RU2756059C2 - Apparatus for knurling shaped pipes - Google Patents

Abstract

FIELD: working of metal.

SUBSTANCE: invention relates to the field of pressure treatment of metals and can be used for profiling pipes by knurling. The apparatus is comprised of levers with rolls and return springs and supporting elements, installed in a body. The supporting elements are installed before and after the rolls in the direction of movement of the pipe. The supporting elements installed after the rolls are therein placed on rotary links with the return springs. The supporting elements installed before the rolls are placed on the levers of a parallelogram mechanism. Said mechanism is equipped with an extension spring and is connected by means of two links with two-arm levers provided with stops at the opposite end, whereon the rolls abut during profiling.

EFFECT: possibility of profiling pipes, including thin-walled pipes, on an existing draw bench without reequipment thereof, producing non-profiled ends of the pipe, is provided.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к производству спирально–профилированных труб.The invention relates to the field of metal forming, namely the production of spiral-shaped pipes.

Известно устройство для производства винтовых профильных труб, которое включает тонкий диск с отверстием, установленный внутри ротора эксцентрично. При вращении ротора выступы, нанесенные на внутренней поверхности в отверстии диска, взаимодействуют с наружной поверхностью трубы, производя ее пластическое деформирование (патент США 3735616 от 09.01.1973). Подача трубы в осевом направлении совместно с работой описанного выше устройства приводит к получению винтовых профильных труб.Known device for the production of helical shaped tubes, which includes a thin disc with a hole, mounted eccentrically inside the rotor. When the rotor rotates, the protrusions applied on the inner surface in the disc bore interact with the outer surface of the pipe, producing its plastic deformation (US patent 3735616 dated 01/09/1973). The pipe feed in the axial direction, together with the operation of the device described above, results in the production of helical shaped pipes.

Недостатком устройства является то обстоятельство, что получаемый трубный профиль является результатом огибания при движении эксцентричного диска. Вся профилируемая поверхность трубы обкатывается профилирующим выступом инструмента. Поскольку частота вращения ротора ограничена, то это приводит к низкой производительности устройства. Кроме того, это устройство позволяет получить трубы лишь с одним заходом винтовой линии.The disadvantage of the device is the fact that the resulting pipe profile is the result of bending around the eccentric disk when moving. The entire profiled surface of the pipe is rolled with the profiling shoulder of the tool. Since the rotor speed is limited, this leads to poor performance of the device. In addition, this device makes it possible to obtain pipes with only one helical entry.

Устройство, подобное описанному выше, приведено также в патенте США 3572074 от 23.03.1971. Отличие от рассмотренного выше устройства состоит в том, что плоскость движения профилирующего диска расположена не перпендикулярно оси трубы, а под некоторым углом к ней. Такая установка диска также создает эксцентриситет его движения относительно оси трубы. Недостатки этого устройства остаются теми же, что и для указанного ранее устройства.A device similar to that described above is also shown in US patent 3572074 dated 03.23.1971. The difference from the device discussed above is that the plane of motion of the profiling disk is located not perpendicular to the pipe axis, but at a certain angle to it. This installation of the disc also creates an eccentricity of its movement relative to the axis of the pipe. The disadvantages of this device remain the same as for the previously mentioned device.

Известно устройство по патенту Великобритании 1051429 от 19.10.1964. В этом устройстве получение профильных труб производится в двух последовательно установленных головках. Каждая головка содержит корпус, в котором установлены два валка с винтовой нарезкой. Валки имеют механический привод вращения. Такая связь обеспечивает постепенную накатку выступов и впадин на трубе.A device is known according to British patent 1051429 dated 19.10.1964. In this device, the production of shaped pipes is carried out in two successively installed heads. Each head contains a housing in which two rolls with a screw thread are installed. The rolls have a mechanical rotation drive. Such a connection ensures a gradual rolling of the protrusions and depressions on the pipe.

К недостаткам устройства относится следующее. Поскольку две профилирующие головки и обрабатываемая труба находятся одновременно в контакте, то синхронизация такой системы весьма сложна, а при переходе на другой размер трубы или профильных канавок требуются значительные затраты на настройку. Особую сложность представляет собой изготовление профилирующего инструмента, который по длине обкатки имеет переменные размеры. Это требует использования специализированного металлообрабатывающего оборудования и высокой точности обработки, что весьма дорого. Кроме того, рассмотренное устройство не позволяет изготавливать многозаходные профильные трубы. The disadvantages of the device include the following. Since the two profiling heads and the pipe to be machined are simultaneously in contact, the synchronization of such a system is very difficult, and when changing to a different size of pipe or profiled grooves, significant adjustment costs are required. Of particular difficulty is the manufacture of a profiling tool, which has variable dimensions along the length of the run-in. This requires the use of specialized metalworking equipment and high precision machining, which is very expensive. In addition, the considered device does not allow the manufacture of multi-pass shaped pipes.

Известен стан для накатки винтовых профильных труб (патент RU 2337780 C1 от 10.11.2008, бюл. №31), включающий установленные в корпусах прокатные валки с кольцевыми профилирующими дисками и их привод от одного зубчатого колеса, устройство для разведения прокатных валков, направляющие проводки, размещенные в плоскости, перпендикулярной линии, проходящей через оси прокатных валков, а также устройство для принудительной осевой подачи трубной заготовки в очаг пластической деформации, отличающийся тем, что профилирующие диски прокатных валков выполнены с возможностью самоустановки относительно плоскости, перпендикулярной оси прокатного валка, между указанными дисками установлены упругие элементы, устройство для разведения прокатных валков выполнено в виде двух рычагов, один конец каждого из которых установлен с возможностью поворота на оси зубчатого колеса, средняя часть каждого рычага оперта на корпус соответствующего прокатного валка, а другие концы рычагов связаны между собой силовым гидроцилиндром и возвратной пружиной.Known mill for rolling screw shaped tubes (patent RU 2337780 C1 from 10.11.2008, bul. No. 31), including installed in the housing rolls with annular profiling discs and their drive from one gear wheel, a device for breeding rolls, guides, placed in a plane perpendicular to a line passing through the axes of the rolling rolls, as well as a device for forced axial feeding of a tubular billet into the plastic deformation zone, characterized in that the profiling disks of the mill rolls are made with the possibility of self-alignment relative to the plane perpendicular to the axis of the rolling roll, between the said disks elastic elements are installed, the device for spreading the rolling rolls is made in the form of two levers, one end of each of which is installed with the possibility of turning on the gearwheel axis, the middle part of each lever is supported on the housing of the corresponding rolling roll, and the other ends of the levers are interconnected by a power hydr cylinder and return spring.

К недостаткам устройства следует отнести невозможность нанесения некоторых видов профиля (в частности, в виде продольного по отношению к оси трубы оребрения, в виде сложного рисунка, и др.), кроме того, значительную сложность используемого оборудования (требуется монтаж отдельного стана, что может быть нецелесообразно при изготовлении малых партий труб), потребность в применении автоматики (например, путевых или концевых выключателей с системой управления приводами) для получения гладких непрофилированных концов трубы. Эти недостатки снижают универсальность оборудования и затрудняют использование его на производстве, связанном с изготовлением труб разнообразного сортамента.The disadvantages of the device include the impossibility of applying certain types of profile (in particular, in the form of ribbing longitudinal with respect to the pipe axis, in the form of a complex pattern, etc.), in addition, the significant complexity of the equipment used (installation of a separate mill is required, which can be impractical in the manufacture of small batches of pipes), the need for the use of automation (for example, limit switches or limit switches with a drive control system) to obtain smooth non-profiled pipe ends. These disadvantages reduce the versatility of the equipment and make it difficult to use it in production associated with the manufacture of pipes of various assortments.

В качестве прототипа принято устройство для накатки профильных труб по патенту РФ №2455097 С1 от 10.07.2012, бюл. № 19, включающее установленные в корпусе прокатные валки с профилирующими дисками, механизм для разведения прокатных валков, выполненный в виде рычагов, отличающееся тем, что рычаги выполнены двуплечими, каждый содержат возвратные пружины и по два регулируемых опорных элемента, установленных до и после прокатного валка по направлению движения трубы, и с возможностью поворота в плоскости, совпадающей с осью трубы, а ось профилирующего диска смещена относительно оси поворота рычага по направлению движения трубы.As a prototype, a device for rolling shaped pipes was adopted according to the RF patent No. 2455097 C1 dated 07/10/2012, bull. No. 19, including installed in the housing rolls with profiling discs, a mechanism for spreading the rolls, made in the form of levers, characterized in that the levers are made two-armed, each contains return springs and two adjustable support elements installed before and after the mill roll along the direction of movement of the pipe, and with the possibility of rotation in a plane coinciding with the axis of the pipe, and the axis of the profiling disk is displaced relative to the axis of rotation of the lever in the direction of movement of the pipe.

К недостаткам прототипа следует отнести возникающее на задних по направлению движения трубы опорных элементах (например, роликах) усилие, связанное с тем, что рычаги прокатных валков воздействуют на них при осуществлении профилирования. Такое усилие способно повреждать (деформировать) стенку трубы, особенно при профилировании относительно тонкостенных труб. Наибольшей опасности повреждения при этом подвержена профильная часть трубы, где возможно смятие профиля.The disadvantages of the prototype include the force arising on the supporting elements (for example, rollers) that are rear in the direction of movement of the pipe, due to the fact that the levers of the rolling rolls act on them when profiling. This force can damage (deform) the pipe wall, especially when profiling relatively thin-walled pipes. In this case, the profile part of the pipe is at the greatest risk of damage, where the profile can be crushed.

Проблемой является необходимость в создании устройства, позволяющего с использованием имеющегося оборудования (тракового, цепного, канатного трубоволочильного стана или тяговой машины иной конструкции) для обеспечения рабочего перемещения трубы производить профилирование с оставлением непрофилированных концов трубы. Предлагаемое устройство при этом устанавливается на место стойки волок и осуществляет профилирование при помощи деформации дисками. При этом управляющие опорные элементы оказывают минимальное действие на профильную часть трубы, что минимизирует ее повреждение.The problem is the need to create a device that allows, using the existing equipment (track, chain, cable drawing mill or traction machine of a different design) to ensure the working movement of the pipe, profiling, leaving unprofiled ends of the pipe. At the same time, the proposed device is installed in place of the dragging rack and carries out profiling by means of deformation by disks. In this case, the control support elements have a minimal effect on the profile part of the pipe, which minimizes its damage.

Указанная проблема решается созданием устройства для накатки профильных труб, включающего установленные в корпусе прокатные валки, механизм для разведения прокатных валков, выполненный в виде рычагов, причем каждый из рычагов содержат возвратные пружины, а также два опорных элемента, установленных до и после прокатных валков по направлению движения трубы, отличающимся тем, что опорные элементы, установленные после прокатных валков размещены на поворотных звеньях с возвратными пружинами, а опорные элементы, установленные до прокатных валков соединены с параллелограммным механизмом, связанным двумя звеньями с двуплечими рычагами, имеющими упоры на своем противоположном конце.This problem is solved by the creation of a device for rolling shaped tubes, which includes rolling rolls installed in the housing, a mechanism for spreading the rolling rolls made in the form of levers, and each of the levers contains return springs, as well as two supporting elements installed before and after the rolling rolls in the direction movement of the pipe, characterized in that the support elements installed after the rolls are placed on pivot links with return springs, and the support elements installed before the rolls are connected to a parallelogram mechanism connected by two links with two-arm levers having stops at their opposite end.

Приведенное техническое решение позволяет получать трубы с разнообразным профилированием, в том числе с продольным многолучевым, многогранным профилем, с поперечными ребрами, насечками, винтовыми ребрами, с рисунком переменного направления, и др., в том числе из тонкостенной заготовки, поскольку опорные элементы оказывают минимальное воздействие на профиль трубы. Устройство не содержит собственных приводов, и установка его на волочильный стан не сопряжена со сложностями подключения к каким-либо системам. The given technical solution makes it possible to obtain pipes with a variety of profiling, including those with a longitudinal multi-beam, multifaceted profile, with transverse ribs, notches, helical ribs, with a pattern of alternating direction, etc., including from a thin-walled workpiece, since the supporting elements have minimal impact on the pipe profile. The device does not contain its own drives, and its installation on a drawing mill is not associated with the difficulties of connecting to any systems.

Устройство для накатки профильных труб показано на фиг. 1, 2, 3, 4. Оно содержит корпус 1, в котором установлены рычаги 3, снабженные прокатными валками 2. Рычаги снабжены возвратными пружинами 4. Устройство имеет два комплекта опорных элементов – 5 (установлены после прокатных валков по ходу трубы) и 8 (установлены до прокатных валков по ходу трубы). Опорные элементы 8 установлены на рычаги параллелограммного механизма 10, снабженного стяжной пружиной 9. Параллелограммный механизм 10 связан двумя звеньями (коленным механизмом) с двуплечими рычагами 12, имеющими упоры 13 на своем противоположном конце.A device for rolling shaped pipes is shown in FIG. 1, 2, 3, 4. It contains a housing 1, in which levers 3 are installed, equipped with rolling rolls 2. The levers are equipped with return springs 4. The device has two sets of support elements - 5 (installed after the rolling rolls along the pipe) and 8 ( installed before the rolls along the pipe). The supporting elements 8 are mounted on the levers of the parallelogram mechanism 10, equipped with a tightening spring 9. The parallelogram mechanism 10 is connected by two links (knee mechanism) with two-arm levers 12 having stops 13 at their opposite end.

Опорные элементы для снижения трения могут быть снабжены роликами. В случае использования устройства для получения труб со сложным профилем прокатные валки 2 могут быть выполнены с нанесением требуемого рельефа.The support elements can be fitted with rollers to reduce friction. In the case of using a device for producing pipes with a complex profile, the rolling rolls 2 can be made with the required relief.

Устройство для накатки профильных труб работает следующим образом. На фиг. 1 изображена начальная стадия работы устройства при входе в него переднего конца трубы. При этом опорные элементы 8 со стяжной пружиной 9 разводят вручную или при помощи вспомогательных устройств на расстояние, позволяющее пропустить трубу между опорными элементами. Труба проходит через устройство, минуя разведенные при помощи рычагов 3 и возвратных пружин 4 прокатные валки 2, и упирается своим передним концом в опорные элементы 5, установленные после прокатных валков, размещенные на поворотных звеньях 6 с возвратными пружинами 7. Участок трубы между прокатными валками 2 и опорными элементами 5 остается при этом непрофилированным. The device for rolling shaped pipes works as follows. FIG. 1 shows the initial stage of operation of the device when the front end of the pipe enters it. In this case, the support elements 8 with the compression spring 9 are spread manually or with the help of auxiliary devices at a distance that allows the pipe to pass between the support elements. The pipe passes through the device, bypassing the rolling rolls 2, separated by means of levers 3 and return springs 4, and abuts with its front end against the support elements 5 installed after the rolling rolls, located on the pivoting links 6 with return springs 7. The pipe section between the rolling rolls 2 and the supporting elements 5 remain unprofiled.

Дальнейшее движение трубы (на фиг. 2) с упором в передние опорные элементы приводит к перемещению по направляющим рычагов, связанных с рычагами 3, и их повороту вместе с прокатными валками 2 в рабочее положение и начальному профилированию трубы. При этом валки 2 упираются в упоры 13 двуплечих рычагов 12.Further movement of the pipe (in Fig. 2) with an emphasis on the front supporting elements leads to movement along the guide levers associated with the levers 3, and their rotation together with the rolling rolls 2 into the working position and the initial profiling of the pipe. In this case, the rolls 2 abut against the stops 13 of the two-armed levers 12.

Последующее движение трубы (фиг. 3) приводит к повороту поворотных звеньев 6 с опорными элементами 5. Усилие возвратных пружин 7 при таком положении опорных элементов 5 незначительно. Труба при этом беспрепятственно движется дальше, а валки 2 осуществляют ее профилирование.The subsequent movement of the pipe (Fig. 3) leads to the rotation of the pivot links 6 with the support elements 5. The force of the return springs 7 in this position of the support elements 5 is insignificant. In this case, the pipe moves unhindered further, and the rolls 2 carry out its profiling.

На фиг. 4 показано завершение процесса профилирования. При этом опорные элементы 8 сходят с конца трубы, а стяжная пружина 9 сводит опорные элементы 8 вместе, сжимая параллелограмный механизм 10. Перемещение звеньев параллелограмного механизма 10 приводит к перемещению двух звеньев 11 и повороту двуплечих рычагов 12. Звенья 11 представляют собой коленный механизм, развивающий значительные усилия, что повышает надежность расцепления упоров 13 двуплечих рычагов 12. FIG. 4 shows the completion of the profiling process. In this case, the support elements 8 come off the end of the pipe, and the compression spring 9 brings the support elements 8 together, compressing the parallelogram mechanism 10. The movement of the links of the parallelogram mechanism 10 leads to the movement of two links 11 and the rotation of the two-armed levers 12. The links 11 are a knee mechanism that develops significant efforts, which increases the reliability of disengagement of the stops 13 of the two-arm levers 12.

Сойдя с упоров, прокатные валки 2 под действием края непрофилированного участка трубы поворачиваются на рычагах 3, растягивая возвратные пружины 4. Участок трубы между прокатными валками 2 и опорными элементами 8 остается непрофилированным. После того, как труба будет извлечена из устройства полностью, прокатные валки 2 на рычагах 3 под действием возвратных пружин 4 поворачиваются в исходное положение. То же самое происходит и с опорными элементами 5 на поворотных звеньях 6 – они также возвращаются в исходное положение. После этого устройство готово к профилированию нового отрезка трубы.Coming off the stops, the rolling rolls 2 under the action of the edge of the non-profiled section of the pipe rotate on the levers 3, stretching the return springs 4. The section of the pipe between the rolling rolls 2 and the supporting elements 8 remains unprofiled. After the pipe is completely removed from the device, the rolling rolls 2 on the arms 3 are rotated to their original position under the action of the return springs 4. The same thing happens with the supporting elements 5 on the pivoting links 6 - they also return to their original position. The device is then ready to shape the new pipe section.

Таким образом, устройство может быть установлено вместо стойки волок волочильного стана и осуществлять получение широкого сортамента профилей (в том числе из тонкостенной заготовки без повреждения как самой заготовки, так и готового профиля) путем накатки профилирующими дисками, обеспечивая автоматическое получение непрофилированных концов трубы (что востребовано, например, при производстве теплообменных аппаратов и оборудования нефтегазового назначения). При этом устройство не содержит собственных приводов, что упрощает переоборудование имеющихся волочильных станов.Thus, the device can be installed instead of the stand of the drawing mill dies and produce a wide range of profiles (including from a thin-walled workpiece without damaging both the workpiece itself and the finished profile) by rolling with profiling discs, providing automatic production of non-profiled pipe ends (which is required , for example, in the production of heat exchangers and equipment for oil and gas purposes). At the same time, the device does not contain its own drives, which simplifies the conversion of existing drawing mills.

Claims (1)

Устройство для профилирования труб накаткой, содержащее установленные в корпусе рычаги с прокатными валками и возвратными пружинами и опорные элементы, установленные до и после прокатных валков по направлению движения трубы, отличающееся тем, что опорные элементы, установленные после прокатных валков, размещены на поворотных звеньях с возвратными пружинами, а опорные элементы, установленные до прокатных валков, размещены на рычагах параллелограммного механизма, который снабжен стяжной пружиной и связан посредством двух звеньев с двуплечими рычагами, имеющими на противоположном конце упоры, выполненные с возможностью упора в них прокатных валков в процессе профилирования трубы.
A device for profiling pipes by rolling, containing levers installed in the housing with rolling rolls and return springs and supporting elements installed before and after the rolling rolls in the direction of pipe movement, characterized in that the supporting elements installed after the rolling rolls are placed on rotary links with return springs, and the supporting elements installed before the rolling rolls are placed on the levers of the parallelogram mechanism, which is equipped with a clamping spring and is connected by means of two links with two-arm levers having at the opposite end stops made with the possibility of abutting the rolls in them during the pipe profiling.

Images