Устройство для футерования полимерными оболочками металлических труб
Изобретение относится к металлургическому машиностроению, в частности к устройствам для футерования металлических труб волочением, и может быть использовано для футерования труб или плетей пластмассовыми оболочками холодным волочением. Цель изобретения - повышение качества футерования. Для этого устройство снабжено дополнительными фильерами 14 и 15 для герметизации футеруемой трубы 28 на входе и выходе, снабженными патрубками 16 и 17 для подачи несжимаемой рабочей среды 27, а волочильная фильера 20 снабжена толкателем 21 для оболочки 29 с приводом 22, причем заглушка выполнена с возможностью герметичного соединения с фильерой 16. Для этого заглушка выполнена в виде стакана 4 и концентрично установленного на нем с возможностью осевого перемещения цилиндра 5 с образованием кольцевой полости, сообщенной с источником рабочей среды, при этом поршень 6 с зацепом 7 выполнены с возможностью размещения внутри заглушки. Благодаря такому выполнению устройства при волочении полимерной оболочки 29 фильеры 14 и 15 дополнительно обжимают концы полимерной оболочки и при заполнении полости между обжатой оболочкой 29 и металлической трубой 28 несжимаемой рабочей средой 27 обеспечивается поддержание оболочки в напряженном состоянии до оканчания процесса вытягивания оболочки в трубу, а после окончания перемещения оболочки обеспечивается снятие напряжения вначале со средней части оболочки и после вытеснения несжимаемой рабочей среды 27 - снятия напряжения с концом оболочки 29. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к металлургическому машиностроению, конкретно к волочильному оборудованию, и может быть использовано для футерования плетей или отдельных металлических труб пластмассовой оболочкой холодным волочением. Цель изобретения повышение качества футерования. На фиг. 1 изображен общий вид устройства в исходном (статическом) состоянии; на фиг. 2 то же в процессе волочения пластмассовой оболочки; на фиг. 3 изображено устройство в процессе разгрузки пластмассовой оболочки от осевых растягивающих напряжений. Устройство содержит станину (на чертеже показана условно) с опорами 1, тянущий механизм в виде лебедки 2 с тросом 3, заглушку в виде стакана 4 с расположенными на нем цилиндром 5, штуцером 6, сальником 7. Внутри заглушки размещены связанные между собой полый шток 8 и поршень 9 с зацепом 10. Внутри штока размещен трос 3 тянущего механизма, скрепленный с поршнем 9. Расположенный на стакане 4 цилиндр 5 снабжен штуцером 11 и уплотнительными элементами 12 и 13. Устройство снабжено дополнительными фильерами 14 и 15 для герметизации металлической трубы на входе и выходе, снабженными штуцерами 16, 17. Между футеруемой трубой дополнительной фильерой 15, установленной на подвижной опоре 18, и пластмассовой оболочкой на опоре 19 расположена волочильная фильера 20 с толкателем 21 для оболочки с приводом. Привод толкателя 21 выполнен в виде цилиндров 22 двойного действия с расположенными в них поршнями и штоками 23. Цилиндры 22 снабжены штуцерами 24, 25. На толкателе 21 шарнирно закреплена заглушка 26. Штуцеры 6, 11, 16, 17, 24, 25 связывают полости стакана 4, цилиндров 5, 22, металлической трубы и пластмассовой оболочки с источником рабочего агента. Для заполнения полости между оболочкой и металлической трубой используется несжимаемый рабочий агент 27. Устройство работает следующим образом. Растормаживают тянущее устройство в виде лебедки 2 с тросом 3; при этом поршень 9 с зацепом 10 размещены внутри заглушки, т.е. в полости стакана 4 и цилиндра 5, а трос 3 пропущен через герметизирующий сальник 7 и полый шток 8. Затем через штуцер 11 в кольцевую полость, образованную стенками стакана 4 и цилиндра 5, загерметизированную уплотнительными элементами 12, подают рабочий агент, создают в ней избыточное давление. Под действием находящегося под избыточным давлением рабочего агента цилиндр 5 перемещается по стакану 4 к футеруемой трубе 29 и плотно прижимается профилированной торцовой поверхностью к расположенной на конце трубы 28 неподвижной фильере 14 (см.фиг.2). Вместе с цилиндром 5 к футеруемой трубе перемещаются расположенные в нем поршень 9 с зацепом 10, скрепленные с полым штоком 8, выполненным с возможностью удлинения, и тросом 3. После остановки цилиндра 5 и осуществления плотного контакта его с неподвижной фильерой 14 через штуцер 6 подают рабочий агент в полость стакана 4 и штока 8, создают в них избыточное давление. Под действием рабочего агента с избыточным давлением шток удлиняется и перемещает поршень 9 с зацепом 10 и трос 3 из цилиндра 5 в полость футеруемой трубы 28. При этом рабочий агент подают через распределительное устройство в поршень 9 (на чертеже не показано), полость цилиндра 5 и футеруемой трубы 28 под поршень 9 с целью увеличения тягового усилия или регулирования скорости перемещения поршня 9 с зацепом 10, штока 8 и троса 3 тянущего механизма. После прохождения поршнем 9 с зацепом 10 соосно расположенных цилиндра 5, дополнительной фильеры 14 и футеруемой трубы 28 подачу рабочего агента в их полости через штуцеры 6, 11 прекращают. Избыточное давление снижают до атмосферного. Зацеп 10 с тросом 3 протаскивают через соосно расположенные фильеры 15, 20 и толкатель 21. Прикрепляют зацеп 10 с тросом 3 тянущего механизма к предварительно подготовленному концу пластмассовой оболочки 29. Приводят в действие тянущий механизм. Под действием развиваемого им осевого усилия пластмассовая оболочка 29 перемещается через фильеры 20, 15 и толкатель 21 в футеруемую трубу 28. Толкатель 21 находится при этом в крайнем левом положении между фильерами 20, 15, а заглушка 26 в смещенном от центральной оси фильеры 20 положении и не препятствует перемещениям троса 3 с зацепом 10 и пластмассовой оболочки 9. Волочением пластмассовой оболочки 29 через фильеру 20 ее деформируют в радиальном направлении. Геометрические размеры рабочей поверхности фильеры 20 обеспечивают расчетную величину деформации пластмассовой оболочки 29 и осевого растягивающего усилия, препятствующего упругому восстановлению ее исходных геометрических размеров. Отсутствие упругого восстановления размеров пластмассовой оболочки обеспечивает ее перемещение в футеруемой трубе 28 с кольцевым зазором. Геометрические размеры внутренней поверхности толкателя 21 выполнены с возможностью свободного прохождения в нем деформированной в фильере 20 пластмассовой оболочки 29. Геометрические размеры рабочей поверхности дополнительных фильер 14, 15 обеспечивают плотный контакт их с наружной стенкой деформированной пластмассовой оболочки 29 и герметизацию внутренней полости футеруемой трубы 28. Толкатель 21 удерживают в крайнем левом положении подачей через штуцеры 25 в цилиндры 22 привода толкателя 21 агента с избыточным давлением. После перемещения конца пластмассовой оболочки 18 через фильеру 15 полость футеруемой трубы между их стенками заполняют через штуцеры 17, 16 несжимаемой рабочей средой 27. Полость оболочки 29 при необходимости вакуумируют через штуцер и полый шток 8. После волочения пластмассовой оболочки 29 через фильеры 20, 15, 14 и размещения ее в металлической трубе 28, заполнения полости между их стенками рабочей средой 27 штуцеры 16, 17 герметизируют. Поршень 9 с зацепом 10 при этом размещается в цилиндре 5 (см.фиг.3) и перемещается по стакану 4 в крайнее правое положение осевым усилием тянущего механизма. После этого волочение прекращают. Концы пластмассовой оболочки освобождают из фильеры 20 и зацепа 10 и они упруго восстанавливаются в радиальном направлении до исходных геометрических размеров. Пластмассовая оболочка, размещенная в металлических трубах, сохраняет упругонапряженное состояние, а в замкнутой полости между их стенками, заполненной несжимаемой рабочей средой, образуется избыточное давление. В результате действия в стенке пластмассовой оболочки 29 растягивающих напряжений и результирующих усилий она стремится к восстановлению исходных геометрических размеров, увеличению диаметра и укорочению. Избыточное давление, образующееся при этом в замкнутой полости между стенками металлической трубы и пластмассовой оболочки, препятствует самопроизвольному восстановлению и разгрузке стенки пластмассовой оболочки от растягивающих напряжений. После этого каналы штуцеров 16, 17 частично разгерметизируют, и несжимаемая рабочая среда 27 вытесняется из замкнутой полости. Пропорционально изменению объема замкнутой полости увеличивается диаметр пластмассовой оболочки 29 внутри футеруемых труб, а ее концы под действием растягивающих напряжений и результирующего осевого усилия перемещаются через фильеры 14, 15 внутрь трубы 28 и радиально деформируются волочением. Геометрические размеры рабочей поверхности фильер 14, 15 обеспечивают минимальную величину необходимого для волочения пластмассовой оболочки осевого усилия. При необходимости к концам пластмассовой оболочки прикладывают дополнительно осевые сжимающие усилия. Для этого через штуцеры 11, 24 в цилиндры 5, 22 подают рабочий агент с избыточным давлением. Под действием рабочего агента цилиндр 5 перемещается по направлению к неподвижной дополнительной фильере 14 и воздействует своей профилированной торцовой поверхностью на конец пластмассовой оболочки 29 и перемещает ее внутрь металлических труб. Одновременно под действием рабочего агента поршни со штоками 23 цилиндров 22 перемещают толкатель 21 в направлении дополнительной фильеры 15, который также воздействует на пластмассовую оболочку, перемещает ее внутрь футеруемых металлических труб 28. Заглушка 26 при этом перекрывает полость пластмассовой оболочки и в нее при необходимости подают рабочий агент через штуцер 6. Совместное вытеснение несжимаемой рабочей среды 27 и восстановление геометрических размеров пластмассовой оболочки 29 при наличии противодавления полости между стенками футеруемой металлической трубы 28 и пластмассовой оболочки 29 обеспечивает их плотное прилегание без промежуточного зазора и максимальную разгрузку пластмассовой оболочки от остаточных растягивающих напряжений. После полного вытеснения рабочей среды 27 и пластмассовой оболочки 29 футерование заканчивают. Выступающие концы пластмассовой оболочки 29 отрезают и освобождают из фильеры 15, 14. Пример конкретного выполнения. Подготовленную к футерованию плеть 28 металлических труб (см.фиг.1) диаметром 325 мм, толщиной стенки 12 мм, длиной 35 м располагали на станине устройства (на чертеже показана условно) на опорах 1, между дополнительными фильерами 14, 15, плотно прижимали их друг к другу и закрепляли. Перед фильерой 20 соосно располагали пластмассовую оболочку 29 диаметром 310 мм с толщиной стенки 11 мм, длиной 35 м, выполненную из полиэтилена низкой плотности. Тянущий механизм растормаживали. Через штуцер 11 подавали сжатый до 4 кг/см2 воздух. Цилиндр перемещали и прижимали к неподвижной фильере 14. После этого сжатый воздух с тем же избыточным давлением подавали через штуцер 6 в полость стакана 4 и штока 8. Шток (см.фиг. 2), выполненный в виде телескопически герметично соединенных патрубков, удлинялся и перемещал поршень 9 с зацепом 10 и трос 3 лебедки 2 по полости футеруемой трубы 28. Затем подачу сжатого воздуха в штуцеры 6, 11 прекращали и избыточное давление в цилиндре 5 и полом штоке снижали до атмосферного. Зацеп 10 с тросом 3 протаскивали через фильеры 15, 20 и толкатель 21. Заглушку 26 при этом смещали от центральной оси фильеры 20, и она не препятствовала перемещению в ней зацепа с тросом. Зацеп 10 с тросом 3 прикрепляли к специально подготовленному концу пластмассовой оболочки 28 и приводили в действие тянущий механизм. Волочением пластмассовой оболочки через фильеру 20 ее деформировали до диаметра 290 мм. Осевое усилие при этом составляло 2500-3000 кг, и она перемещалась в металлических трубах 13 с зазором 2,5-9 мм. Диаметр полости толкателя 21 равнялся 295 мм и не препятствовал перемещению через него пластмассовой оболочки 28. Диаметр отверстия дополнительных фильер 14, 15 равнялся 290 мм и они плотно контактировали с наружной поверхностью стенки пластмассовой оболочки 29 при волочении. При размещении в металлических трубах 28 пластмассовой оболочки 29 через штуцер 17 подавали ингибитор "Север 1" и заполняли им полость между стенками металлических труб и пластмассовой оболочки. Поршень 9 с прикрепленной пластмассовой оболочкой 29 протягивали через фильеру 14 и размещали в цилиндре 5. Затем цилиндр 5 с поршнем 9 и штоком 8 отводили в крайнее правое от фильеры 14 положение. После волочения (см.фиг.3) штуцеры 16, 17 герметизировали, пластмассовую оболочку 29 освобождали от фильеры 20 и зацепа 10 и концы ее упруго восстанавливались до диаметра 307 мм. В замкнутой полости между стенками металлической трубы 28 и пластмассовой оболочкой 29 образовывалось избыточное давление 7 кг/см2, которое препятствовало разгрузке пластмассовой оболочки от растягивающих напряжений. Штуцеры 16 и 17 частично разгерметизировали ингибитор, вытесняли его из полости между стенками металлической трубы и упругонапряженной пластмассовой оболочки. Концы пластмассовой оболочки 29 при этом деформировались волочением внутрь футеруемой трубы через фильеры 14, 15 до диаметра 290 мм. Осевое усилие не превышало 800 кг. В футеруемых трубах упругонапряженная пластмассовая оболочка восстанавливала геометрические размеры пропорционально изменению объема замкнутой полости между их стенками. Избыточное давление в ней изменялось от 7 кг/см2 до нуля, что свидетельствовало о полном вытеснении ингибитора 27. Пластмассовая оболочка 29, при этом увеличивалась в диаметре и плотно прижималась к стенке футеруемых металлических труб 28, разгружалась от остаточных осевых растягивающих напряжений. Выступающие концы пластмассовой оболочки отрезали. Футерование заканчивали. Контроль за качеством футерования осуществляли по величине полного (5,50%) и остаточного (1,5% ) после футерования удлинения пластмассовой оболочки 29, свидетельствующего о ее разгрузке.
Формула изобретения
1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФУТЕРОВАНИЯ ПОЛИМЕРНЫМИ ОБОЛОЧКАМИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБ, содержащее волочильную фильеру, тянущий механизм, заглушку, связанную с источником рабочего агента, связанный с тянущим механизмом поршень с зацепом, отличающееся тем, что, с целью повышения качества футерования, оно снабжено дополнительными фильерами для герметизации футеруемой трубы на входе и выходе, снабженными патрубками для подачи несжимаемой рабочей среды, а волочильная фильера снабжена толкателем для оболочки с приводом его перемещения, причем заглушка выполнена с возможностью герметичного соединения с фильерой для герметизации футеруемой трубы на выходе. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что заглушка выполнена в виде стакана и концентрично установленного на нем с возможностью осевого перемещения цилиндра с образованием кольцевой полости, сообщенной с источником рабочей среды, при этом поршень с зацепом выполнены с возможностью размещения внутри заглушки.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 14-2002
Извещение опубликовано: 20.05.2002
