WO2022221929A1 - Fábrica itinerante de tubo helicoidal de bobina de chapa de aço - Google Patents

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steel
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Ene Pires De OLIVEIRA
Ricardo Miguel Leitão PEREIRA
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Memps-Tubos Helicoidais Indústria E Serviços Ltda
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    • B23K2101/18—Sheet panels

Definitions

  • the present invention patent deals with an itinerant factory that can be mounted on a cart, ferry and container-type structure, which includes all the equipment and tools necessary for the manufacture of helical tubes, whose highlight is the increase in production speed, a consequence mainly of gains in the movement of the coil, preparation of the edges of the plate used and in its welding to obtain the tube.
  • the invention in question is applied in the heavy mechanics segment, more specifically in the means of manufacturing steel sheet coil tubes with helical seam in loco.
  • the lack of bevel can cause problems of lack of fusion, or inefficient fusion, or fusion only on one side of the joint;
  • the increase in production capacity is proportional to the number of wires implemented, whether in the internal weld or in the external weld, which can vary from two to five wires per weld;
  • the invention deals with a factory for the production of helical tubes from welding on steel plates, mounted on carts, ferries and container-type structures, whose highlight is the production speed, regardless of the thickness of the steel plate, the result of the action of a beveling machine, with variable angle, which, when milling the sides of the same, favors the junction / butt weld, the use of two to five wires of weld at the seam, internal and external, and the agility in moving the coils thanks to a coil mover used in thicker steel plates.
  • FIGURE 1 Schematic side view of the traveling helical tube factory mounted on a trailer;
  • FIGURE 2 Top view of the beveling machine of the traveling helical tube factory mounted on a trailer;
  • FIGURE 3 Top view of the beveling machine in the traveling helical tube factory
  • FIGURE 4 Side view of the beveling machine of the traveling helical tube factory, with detail of the cutting element;
  • FIGURE 5 Side view of the welding set of the traveling helical tube factory, with detail of the cutting element, with two welding wires;
  • FIGURE 6 Side view of the welding set of the traveling helical tube factory mounted on a trailer, with three welding wires;
  • FIGURE 7 Side view of the welding set of the traveling helical tube factory, with four welding wires;
  • FIGURE 8 Side view of the welding set of the traveling helical tube factory, with five welding wires;
  • FIGURE 9 Front view of the coil handler of the traveling helical tube factory
  • FIGURE 10 Side view of the coil handler of the traveling helical tube factory
  • FIGURE 11 Perspective view of the straightener of the traveling helical tube factory
  • FIGURE 12 Schematic side view of the traveling helical tube factory mounted on a raft
  • FIGURE 13 Schematic top view of the traveling helical tube factory mounted on a raft
  • FIGURE 14 Schematic side view of the traveling helical tube factory mounted on a container-like structure
  • FIGURE 15 Schematic top view of the traveling helical tube factory mounted on a container-like structure.
  • STEEL consists of a factory for the production of helical tubes that can be mounted on trailers (1 ), ferries (2), container-type structures (3) that stand out for their high production speed and for the use of steel sheet coils of up to 1 ” thanks to the use of an optional bobbin mover (4), a beveling machine (13) and a welding wire system (18) that can contain two (36), three (37), four (38) or five (39) pass weld wires (internal and external).
  • the invention deals with a factory for the production of helical tubes from steel sheet coil, preferably from 1 ⁇ 4” to 1” thick, which is itinerant because it can be mounted on a low cart (1 ), raft (2) and container-type structure (3), all autonomous and with enough electrical energy to drive the necessary equipment to transform a strip of sheet metal into a helical tube with substantial speed, which results in a more productive factory model.
  • the factory (1, 2, 3) for the production of helical tubes comprises an optional coil mover (4), used to speed up the exchange and replacement of coils, since it makes the displacement independent of external support as long as it is properly positioned on the region of the unwinder (6) which has the steel sheet coil moved by a set of at least three traction units (7, 8, 9) strategically positioned along the production line.
  • the optional coil mover (4) responsible for the agile and fast placement of the coil in the unwinder (6), is positioned in the front part of the trailer (1), raft (2) or container-type structure (3) and comprises a gantry (19) with casters (20) that supported on rails (21) located on the factory floor (1, 2, 3) allow its displacement in the direction of the unwinder (6), and at the base of said portico (19) are pronounced tracks (22) whose tracks (23) covered by rollers (24) allow the sliding of the cradle (25) that receives the coil, which is moved by means of a hydraulic trolley (26) located in the transverse (27).
  • the tractions (7, 8, 9) come into action moving the steel plate along the production line passing through the facing presses (10, 11) and by the straightener (12) in which cylinders (28) parallel to the lower cylinders (29), duly driven by electric motors (30), subject to adjustment by means of spindles (31) with regulating locks (32) prepare the steel plate to enter the beveling machine (13) where the side edges will be subjected to chamfers that vary between 15 Q and 30 Q , allowing full penetration of the weld in steel plate joints with thicknesses up to 1” and with a lower number of passes.
  • the beveling machine (13) covers the two lateral edges of the sheet and comprises an electric motor (33) that drives the milling cutter (34) whose cutting inserts (35) adjust to angles between 15 ° and 30 ° .
  • the sheet subjected to all the aforementioned procedural steps, maintains an alignment due to the action of the guide tables (14, 15, 16) going to the calender (17) where the approximate sides take the form of a helical tube for later submission to the process of union in the welding machine (18) where a welding wire system may contain two (36), three (37), four (38) or five (39) weld wires per pass (internal and external), either in the configuration in tandem-arc (one welding power source for each wire) and/or twin-arc (single welding power source) and/or mixed (tandem-arc + twin-arc), where the choice of system will depend on the parameters to be used.

Abstract

Consiste em uma fábrica para produção de tubo helicoidal passível de ser montada em carretas (1), balsas (2), estruturas tipo contêiner (3) que se destaca pela grande velocidade de produção e pela utilização de bobinas de chapa de aço de até 1" graças a utilização de um movimentador (4) de bobina, opcional, uma biseladora (13) e a um sistema de arame solda (18) que poderá conter dois (36), três (37), quatro (38) ou cinco (39) arames de solda por passe (interno e externo).

Description

FÁBRICA ITINERANTE DE TUBO HELICOIDAL DE BOBINA DE CHAPA DE AÇO
INTRODUÇÃO
[001] A presente patente de Invenção trata de uma fábrica itinerante passível de ser montada sobre carreta, balsa e estrutura tipo contêiner, que comporta todos os equipamentos e ferramentas necessários a fabricação de tubos helicoidais, cujo destaque é o incremento na velocidade de produção, consequência principalmente de ganhos na movimentação da bobina, preparo das bordas da chapa utilizada e na sua soldagem para obtenção do tubo.
CAMPO DA INVENÇÃO
[002] A invenção em questão é aplicada no segmento de mecânica pesada, mais especificamente nos meios de fabricação de tubo em bobina de chapa de aço com costura helicoidal in loco.
CONVENCIMENTO
[003] A produção de tubos com costura helicoidal é datada desde meados do século início XX, sendo uma das mais utilizadas atualmente pela indústria de fabricação de tubos, utilizados em adutoras, camisas metálicas, transporte de óleo e gás, dentre outras. A utilização de costura helicoidal na produção traz vantagens como redução de custos por meio do uso do mesmo equipamento para fabricar tubos com diâmetros distintos, economia de redução do layout de fábrica e desempenho mecânico igual ou superior a outros tipos de projeto de costura.
[004] Normalmente, a produção de tubo acontece em planta industrial fixa. Deste modo o processo é limitado pelo comprimento dos tubos, seja pelo processo de armazenagem ou de movimentação. Quando este apresenta medida de comprimento superior a 30 metros torna-se inviável para a logística de movimentação e transporte, uma vez que necessita de autorizações especiais, conforme RESOLUÇÃO NQ 1 , DE 6 DE JANEIRO DE 2020, DNIT.
[005] Neste contexto, novas tecnologias que venham favorecer a melhoria da atividade logística no que diz respeito ao fornecimento de tubos em uma obra bem como incremento na produtividade são bem-vindas no segmento em questão. ESTADO DA TÉCNICA
[006] O atual estado da técnica antecipa o documento de patente PI 0802712-9 intitulado ‘FÁBRICA MOVEL DE TUBO HELICOIDAL DE CHAPA” - trata de uma fábrica, composta: pelo desbobinador; conjunto de tração; prensa; roletes guia laterais; calandra; conjunto de máquina de solda; meio de suprimento de energia elétrica; e outros necessários à fabricação de tubo helicoidal de chapa de aço, é móvel e montada sobre uma carreta baixa de um conjunto móvel de cavalo mecânico e carreta, tal que referida fábrica móvel pode deslocar- se até o canteiro de obra da obra na qual será usado o tubo e fabricá-lo "in-loco" e diretamente no comprimento especificado, sem a necessidade de emendas e o leito de roletes é uma estrutura desmontável que pode ser transportada, juntamente com outros equipamentos, ferramentas e materiais, por caminhões auxiliares, que fazem também parte da fábrica; dito leito de roletes sendo montado ortogonalmente junto da carreta na saída da calandra.
[007] A fábrica antecipada no documento acima propicia melhorias significativas na redução de custos, as quais englobam: melhor desempenho mecânico, pois reduz consideravelmente o número de emendas nos tubos; fabricação de tubos em locais remotos e muitas situações com difícil acesso e tubos com comprimentos superiores à média fabricada em planta fixa. No entanto, o principal problema encontrado na solução supracitada ainda é a produtividade do processo que é limitada a espessura da chapa a ser soldada; a inexistência de bisel nas chapas; faixa de velocidade de soldagem que depende de fatores como espessura da chapa, energia de soldagem utilizada e quantidade de arames de soldagem, limitado a um arame, e; tempo de movimentação de bobinas realizada por ponte rolante.
OBJETIVOS DA INVENÇÃO
[008] É objetivo da presente invenção propor uma fábrica de tubo helicoidal de bobina de chapa de aço que além de ser montada em carreta baixa, pode ser montada em balsa e estrutura tipo contêiner;
[009] É objetivo da presente invenção propor uma fábrica de tubo helicoidal de bobina de chapa de aço com maior velocidade de fabricação e, portanto mais produtiva;
[010] É objetivo da presente invenção propor uma fábrica de tubo helicoidal de bobina de chapa de aço capaz de produzir tubos de qualquer comprimento, tal qual fábricas estacionárias, in loco, ou seja, na obra e com a mesma qualidade dirimindo problemas relacionados a projeto e logística;
[011] É objetivo da presente invenção propor uma fábrica de tubo helicoidal de bobina de chapa de aço capaz de centralizar as juntas da chapa em benefício da soldagem de topo, graças a biseladora que perfaz um chanfro nas laterais da referida chapa, desse modo aumentado a velocidade da solda. A falta do bisel pode ocasionar problemas de falta de fusão, ou fusão ineficiente, ou fusão apenas em um dos lados da junta;
[012] É objetivo da presente invenção propor uma fábrica de tubo helicoidal de bobina de chapa de aço que ao biselar as laterais da chapa também possibilita a penetração completa da solda em juntas de chapas com espessuras superiores e com um menor número de passe, além de uso de menor/ou igual quantidade de energia;
[013] É objetivo da presente invenção propor uma fábrica de tubo helicoidal de bobina de chapa de aço capaz de aumentar a velocidade de produção com a utilização de múltiplos arames de solda para realização da emenda da chapa em formato de costura helicoidal. O aumento da capacidade produtiva é proporcional a quantidade de arames implementados, seja na solda interna como na solda externa, que pode variar de dois a cinco arames por solda;
[014] É objetivo da presente invenção propor uma fábrica de tubo helicoidal de bobina de chapa de aço dotada de um movimentador de bobinas, opcional, aplicável apenas às bobinas de chapas de aço de maior espessura que reduz o tempo de troca deste recurso, sem necessidade de suportes externos, o que aumenta a produtividade da fábrica;
[015] É objetivo da presente invenção propor uma fábrica de tubo helicoidal de bobina de chapa de aço com prensas e tracionadores adicionais, sendo um adicional, que operam no sentido de trabalhar chapas de maior espessura sem prejuízo à velocidade, além de mesas guias;
[016] É objetivo da presente invenção propor uma fábrica de tubo helicoidal de bobina de chapa de aço de ótima relação custo x benefício.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[017] A invenção trata de uma fábrica para produção de tubos helicoidais a partir de soldagem em chapas de aço, montada em carretas, balsas e estruturas tipo contêiner, cujo destaque é a velocidade de produção, independente da espessura da chapa de aço, resultado da ação de uma biseladora, com ângulo variável, que ao fresar as laterais da mesma favorece a junção / solda de topo, a utilização de dois a cinco arames de solda na emenda, interna e externa, e a agilidade na movimentação das bobinas graças a um movimentador de bobinas utilizado em chapas de aço de maior espessura.
DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[018] A invenção será, a seguir, descrita em sua forma de realização, sendo que, para melhor entendimento, referências serão feitas aos desenhos anexos, nos quais estão representados:
FIGURA 1 : Vista lateral esquemática da fábrica itinerante de tubo helicoidal montada em uma carreta;
FIGURA 2: Vista superior da biseladora da fábrica itinerante de tubo helicoidal montada em uma carreta;
FIGURA 3: Vista superior da biseladora da fábrica itinerante de tubo helicoidal;
FIGURA 4: Vista lateral da biseladora da fábrica itinerante de tubo helicoidal, com detalhe do elemento de corte;
FIGURA 5: Vista lateral do conjunto de soldagem da fábrica itinerante de tubo helicoidal, com detalhe do elemento de corte, com dois arames de solda;
FIGURA 6: Vista lateral do conjunto de soldagem da fábrica itinerante de tubo helicoidal montada em uma carreta, com três arames de solda;
FIGURA 7: Vista lateral do conjunto de soldagem da fábrica itinerante de tubo helicoidal, com quatro arames de solda;
FIGURA 8: Vista lateral do conjunto de soldagem da fábrica itinerante de tubo helicoidal, com cinco arames de solda;
FIGURA 9: Vista frontal do movimentador de bobinas da fábrica itinerante de tubo helicoidal;
FIGURA 10: Vista lateral do movimentador de bobinas da fábrica itinerante de tubo helicoidal; FIGURA 11 : Vista em perspectiva do desempenador da fábrica itinerante de tubo helicoidal;
FIGURA 12: Vista lateral esquemática da fábrica itinerante de tubo helicoidal montada em uma balsa;
FIGURA 13: Vista superior esquemática da fábrica itinerante de tubo helicoidal montada em uma balsa;
FIGURA 14: Vista lateral esquemática da fábrica itinerante de tubo helicoidal montada em uma estrutura tipo contêiner;
FIGURA 15: Vista superior esquemática da fábrica itinerante de tubo helicoidal montada em uma estrutura tipo contêiner.
DESCRIÇÃO TÉCNICA DETALHADA DA INVENÇÃO
[019] FÁBRICA ITINERANTE DE TUBO HELICOIDAL DE BOBINA DE CHAPA DE
AÇO, consiste de uma fábrica para produção de tubo helicoidal passível de ser montada em carretas (1 ), balsas (2), estruturas tipo contêiner (3) que se destaca pela grande velocidade de produção e pela utilização de bobinas de chapa de aço de até 1 ” graças a utilização de um movimentador (4) de bobina, opcional, uma biseladora (13) e a um sistema de arame solda (18) que poderá conter dois (36), três (37), quatro (38) ou cinco (39) arames de solda por passe (interno e externo).
[020] Mais particularmente, a invenção trata de uma fábrica para produção de tubos helicoidais a partir de bobina de chapa de aço, preferencialmente de ¼” a 1 ” de espessura, que é itinerante pelo fato de poder ser montada em carreta baixa (1 ), balsa (2) e estrutura tipo contêiner (3), todos autónomos e com energia elétrica suficiente para acionar os equipamentos necessários a transformação de uma tira de chapa em tubo helicoidal com substancial velocidade, o que redunda num modelo de fábrica mais produtivo. A fábrica (1 , 2, 3) para produção de tubos helicoidais compreende um movimentador (4) de bobina, opcional, utilizado para agilizar a troca e substituição das bobinas, uma vez que torna o deslocamento independente de suporte externo desde que posicionado adequadamente na região do desbobinador (6) que tem a de bobina de chapa de aço movimentada por um conjunto de pelo menos três tracionadores (7, 8, 9) estrategicamente posicionados ao longo da linha de produção. Pelo fato de operar com bobinas de chapas de aço de maior espessura e da necessidade de mais velocidade de produção se fez necessário acrescentar uma prensa (10) à pensa (11 ) existente e posiciona-las frontalmente, assim como reposicionar os tracionadores (7, 8) existentes entre o novo desempenador (12), a biseladora (13), ladeada pelas mesas guias (14, 15), mesa guia (15) essa seguida do tracionador complementar (9) opcional e outra mesa guia (16) que antecede a calandra (17) e a máquina de solda (18). O movimentador (4) de bobina, opcional, responsável pela ágil e rápida colocação da bobina no desbobinador (6), é posicionado na parte anterior da carreta (1 ), balsa (2) ou estrutura tipo contêiner (3) e compreende um pórtico (19) com rodízios (20) que apoiados em trilhos (21 ) alocados no assoalho da fábrica (1 , 2, 3) possibilita seu deslocamento na direção do desbobinador (6), sendo que na base do referido pórtico (19) se pronunciam pistas (22) cujos trilhos (23) percorridos por roletes (24) possibilitam o deslizamento do berço (25) que recepciona a bobina, a qual é movimentada por meio de um carrinho hidráulico (26) localizado na transversina (27). Posicionada a bobina no desbobinador (6), os tracionadores (7, 8, 9) entram em ação movimentando a chapa de aço ao longo da linha de produção passando pelas prensas (10, 11) confrontantes e pelo desempenador (12) em que cilindros superiores (28) paralelos a cilindros inferiores (29), devidamente acionados por motores (30) elétricos, passíveis de ajustes por meio de fusos (31 ) com travas reguladoras (32) preparam a chapa de aço para adentrar na biseladora (13) onde as bordas laterais serão submetidas a chanfros que variam entre 15Q e 30Q, possibilitando penetração completa da solda em juntas de chapas de aço com espessuras até 1 ” e com menor número de passe. A biseladora (13) abrange as duas bordas laterais da chapa e compreende um motor elétrico (33) que aciona a fresa (34) cujas pastilhas (35) de corte se ajustam aos ângulos entre 15Q e 30Q. A chapa, submetida a todas as etapas processuais supracitadas, mantém um alinhamento devido a ação das mesas guias (14, 15, 16) seguindo para calandra (17) onde tem as laterais aproximadas tomando a forma de tubo helicoidal para posterior submissão ao processo de união na máquina de solda (18) onde um sistema de arame solda poderá conter dois (36), três (37), quatro (38) ou cinco (39) arames de solda por passe (interno e externo), seja na configuração em tandem-arc (uma fonte de soldagem para cada arame) e/ou twin-arc (fonte de alimentação de soldagem única) e/ou mista (tandem-arc + twin-arc), onde a escolha do sistema dependerá dos parâmetros a serem utilizados.

Claims

REIVINDICAÇÕES
1) FÁBRICA ITINERANTE DE TUBO HELICOIDAL DE BOBINA DE CHAPA DE AÇO, tubo helicoidal obtido a partir de bobinas de chapas de aço a partir de equipamentos montados em carreta (1) baixa autónoma e com energia elétrica suficiente para acionar tracionadores (7, 8), uma prensa (10), uma calandra (17) e uma máquina de solda (18) que para operar com maior velocidade de produção e bobinas de chapas de aço de até 1” é caracterizada por opcionalmente possuir movimentador (4) de bobina na parte anterior da carreta (1) que posiciona a bobina no desbobinador (6); os tracionadores (7, 8, 9) movimentam a chapa de aço ao longo da linha de produção passando pelas prensas (10, 11) confrontantes e pelo desempenador (12); uma biseladora (13) perfaz chanfros que variam entre 15Q e 30Q nas bordas laterais da chapa de aço; mesas guias (14, 15, 16) mantém o alinhamento da chapa de aço na direção da calandra (17); na máquina de solda (18) um sistema de arame solda (18) poderá conter dois (36), três (37), quatro (38) ou cinco (39) arames de solda por passe.
2) FÁBRICA ITINERANTE DE TUBO HELICOIDAL DE BOBINA DE CHAPA DE AÇO de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo movimentador (4) de bobina compreender um pórtico (19) com rodízios (20) que apoiados em trilhos (21) alocados no assoalho da fábrica (1 , 2, 3) possibilita seu deslocamento na direção do desbobinador (6); na base do pórtico (19) se pronunciam pistas (22) cujos trilhos (23) percorridos por roletes (24) possibilitam o deslizamento do berço (25) que recepciona a bobina, a qual é movimentada por meio de um carrinho hidráulico (26) localizado na transversina (27).
3) FÁBRICA ITINERANTE DE TUBO HELICOIDAL DE BOBINA DE CHAPA DE AÇO de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo reposicionamento dos tracionadores (7, 8) existentes entre o novo desempenador (12), a biseladora (13), ladeada pelas mesas guias (14, 15), mesa guia (15) essa seguida do tracionador complementar (9) opcional e outra mesa guia (16).
4) FÁBRICA ITINERANTE DE TUBO HELICOIDAL DE BOBINA DE CHAPA DE AÇO de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por acrescentar a prensa (10).
5) FÁBRICA ITINERANTE DE TUBO HELICOIDAL DE BOBINA DE CHAPA DE AÇO de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo desempenador (12) possuir cilindros superiores (28) paralelos a cilindros inferiores (29), devidamente acionados por motores (30) elétricos, passíveis de ajustes por meio de fusos (31) com travas reguladoras (32).
6) FÁBRICA ITINERANTE DE TUBO HELICOIDAL DE BOBINA DE CHAPA DE AÇO de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pela biseladora (13) abranger as duas bordas laterais da chapa de aço e compreender um motor elétrico (33) que aciona a fresa (34) cujas pastilhas (35) de corte se ajustam aos ângulos entre 15Q e 30Q.
7) FÁBRICA ITINERANTE DE TUBO HELICOIDAL DE BOBINA DE CHAPA DE AÇO de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por ser montada em uma balsa (2).
8) FÁBRICA ITINERANTE DE TUBO HELICOIDAL DE BOBINA DE CHAPA DE AÇO de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por ser montada em uma estrutura tipo contêiner (3).
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