаски заданного торца в нижней части толщины трубы, перпендикулярного по отношению к оси трубы, что является идеальным условием для стыковки ее с другой трубой, при этом происходит значительное сокращение времени посредством одновременной резки и формирования сварочной фаски для последующей стыковки прямых и угловых труб большого диаметра.The technical result is the creation of an optimal device for cutting pipes, which guarantees the coincidence of the beginning and end of the cut, and simultaneously with the cutting of the pipe, forming a chamfer to a predetermined depth for welding, to obtain a lower chamfer of a given end in the lower part of the pipe thickness perpendicular to the pipe axis, which is an ideal condition for docking it with another pipe, while there is a significant reduction in time by simultaneously cutting and forming a welding chamfer for subsequent docking straight large and angular pipes of large diameter.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном устройстве для резки труб, содержащем узел крепления режущего инструмента с приводом его вращения в виде двигателя с планетарным редуктором и механизмом подачи режущего инструмента, согласно изобретению узел крепления режущего инструмента выполнен в виде кольцевого неподвижного корпуса, снабженного опорами, внутри которого смонтирован вращающийся элемент с жестко установленными на нем двумя резцедержателями, на одном, из которых закреплен отрезной резец, а на другом - резец для формирования сварочной фаски, при этом механизм подачи резцов выполнен в виде установленного на подшипниках храпового колеса, изготовленного за одно целое с винтом подачи ползуна, на котором установлен резец, при этом на кольцевом неподвижном корпусе жестко закреплен упор, по форме выполненный в виде зуба, повторяющего профиль зуба храпового колеса, с возможностью осуществления при повороте храпового колеса на один зуб поворота винта для радиальной подачи ползуна резцедержателя.The problem is solved due to the fact that in the known device for cutting pipes containing the attachment of the cutting tool with a drive of its rotation in the form of an engine with a planetary gear and a feed mechanism of the cutting tool, according to the invention, the attachment of the cutting tool is made in the form of an annular fixed body equipped with supports, inside of which a rotating element is mounted with two toolholders rigidly mounted on it, on one of which a cutting tool is fixed, and on the other is a tool for I forming a welding chamfer, while the feed mechanism of the cutters is made in the form of a ratchet wheel mounted on bearings, made in one piece with the feed screw of the slider on which the cutter is mounted, while the stop is rigidly fixed to the ring fixed body, shaped like a tooth, repeating the profile of the tooth of the ratchet wheel, with the possibility of the implementation when turning the ratchet wheel on one tooth rotation of the screw for the radial feed of the slide of the tool holder.

Кроме того, в качестве привода вращения инструмента на кольцеобразном неподвижном корпусе может быть смонтирован асинхронный электродвигатель, а опора кольцевого неподвижного корпуса может быть выполнена в виде прямоугольного элемента, в котором размещен ползун, выполненный за одно целое с опорным башмаком, повторяющим профиль трубы по образующей, с возможностью центрирования трубы относительно устройства.In addition, an asynchronous electric motor can be mounted on the ring-shaped stationary body as a drive for rotating the tool, and the support of the ring stationary body can be made in the form of a rectangular element in which a slider is placed integrally with the support shoe repeating the pipe profile along the generatrix, with the possibility of centering the pipe relative to the device.

Существенными признаками изобретения являются:The essential features of the invention are:

- выполнение узла крепления режущего инструмента в виде кольцевого неподвижного корпуса, снабженного опорами, внутри которого смонтирован вращающийся элемент с жестко установленными на нем двумя резцедержателями, на одном из которых закреплен отрезной резец, а на другом - резец для формирования сварочной фаски позволяет, во-первых, осуществлять отрезание неподвижной, в том числе угловой трубы, во-вторых, одновременно с ее отрезанием осуществляется формирование фаски на заданную для сварки глубину с получением ниже сформированной фаски заданного торца в нижней части толщины трубы, перпендикулярного по отношению к оси трубы, что является идеальным условием для стыковки ее с другой трубой при сварке, а совмещение операции одновременного отрезания трубы и формирования сварочной фаски значительно сокращает время предварительной подготовки труб к стыковке;- the implementation of the attachment point of the cutting tool in the form of an annular fixed body equipped with supports, inside of which a rotating element is mounted with two toolholders rigidly mounted on it, on one of which a cutting tool is fixed, and on the other - a tool for forming a welding bevel allows, firstly , to cut off a stationary tube, including a corner pipe, and secondly, simultaneously with its cutting, a chamfer is formed to a depth set for welding to obtain a lower chamfer a given end in the lower part of the thickness of the pipe, perpendicular to the axis of the pipe, which is ideal for joining it with another pipe during welding, and combining the operation of simultaneous cutting of the pipe and the formation of the welding chamfer significantly reduces the time of preliminary preparation of pipes for joining;

- снабжение резцедержателей механизмами подачи резцов, каждый из которых выполнен в виде установленного на подшипниках храпового колеса, изготовленного за одно целое с винтом подачи ползуна, на котором установлен резец, обеспечивает надежное радиальное перемещение последнего на заданную пошаговую глубину среза, а изготовленного за одно целое храпового колеса с винтом подачи ползуна резцедержателя снижает вибрации при усилии врезания резца в неровную поверхность, например, бывшей в эксплуатации трубы, обеспечивая долговечность режущему инструменту;- supply of tool holders with cutter feed mechanisms, each of which is made in the form of a ratchet wheel mounted on bearings, made in one piece with the feed screw of the slider on which the cutter is mounted, ensures reliable radial movement of the latter to a predetermined stepwise cut depth, and ratchet made in one piece wheels with a feed screw for the tool holder slider reduces vibrations with the force of cutting the tool into an uneven surface, for example, a used pipe, ensuring cutting durability My instrument

- установка на кольцевом неподвижном корпусе жестко закрепленного упора, по форме выполненного в виде зуба, повторяющего профиль зуба храпового колеса, обеспечивает возможность при повороте храпового колеса на один зуб, взаимодействующий с зубом упора поворот винта для радиальной подачи резца;- the installation on the annular stationary body of a rigidly fixed stop, in the form of a tooth, repeating the profile of the tooth of the ratchet wheel, provides the ability to rotate the screw for radial feed of the cutter when the ratchet wheel is rotated by one tooth, interacting with the stop tooth;

- кроме того, использование в качестве привода вращения инструмента, смонтированного на кольцеобразном неподвижном корпусе, асинхронного электродвигателя дает возможность организовывать двух и трехсменную работу устройства, а выполнение каждой из опор неподвижного цилиндрического корпуса в виде прямоугольного элемента, в котором размещен ползун, выполненный за одно целое с опорным башмаком, повторяющим профиль трубы по образующей, обеспечивает опору, исключающую отрицательное воздействие на нее крутящего момента, что снижает вибрацию на резцы, и обеспечивает надежное центрирование трубы относительно устройства.- in addition, the use of an asynchronous electric motor mounted on a ring-shaped stationary housing as a rotation drive makes it possible to organize two and three-shift operation of the device, and each of the supports of the stationary cylindrical housing is in the form of a rectangular element, in which a slider made in one piece is placed with a support shoe repeating the profile of the pipe along the generatrix, provides support that eliminates the negative impact of torque on it, which reduces vibration ju on the cutters, and provides reliable centering of the pipe relative to the device.

Таким образом, совокупность существенных конструктивных признаков изобретения обеспечивает достижение технического результата, а именно создания оптимального устройства для резки труб, гарантирующего совпадение начала и конца реза, и одновременного с отрезанием трубы формирования фаски на заданную для сварки глубину с получением ниже фаски заданного торца в нижней части толщины трубы, перпендикулярного по отношению к оси трубы, что является идеальным условием для стыковки ее с другой трубой, при этом происходит значительное сокращение времени посредством одновременной резки и формирования сварочной фаски для последующей стыковки прямых и угловых труб большого диаметра.Thus, the set of essential structural features of the invention ensures the achievement of a technical result, namely, the creation of an optimal device for cutting pipes, ensuring the coincidence of the beginning and end of the cut, and simultaneously with the cutting of the pipe forming a chamfer to a predetermined depth for welding to obtain a lower end of the chamfer at the bottom the thickness of the pipe, perpendicular to the axis of the pipe, which is ideal for joining it with another pipe, while there is a significant reduction s time by simultaneously cutting and forming a welding chamfer for subsequent docking straight and corner pipes of large diameter.

Проведенные исследования по источникам патентной и научно-технической литературы показали, что предлагаемая полезная модель неизвестна и не следует явным образом из изученного материала, т.е. соответствует критерию «новизна» и «изобретательский уровень».Studies conducted on the sources of patent and scientific and technical literature have shown that the proposed utility model is unknown and does not follow explicitly from the material studied, i.e. meets the criteria of "novelty" and "inventive step".

Предлагаемое устройство для резки труб может найти применение для восстановления бывших в эксплуатации труб при монтажно-демонтажных работах на магистральных и нефтяных трубопроводах и может быть изготовлено на любом предприятии, специализирующемся в данной отрасли, так как для этого требуются известные материалы и стандартное оборудование, т.е. полезная модель соответствует критерию «промышленная применимость».The proposed device for cutting pipes can find application for the restoration of used pipes during installation and dismantling works on trunk and oil pipelines and can be manufactured at any enterprise specializing in this industry, as this requires known materials and standard equipment, etc. e. utility model meets the criterion of "industrial applicability".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид устройства, вид сбоку; на фиг 2 - общий вид устройства, вид спереди; на фиг.3 - общий вид устройства, вид сзади; на фиг.4 - общий вид резцедержателя в разрезе.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 presents a General view of the device, side view; in Fig.2 is a General view of the device, front view; figure 3 is a General view of the device, rear view; figure 4 is a General view of the tool holder in section.

Устройство для резания труб содержит узел крепления режущего инструмента, выполненный в виде кольцевого неподвижного корпуса 1 с приводом его вращения в виде асинхронного двигателя 2 с планетарным редуктором 3. Кольцевой неподвижный корпус 1, снабженный четырьмя опорами 4, выполнен внутри с вращающимся элементом 5, на котором жестко установлены два резцедержателя 6, при этом на одном из них закреплен отрезной резец 7, а на другом - резец 8 для формирования сварочной фаски. Механизм подачи резцов 7 и 8 выполнен в виде установленного на подшипниках храпового колеса 9, изготовленного за одно целое с винтом подачи 10 ползуна 11, на котором установлен резец 7 или 8. На кольцевом неподвижном корпусе 1 жестко закреплен упор 12, по форме выполненный в виде зуба, повторяющего профиль зуба храпового колеса 9, с возможностью осуществления при повороте храпового колеса 9 на один зуб поворота винта 10 для радиальной подачи ползуна резцедержателя 6. Кроме того, каждая из опор 4 выполнена в виде прямоугольного элемента, в котором размещен ползун 13, выполненный за одно целое с опорным башмаком 14, повторяющим профиль трубы по образующей, с возможностью центрирования трубы относительно устройства.The pipe cutting device comprises a cutting tool mount, made in the form of an annular fixed housing 1 with a drive for its rotation in the form of an asynchronous motor 2 with a planetary gear 3. An annular fixed housing 1, equipped with four supports 4, is made inside with a rotating element 5, on which two tool holders 6 are rigidly mounted, while one of them has a cutting tool 7 fixed, and on the other a tool 8 for forming a welding chamfer. The feed mechanism of the cutters 7 and 8 is made in the form of a ratchet wheel 9 mounted on the bearings, made in one piece with the feed screw 10 of the slider 11, on which the cutter 7 or 8 is mounted. The stop 12 is rigidly fixed to the ring stationary body 1, made in the form in the form a tooth repeating the tooth profile of the ratchet wheel 9, with the possibility of turning the ratchet wheel 9 by one tooth, turning the screw 10 for radially feeding the slide of the tool holder 6. In addition, each of the supports 4 is made in the form of a rectangular element, in which eschen slider 13, formed integrally with the supporting shoe 14, by repeating the tube profile forming, with the possibility of centering the device relative to the pipe.

Устройство используют следующим образом.The device is used as follows.

Перед началом процесса устройство резания посредством четырех опор 4 устанавливают и центрируют его посредством башмаков 14 относительно оси трубы на некотором расстоянии от места ее отрезания. Асинхронный электродвигатель 2 через планетарный редуктор 3 сообщает вращательное движение элементу 5, который обеспечивает вращение резцедержателям 6, с установленными на них резцами 7 и 8. Храповое колесо 9 при взаимодействии с зубом упора 12 поворачивается на 30° и перемещает резцы 7 и 8 на 0,083 мм при шаге резьбы винта, равной 1 мм, при этом время отрезки при толщине стенки трубы, равной 8 мм, составляет 12,5 мин.Before starting the process, the cutting device by means of four supports 4 is installed and centered by means of shoes 14 relative to the axis of the pipe at a certain distance from the place of its cutting. The asynchronous motor 2 through the planetary gear 3 communicates the rotational movement to the element 5, which provides rotation to the tool holders 6, with cutters 7 and 8 mounted on them. The ratchet wheel 9, when interacting with the stop tooth 12, rotates 30 ° and moves the cutters 7 and 8 by 0,083 mm with a screw thread pitch of 1 mm, while the cut-off times with a pipe wall thickness of 8 mm are 12.5 minutes.

По желанию заказчика, задавая шаг резьбы, можно изменять радиальную подачу резцов от заданной величины 0,083 мм в ту или иную сторону.At the request of the customer, setting the thread pitch, it is possible to change the radial feed of the cutters from a given value of 0.083 mm in one direction or another.

Кроме того, устройство может комплектоваться гидравлическим приводом для эксплуатации его во взрывоопасной среде.In addition, the device can be equipped with a hydraulic actuator for operation in an explosive atmosphere.

По сравнению с прототипом предлагаемое изобретение обеспечивает повышение надежности и долговечности устройства, а также сокращения времени резки труб. Так отрезку трубы с толщиной стенки 8 мм с одновременным формированием фаски осуществляют за 12,5 мин (в прототипе - за 1 час).Compared with the prototype of the present invention provides increased reliability and durability of the device, as well as reducing the time of cutting pipes. So a pipe segment with a wall thickness of 8 mm with the simultaneous formation of a chamfer is carried out in 12.5 minutes (in the prototype - in 1 hour).

Claims

1. A device for cutting pipes, containing the attachment of the cutting tool with a drive of its rotation in the form of an engine with a planetary gear and a feed mechanism of the cutting tool, characterized in that the attachment of the cutting tool is made in the form of an annular stationary body with supports inside which the rotating element is mounted with two toolholders rigidly mounted on it, on one of which a cutting tool is fixed, and on the other - a tool for forming a welding chamfer, and the tool feed mechanism is made in the form not mounted on bearings of a ratchet wheel, made in one piece with the feed screw of the slider for installing the cutter, while on the ring stationary body there is a rigid stop fixed in the form of a tooth repeating the tooth profile of the ratchet wheel and having the ability to turn the screw for radial feed of the tool holder slide when turning the ratchet wheel by one tooth.

2. The device according to claim 1, characterized in that an asynchronous electric motor is used as a tool for driving the rotation of the tool.

3. The device according to claim 1, characterized in that each of the supports is made in the form of a rectangular element with a slider placed in it, made in one piece with a support shoe repeating the pipe profile along the generatrix to center the pipe relative to the device.