Устройство для стыковой контактной сварки труб из термопластов

 

Изобретение относится к стыковой контактной сварке труб из термопластов, осуществляемый оплавлением их торцов нагретым инструментом с последующей осадкой и охлаждением под осевой нагрузкой . Цель изобретения - повышение качества сварных соединений за счет повышения точности контроля осевого усилия сжатия труб. Цель достигается за счет того, что устройство содержит подвижный 2 и неподвижный 3 зажимы для соосного закрепления свариваемых труб, блок перемещения 6 подвижного зажима и осевого сжатия труб и узел контроля величины осевого сжатия труб, включающий динамометрический преобразователь 8 осевого усилия на подвижном зажиме, концевой переключатель 9, блок памяти силы трения движения, первый блок вычитания и блок отображения информации, блок выделения максимального сигнала динамометрического преобразователя, коммутатор, датчик перемещения подвижного зажима, второй блок вычитания, блок памяти силы трения покоя.3 ил. сл С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4862953/24 (22) 29,08.90 (46) 30.09.92. Бюл. ¹ 36 (71) Инженерный центр Всесоюзного научно-исследовательского института по строительству магистральных трубопроводов (72) В,Р.Андрианов, Е,С,Туревский, Н.И.Кузнецов, Ю,Н.Шестаков, А.В.Фарамазов, М,С,Габриэлян и P.Ä,Àâåòèñÿí (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1162611, кл, В 29 С 65/02, i983.

Патент CLUA № 4640732, кл, В 65 Н 69/06, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТЫКОВОЙ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ ТРУБ ИЗ ТЕРМОПЛАСТОВ (57) Изобретение относится к стыковой контактной сварке труб из термопластов, осуществляемый оплавлением их торцов нагретым инструментом с последующей (si)s G 05 D 15/00, В 23 К 11/24 осадкой и охлаждением под осевой нагрузкой. Цель изобретения — повышение качества сварных соединений за счет повышения точности контроля осевого усилия сжатия труб. Цель достигается за счет того, что устройство содержит подвижный 2 и неподвижный 3 зажимы для соосного закрепления свари ваемых труб, блок перемещения 6 подвижного зажима и осевого сжатия труб и узел контроля величины осевого сжатия труб, включающий динамометрический преобразователь 8 осевого усилия на подвижном зажиме, концевой переключатель 9, блок памяти силы трения движения, первый блок вычитания и блок отображения информации, блок выделения максимального сигнала динамометрического преобразователя, коммутатор, датчик перемещения подвижного зажима, второй блок вычитания, блок памяти силы трения покоя. 3 ил.

1765807

10

20

Изобретение относится к стыковой контактной сварке труб из термопластов, осуществляемой методом оплавления их торцов нагретым инструментом с последующей их осадкой и охлаждением сварного соединения под осевой нагрузкой, и предназначено преимущественно для использования при строительстве и ремонте газопроводов B цеховых и строймонтажных условиях.

Известна установка для стыковой сварки термопластовых труб, содержащая для получения качественного сварного соединения систему контроля осевого усилия сжатия труб на подвижном зажиме сварочной установки. Однако этот параметр существенно отличается от величины нормируемого и подлежащего контролю и выдерживанию в процессе сварки осевого усилия сжатия труб, приложенного к их торцам, Это отличие вызывается наличием сил трения в узлах перемещения подвижного зажима сварочных установок, а также осевой составляющей веса трубы в подвижном зажиме, возникшей при отклонении оси трубы от горизонтального положения (что весьма реально при монтаже трубопроводов на местности), Наиболее близким по технической сути к изобретению является устройство для сварки, в которое входит система контроля величины осевого усилия сжатия труб, содержащая динамометрический преобразователь осевого усилия на подвижном зажиме, блок памяти силы трения движения, концевой переключатель, установленный на основании установки и срабатывающий при трогании подвижного зажима, блок вычитания и блок отображения информации, В этом устройстве методическая погрешность определения величины .осевого усилия сжатия труб снижается тем, что вначале определяется и запоминается величина осевого усилия на подвижном зажиме, необходимая для перемещения подвижного зажима с зажатой в нем трубой, а затем в процессе сварки эта величина автоматически вычитается из показаний блока отображения информации, контролирующего величину осевого усилия на подвижном зажиме, Недостатком данного сварочного устройства является то, что его система контроля не обеспечивает полной компенсации методических погрешностей и необходимой точности контроля величины осевого усилия сжатия труб. Это вызывается тем, что при определении величины начального противодействующего осевого усилия учитывается сила трения "движения" (т,к. фиксация ее величины производится в момент переключения концевого переключателя, т.е. после того, как подвижный зажим начнет движение и пройдет определенный путь). В то же время на разных стадиях сварки подвижный зажим находится как в состоянии движения (на начальном этапе стадии оплавления и на стадии осадки), так и в состоянии покоя (на заключительном этапе стадии оплавления и на стадии охлаждения). Но так как сила трения "движения" существенно отличается от силы трения "покоя" (в меньшую сторону), показания упомянутой системы контроля будут относительно точными лишь на начальном этапе стадии оплавления и на стадии осадки, а на заключительном этапе стадии оплавления (наиболее критичном к величине осевого усилия сжатия труб) и на стадии охлаждения стыка показания системы контроля будут завышенными, В результате этого возможны нарушения оптимальных режимов сварки и получение некачественных (с пониженной долговечностью) сварных соединений труб.

Целью изобретения является повышение качества сварных соединений за счет повышения точности контроля осевого уси, лия сжатия труб на заключительном этапе стадии оплавления и на стадии охлаждения стыка, что приводит к увеличению долговечности сварных соединений.

Указанная цель достигается тем, что в систему контроля величины осевого усилия сжатия труб известного устройства для сварки дополнительно введены датчик перемещения подвижного зажима, блок выделения максимального сигнала динамометрического преобразователя, блок памяти силы трения покоя, второй блок вычитания и коммутатор, выход которого подключен к входу блока отображения информации, управляющий вход — к выходу датчика перемещения подвижного зажима, первый и второй информационные входы— соответственно к выходам первого и второго блоков вычитания, первые входы которых подключены к выходу динамометрического преобразователя осевого усилия на подвижном зажиме, к входу записи блока памяти сил ы трения движения, ко входу блока выделения максимального сигнала динамометрического преобразователя, вторые входы— соответственно к выходам блока памяти силы трения движения и блока памяти силы трения покоя, входы управления считыванием которых подключены к выходу концевого переключателя, а вход записи блока памяти силы трения покоя подключен к выходу блока выделения максимального сигнала динамометрического преобразователя.

1765807

На фиг,1 приведена конструктивная схема устройства; на фиг.2 изображена функциональная блок-схема системы контроля осевого усилия сжатия труб, на фиг,3 — фрагмент циклограммы процесса сварки труб.

Устройство для стыковой контактной сварки труб из термопластов содержит размещенные на основании 1 самоцентрирующие подвижный и неподвижный зажимы 2 и 3 свариваемых труб 4 и 5, блок перемещения подвижного зажима и осевого сжатия труб, выполненный в виде гидроцилиндра 6, нагреватель 7 (изображенный на фиг,1 в положении, соответствующем стадии оплав-. ления) и систему контроля величины осевого усилия сжатия труб, включающую динамометрический преобразователь осевого усилия на подвижном зажиме, выполненный в данном случае s виде датчика давления 8 в прямоходовой полости гидроцилиндра 6, концевой переключатель 9, установленный на основании 1 с возможностью взаимодействия с подвижным зажимом 2, датчик перемещения 10 подвижного зажима, блок памяти силы трения движения

11, блок памяти силы трения покоя 12, первый и второй блоки вычитания 13 и 14, коммутатор 15, блок отображения информации

16 и блок 17 выделения максимального сигнала динамометрического преобразователя (экстрематоо), При необходимости в систему контроля может быть введен согласующий блок 18, усиливающий (или формирующий) дискретный сигнал постоянного тока датчика перемещения 10, управляющий коммутатор 15.

Устройство работает следующим образом.

Отводят от неподвижного зажима 3 подвижный зажим 2 в начальное положение (например, максимально разведенное), при котором он взаимодействуетс концевым переключателем 9, установленным на основании 1. В самоцентрирующие зажимы 2 и 3 вставляются свариваемые трубы 4 и 5 с зазором между торцами, в который вставляется (после выполнения операции по торцовке труб) нагретый до известной температуры нагреватель 7. Затем подвижный зажим 2 с зажатой в нем трубой 4 перемещается при помощи гидроцилиндров за счет создаваемого в его прямоходовой полости давления (с помощью гидравлического насоса) в направлении неподвижного зажима 3. В результате указанного перемещения торцы свариваемых труб 4 и 5 в момент времени t1 прижимаются к рабочим нагретым поверхностям нагревателя 7 и начинается стадия оплавления, которая производится в течение требуемого времени Т О л при удельном

55 осевом усилии сжатия Р опт, а затем (с момента l2) в течение времени Т"олд при сниженных значениях усилия Р "one (исключающих черезмерную деформацию разогревающихся торцов труб). По окончании стадии оплавления торцов труб (в момент времени t3) давление в прямоходовой полости гидроцилиндра 6 сбрасывается, а в обратноходовой полости на короткое время (именуемое технологической паузой Тл) повышается, в результате чего подвижный зажим 2 с трубой 4 отодвигается на небольшое расстояние от нагревателя 7, который удаляется из зазора между торцами труб

4 и 5.

Вслед за этим в момент времени тд давление в прямоходовой полости гидроцилиндра 6 повышается, вследствие чего труба 4 в подвижном зажиме перемещается до соприкосновения торца с торцом трубы 5 и создается осевое усилие их сжатия Р«, обеспечивающее регламентированные значения удельного осевого усилия, соответствующего стадии осадки (Toc).

После этого давление в прямоходовой полости гидроцилиндра 6 поддерживается на уровне давления осадки в течение времени To„>, соответствующего стадии охлаждения стыка, по окончании KG îðoão в момент времени П процесс сварки считается законченным.

На всех стадиях сварки осуществляется контроль величины осевого усилия сжатия свариваемых труб, который производится следующим образом.

В начальном положении подвижного зажима 2 с концевого переключателя 9 поступает сигнал разрешения на входы управления считыванием блока памяти силы трения движения 11 и блока памяти силы трения покоя 12. При перемещении подвижного зажима 2 в начале сварки происходит срабатывание концевого переключателя 9, в результате чего блоки памяти 11 и 12 переводятся в режим запоминания информации, поступающей на их входы записи с датчика давления 8. При этом благодаря наличию экстремгтора 17 на входе блока памяти силы трения покоя 12 на его выходе формируется сигнал, пропорциональный максимальному значению величины осевого усилия на подвижном зажиме 2 в момент времени, непосредственно предшествующий началу перемещения подвижного зажима, т.е. соответствующий силе трения покоя, а íà выходе блока памяти силы тре ния движения 11 — сигнал, пропорциональный величине осевого усилия на подвижноь зажиме при его перемещении, т.е, сигнал соответствующий силе трения движения.

1765807

Так как на первые входы блоков вычитания 13 и 14 поступает сигнал непосредственно с датчика давления 8, а на вторые входы этих блоков сигналы соответственно с выходов блока памяти 11 и 12, то на выходе 5 блока вычитания 13 имеется выходной сигнал, nðoïîðöèoíàëüíûé величине осевого усилия сжатия труб с учетом силы трения движения, а на выходе блока вычитания

14 — сигнал, пропорциональный величине 10 осевого усилия сжатия труб с учетом силы трения покоя, Входящий в систему контроля блок коммутации 15, управляемый выходным сигналом от датчика перемещения 10 (не- 15 посредственно либо через согласующий блок 18),коммутирует выходные сигналы с блоков вычитания 13 и 14 на вход блока отображения информации 16 поочередно таким образом, что когда подвижный зажим 20

2 перемещается (т.е, на начальном этапе стадии оплавления и на стадии осадки) на вход блока 16 поступает сигнал с блока вычитания 13, а когда подвижный зажим 2 неподвижен (на заключительном этапе 25 стадии оплавления и на стадии охлаждения стыка) — на вход блока 16 поступает сигнал с блока вычитания 14. Соответственно в первом случае показания системы контроля будут пропорциональны осевому 30 усилию сжатия труб с учетом силы трения движения, а во втором случае — пропорциональны осевому усилию сжатия труб с уче.том силы трения покоя.

Ф"о р м у л а и з о б р е т е н и я 35

Устройство для стыковой контактной сварки труб из термопластов, содержащее основание с размещенными на нем подвижным и неподвижным зажимами для соосного закрепления свариваемых труб, блок 40 перемещения подвижного зажима и осевоro сжатия труб, нагреватель и узел контроля величины осевого усилия сжатия труб, включающую динамометрический преобразователь осевого усилия на подвижном зажиме, концевой переключатель, установленный на основании с возможностью взаимодействия с подвижным зажимом при ego перемещении из начального положения навстречу к неподвижному зажиму, блок памяти силы трения движения, первый блок вычитания, блок отображения информации, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения качества сварных соединений за счет повышения точности контроля осевого усилия сжатия труб, в узел контроля величины осевого усилия сжатия труб введены датчик перемещения подвижного зажима, блок выделения максимального сигнала динамометрического преобразователя, блок памяти силы трения покоя, второй блок вычитания, коммутатор, выход которого подключен к входу блока отображения информации, управляющий вход — к выходу датчика перемещения подвижного зажима, первый и второй информационные входы— соответственно к выходам первого и второго блоков вычитания, первые входы которых подключены к выходу динамометрического преобразователя осевого усилия на подвижном зажиме, к входу записи блока памяти силы трения движения, к входу блока выделения максимального сигнала динамометрического преобразователя, вторые входы— соответственно к выходам блока памяти силы трения движения и блока памяти силы трения покоя, входы управления считыванием которых подключены к выходу концевого переключателя, а вход записи блока памяти силы трения покоя подключен к выходу блока выделения максимального сигнала динамометрического преобразователя.

1765807

Рос

gal гз «1;

/ //

Tirn I,Úì Th

Составитель В. Андрианов

Редактор Т. Орловская Техред М.Моргентал Корректор А. Козориз

Заказ 3385,Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101