RU2374053C2 - Installation for welding of annular joints of envelopes - Google Patents

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention is related to the field of welding engineering, particularly to devices for fusion welding of locking annular joints of envelopes with usage of expanding rings, and can be used in rocket-space, aviation, chemical and other industries. Installation for welding of annular joints of envelopes includes mounted on stand (1) of rotator front (2) and back posts (5) with faceplates (3, 6), welding head (11), expanding ring, consisting of moveable segments (9) with release mechanisms. On stand of rotator it is installed with ability of movement by axis of stand ring (7) with equispaced by its perimetre electromagnets (8), which can be radially moved. The number of electromagnets (8) is equal to number of segments (9) of expanding ring, which contain structural components (10) from ferromagnetic material.

EFFECT: invention provides safe working conditions at operation with expanding rings inside envelopes and increase quality of welding.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области сварочной техники, в частности к устройствам для сварки плавлением замыкающих кольцевых стыков оболочек с использованием разжимных колец, и может применяться в ракетно-космической, авиационной, химической и других отраслях.The invention relates to the field of welding equipment, in particular to devices for fusion welding of the closing ring joints of the shells using expansion rings, and can be used in space rocket, aviation, chemical and other industries.

Известна установка для двухсторонней сварки кольцевых швов по АС СССР №306935 (B23K 37/04, БИ №20-71), включающая переднюю и заднюю бабки с планшайбой и прижимом, сварочную головку и механизм растяжения кромок стыка.Known installation for two-sided welding of circumferential welds according to the USSR AS No. 306935 (B23K 37/04, BI No. 20-71), including the front and rear headstock with a faceplate and clip, welding head and a mechanism for stretching the edges of the joint.

Известна установка для сборки и сварки труб по АС СССР №1613286 (B23K 37/04, БИ №46-88), содержащая неподвижную и подвижную бабки с зажимным элементом, сварочный аппарат, разжимное кольцо с возможностью осевого перемещения для внутренней поверхности стыка.A known installation for assembling and welding pipes according to the USSR AS No. 1613286 (B23K 37/04, BI No. 46-88), containing a fixed and movable headstock with a clamping element, a welding machine, an expanding ring with the possibility of axial movement for the inner surface of the joint.

Вышеперечисленные установки могут применяться только при открытом торце свариваемых оболочек и не позволяют использовать их для сварки замыкающих стыков оболочек с глухими торцами, т.к. доступ к внутренней поверхности замыкающего стыка возможен только через люк-лаз.The above installations can be used only with the open end of the welded shells and do not allow them to be used for welding the closing joints of shells with blind ends, because access to the inner surface of the closing joint is possible only through the manhole.

В то же время известно, что применение разжимных колец позволяет:At the same time, it is known that the use of expansion rings allows you to:

- уменьшить смещение свариваемых кромок и остаточные сварочные деформации в зоне кольцевых стыков (Чертов И.М. Применение разжимных подкладных колец для снижения остаточных напряжений при сварке кольцевых швов. - Автоматическая сварка. - 1984. - №12. - С.40-42), снижающих несущую способность и эксплуатационную надежность обечаек, и тем самым исключить необходимость введения компенсирующих усилений, увеличивающих вес оболочек (Лизин В.Т., Пяткин В.А. Проектирование тонкостенных конструкций. - М.: Машиностроение. - 1994. - С.13-14);- reduce the offset of the welded edges and residual welding deformation in the zone of annular joints (Chertov I.M. Application of expandable backing rings to reduce residual stresses when welding annular welds. - Automatic welding. - 1984. - No. 12. - P.40-42) , reducing the bearing capacity and operational reliability of the shells, and thereby eliminate the need for the introduction of compensating reinforcements that increase the weight of the shells (Lizin V.T., Pyatkin V.A. Design of thin-walled structures. - M .: Engineering. - 1994. - P.13 -fourteen);

- повысить качество сварных швов, поскольку качество шва, полученного с использованием проплавоформирующей канавки, выше качества шва, полученного сваркой на весу (без разжимных колец).- to improve the quality of welds, since the quality of the weld obtained using the melt-forming groove is higher than the quality of the weld obtained by welding by weight (without expansion rings).

Известно применение разжимных колец, состоящих из последовательно соединенных между собой сегментов, имеющих возможность перемещения относительно друг друга с помощью механизмов изменения диаметра колец, установленных на каждом сегменте (АС СССР №423595, B23K 37/06, БИ №14-74). Для сварки замыкающих кольцевых стыков кольцо устанавливают под свариваемый стык, разжимают, а после сварки кольцо демонтируют (сжимают, разбирают на отдельные сегменты) из оболочки через люк-лаз вручную.It is known to use expandable rings consisting of segments connected in series with each other, having the ability to move relative to each other using ring diameter changing mechanisms installed on each segment (USSR AS No. 4223595, B23K 37/06, BI No. 14-74). To weld the closing ring joints, the ring is installed under the joint to be welded, unclenched, and after welding, the ring is dismantled (squeezed, disassembled into separate segments) from the shell manually through the manhole.

Разжимные кольца диаметром до 2000-2500 мм сравнительно легко устанавливают и демонтируют через люк-лаз несколько операторов, находящихся внутри оболочки.Expanding rings with a diameter of up to 2000-2500 mm are relatively easy to install and dismantle through a manhole several operators inside the shell.

При увеличении диаметра кольцевого стыка необходимо увеличивать количество сегментов разжимного кольца для обеспечения веса каждого сегмента приемлемым для ручной работы. Это существенно усложняет работу с разжимными кольцами и увеличивает трудоемкость сборочно-сварочных работ.When increasing the diameter of the annular joint, it is necessary to increase the number of segments of the expanding ring to ensure the weight of each segment is acceptable for manual work. This significantly complicates the work with expanding rings and increases the complexity of assembly and welding operations.

Как при сборке разжимного кольца до его разжима, так и при его разборке после уменьшения диаметра кольца, а тем более после демонтажа нескольких сегментов, кольцо может легко потерять устойчивость и самопроизвольно разрушиться (сложиться), особенно при горизонтальном расположении оси свариваемых оболочек. Очевидно, что это может привести к повреждению свариваемых оболочек и повышению вероятности травматизма.As during the assembly of the expandable ring before it is expanded, and when it is disassembled after reducing the diameter of the ring, and even more so after dismantling several segments, the ring can easily lose stability and spontaneously collapse (fold), especially when the axis of the welded shells is horizontal. Obviously, this can lead to damage to the welded shells and an increased likelihood of injury.

Наиболее близким к заявляемому является устройство для сварки кольцевых стыков оболочек (С.А.Куркин и др. Технология, механизация и автоматизация производства сварных конструкций. Атлас. М.: Машиностроение, 1989, с.222, 223), содержащее смонтированные на станине вращателя переднюю и заднюю стойки с планшайбами, сварочную головку и разжимное кольцо, устанавливаемое внутри обечайки. Известное устройство не обеспечивает необходимое качество сварки при увеличении диаметра свариваемых обечаек.Closest to the claimed is a device for welding ring joints of shells (S.A. Kurkin et al. Technology, mechanization and automation of the production of welded structures. Atlas. M .: Mashinostroenie, 1989, p. 222, 223), containing mounted rotator front and rear racks with faceplates, a welding head and an expanding ring mounted inside the shell. The known device does not provide the necessary welding quality when increasing the diameter of the welded shells.

Предлагаемым изобретением решаются следующие задачи:The invention solves the following problems:

- обеспечение безопасных условий труда при работе с разжимными кольцами внутри обечаек;- ensuring safe working conditions when working with expanding rings inside the shells;

- повышение качества сварки.- improving the quality of welding.

Для решения указанных задач в установке для сварки кольцевых стыков обечаек, содержащей смонтированные на станине вращателя переднюю и заднюю стойки с планшайбами, сварочную головку, разжимное кольцо, установленное внутри обечайки, согласно изобретению для обеспечения удерживания собранного разжимного кольца в неразжатом состоянии устройство снабжено дополнительным кольцом с равномерно расположенными по его периметру с возможностью радиального перемещения до касания c наружной поверхностью стыка электромагнитами, которое установлено на станине вращателя с возможностью осевого перемещения, а разжимное кольцо состоит из сегментов с элементами из ферромагнитного материала, причем количество электромагнитов равно количеству сегментов разжимного кольца.To solve these problems in the installation for welding the ring joints of the shells, comprising front and rear racks with faceplates mounted on the rotator bed, a welding head, an expansion ring installed inside the shell, according to the invention, the device is provided with an additional ring with evenly spaced around its perimeter with the possibility of radial movement to touch with the outer surface of the joint by electromagnets, which is installed EHO rotator on the frame for axial displacement, and spreader ring consists of segments made of ferromagnetic material elements, wherein the number of electromagnets equal to the number of the expansion ring segments.

Отличительные признаки, позволяющие решить поставленные задачи:Distinctive features to solve the tasks:

- для размещения электромагнитов на станине вращателя и для обеспечения удерживания собранного разжимного кольца в неразжатом состоянии установлено подвижное вдоль станины дополнительное кольцо, на котором равномерно по его периметру размещены радиально подвижные электромагниты, количество которых равно количеству сегментов разжимного кольца;- to place electromagnets on the rotator bed and to ensure that the assembled expanding ring is kept in an unpressed state, an additional ring movable along the bed is installed on which radially movable electromagnets are uniformly placed along its perimeter, the number of which is equal to the number of segments of the expandable ring;

- сегменты разжимного кольца содержат элементы, выполненные из феррамагнитного материала, чтобы обеспечить удержание сегментов в рабочем положении электромагнитами при сборке-разборке разжимного кольца.- segments of the expanding ring contain elements made of ferramagnetic material to ensure that the segments are held in position by electromagnets during assembly-disassembly of the expandable ring.

Совокупность отличительных признаков обеспечивает возможность применения разжимных колец при увеличении диаметра свариваемых оболочек для повышения качества сварки замыкающих сварных кольцевых стыков при одновременном повышении безопасности сборочно-сварочных работ.The combination of distinctive features makes it possible to use expanding rings with an increase in the diameter of the welded shells to improve the quality of welding of closing welded ring joints while improving the safety of assembly and welding operations.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где представлена схема установки.The invention is illustrated in the drawing, which shows the installation diagram.

Устройство включает станину 1 вращателя, на которой установлены передняя стойка 2 с планшайбой 3, роликоопоры 4, задняя стойка 5 с планшайбой 6, кольцо 7 с электромагнитами 8, разжимное кольцо, состоящее из сегментов 9, и сварочная головка 11. Кольцо 7 имеет возможность осевого перемещения вдоль станины 1. Сегменты 9 разжимного кольца содержат конструктивные элементы 10, выполненные из ферромагнитного материала, количество сегментов 9 соответствует количеству равномерно расположенных по периметру кольца 7 электромагнитов 8. Сегменты 9 разжимного кольца могут быть полностью выполнены из ферромагнитного материала.The device includes a rotator bed 1 on which a front strut 2 with a faceplate 3, roller bearings 4, a rear strut 5 with a faceplate 6, a ring 7 with electromagnets 8, an expanding ring consisting of segments 9, and a welding head 11 are installed. The ring 7 has the possibility of axial displacements along the bed 1. Segments 9 of the expanding ring contain structural elements 10 made of ferromagnetic material, the number of segments 9 corresponds to the number of electromagnets 8 evenly spaced around the perimeter of the ring 8. The segments 9 of the expandable rings can be completely made of ferromagnetic material.

Роликоопоры 4, задняя стойка 5, кольцо 7 и сварочная головка 11 могут перемещаться вдоль оси станины 1 вращателя.Roller bearings 4, rear rack 5, ring 7 and welding head 11 can move along the axis of the frame 1 of the rotator.

Электромагниты 8 установлены на кольце 7 с возможностью радиального перемещения.The electromagnets 8 are mounted on the ring 7 with the possibility of radial movement.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

После сборки свариваемой обечайки 12 на планшайбах 3, 6 и роликоопорах 4 кольцо 7 с электромагнитами 8 перемещают вдоль станины 1 так, чтобы электромагниты 8 расположились вдоль свариваемого кольцевого стыка, после чего электромагниты 8 перемещают в радиальном направлении до касания с наружной поверхностью стыка.After assembling the welded shell 12 on the faceplates 3, 6 and roller bearings 4, the ring 7 with electromagnets 8 is moved along the bed 1 so that the electromagnets 8 are located along the welded ring joint, after which the electromagnets 8 are moved in the radial direction until they touch the outer surface of the joint.

Операторы, попадающие во внутреннюю полость обечайки 12 через люк-лаз 13, поочередно устанавливают и соединяют друг с другом сегменты 9 разжимного кольца, включая при установке каждого сегмента 9 электропитание соответствующего электромагнита 8. Каждый сегмент 9 и собранное разжимное кольцо в неразжатом состоянии удерживаются электромагнитами 8.Operators entering the inner cavity of the shell 12 through the manhole 13, alternately install and connect to each other the segments 9 of the expanding ring, including when installing each segment 9, the power supply of the corresponding electromagnet 8. Each segment 9 and the assembled expandable ring are held uncompressed by electromagnets 8 .

После сборки разжимного кольца увеличивают его диаметр, упруго растягивая свариваемые кромки кольцевого стыка обечайки, выключают электропитание электромагнитов 8, отводят их от наружной поверхности обечайки и перемещают кольцо 7 с электромагнитами 8 вдоль станины 1, освобождая место для сварочной головки 11. Устанавливают сварочную головку 11 в требуемое положение, включают вращение обечайки 12 и сваривают кольцевой стык.After the expansion ring is assembled, its diameter is increased by elastically stretching the welded edges of the ring joint of the shell, turn off the power of the electromagnets 8, remove them from the outer surface of the shell and move the ring 7 with electromagnets 8 along the bed 1, freeing up space for the welding head 11. Install the welding head 11 in the required position, include the rotation of the shell 12 and weld the annular joint.

После сварки перемещают кольцо 7 с электромагнитами 8 и располагают их вдоль сваренного стыка, радиально перемещают электромагниты 8 до касания с наружной поверхностью оболочки, включают электропитание электромагнитов 8 и разбирают разжимное кольцо на сегменты 9, выключая поочередно соответствующие электромагниты 8.After welding, move the ring 7 with the electromagnets 8 and place them along the welded joint, move the electromagnets 8 radially until it touches the outer surface of the shell, turn on the power supply of the electromagnets 8 and disassemble the expansion ring into segments 9, turning off the corresponding electromagnets 8 in turn.

После демонтажа сегментов 9 разжимного кольца через люк-лаз 13 оболочку снимают с вращателя любым известным способом.After dismantling the segments 9 of the expanding ring through the manhole 13, the shell is removed from the rotator by any known method.

Claims (1)

Установка для сварки кольцевых стыков оболочек, содержащая смонтированные на станине вращателя переднюю и заднюю стойки с планшайбами, сварочную головку, разжимное кольцо, установленное внутри обечайки, отличающаяся тем, что для обеспечения удерживания собранного разжимного кольца в неразжатом состоянии устройство снабжено дополнительным кольцом с равномерно расположенными по его периметру с возможностью радиального перемещения до касания с наружной поверхностью стыка электромагнитами, которое установлено на станине вращателя с возможностью осевого вращения, а разжимное кольцо состоит из сегментов с элементами из ферромагнитного материала, причем количество электромагнитов равно количеству сегментов разжимного кольца. Installation for welding ring joints of shells, comprising front and rear racks mounted on a rotator bed with faceplates, a welding head, an expanding ring installed inside the shell, characterized in that the device is provided with an additional ring with uniformly spaced its perimeter with the possibility of radial movement to touch with the outer surface of the joint by electromagnets, which is installed on the frame of the rotator with axial rotation, and the expanding ring consists of segments with elements of ferromagnetic material, and the number of electromagnets is equal to the number of segments of the expanding ring.