RS51184B - Metod i alat za hladno sastavljanje prirubnica i spojnica sa cevi - Google Patents

Abstract

Metod za sastavljanje dela spojnice, npr. sredstvo za spajanje prirubnice, sa cevi, gde navedeni deo spojnice okružuje cev sa žljebovima okrenutim prema cevi i načinjenim da prime određeni veći broj izbočina na cevi, naznačen time da ima sledeće korake:- obezbeđivanje navedenog dela spojnice za okruživanje cevi u njenom završnom delu,- obezbeđivanje prvog i namenskog radijalno usmerenog pritiska na unutrašnji zid cevi na aksijalnim mestima cevi koja odgovaraju mestu navedenih žljebova na delu spojnice koji okružuje cev da bi se tu cev deformisala kako bi se stvorile navedene izbočine, a navedene izbočine ušle u navedene žljebove, iobezbeđivanje drugog i namenskog radijalno usmerenog postpritiska na unutrašnji zid cevi na izvijenim delovima zida cevi koji se prirodno stvaraju između i pored stvorenih izbočina tokom prvog pritiska i prouzrokovani prvim pritiskom, da bi se stvorio postpritisak navedenih oblasti ka spolja, i time obezbedio napon ka spolja u cevi na mestu dela spojnice.Prijava sadrži još 5 patentnih zahteva.

Description

[0001] Ovaj izum se odnosi na metod i alat za sastavljanje dela spojnice, npr. sredstvo za spajanje prirubnice, sa cevi, gde navedeni deo spojnice okružuje cev sa žljebovima okrenutim prema cevi i načinjenim da prime određeni broj izbočina na cevi i dela spojnice koji može da se sastavi sa cevi, gde je navedeni deo spojnice oblikovan da okruži cev i sa žljebovima koji treba da su okrenuti prema cevi i da prime određeni broj izbočina na cevi, kako je definisano u uvodnom delu zahteva 1, 2 i 5.

[0002] U industriji se u velikoj meri koriste mnoge vrste i varijante prirubnica kada treba da se obezbedi spajanje cevi sa cevi ili cevi sa drugom komponentom. Zavarivanje prirubnica sa cevi je najčešći metod u slučaju čeličnih cevi i standardnih zavarivih metala, dok se, na primer, vijčane prirubnice koriste u vezi sa, recimo, pocinkovanim cevima.

[0003] Poslednjih godina razvijene su brojne metode za pričvršćivanje dela spojnice i sastavljanje cevi deformisanjem cevi unutar spojnice kako bi se ona učvrstila. Takođe su razvijene i druge metode i oprema za spajanje spojnice i spoljašnje strane cevi bez ikakve ili sa neznatnom deformacijom cevi. Primeri tih metoda predstavljeni su u dokumentima US 4, 593, 448 i US 4, 147, 385. U dokumentima DE 27 24 257 i US 2, 252, 274 objašnjeni su alati sa valjcima koji uz pomoć rotirajućeg konusa u središtu sa valjcima okolo deformišu cev tako da ona naleže u žljebove dela spojnice. Dokument DE 3144385 opisuje sistem spajanja sa cevima kod kojih se radijalno pokretljiva ispupčenja, uz pomoć hidrauličnog pritiska na potporne klipove, utiskuju u izbočine. Međutim, kako je dalje u tekstu izloženo, zid cevi sa strane tih izbočina se izvija na unutra, a kada se ispupčenja alata povuku, u izvesnoj meri se povlači i sama izbočina u cevi, zbog čega veza postaje labava. Pored toga, između cevi i dela spojnice postoji zaptivni prsten metala za metal, te stoga sistem o kojem je reč u navedenom dokumentu zahteva zaptivni materijal u žljebovima dela spojnice. Otkriveno je da sa radijalnim klipovima kako je opisano u dokumentu DE 3144385 nije moguće postići naročito veliku radijalnu silu, te bi ovaj princip možda mogao da se koristi kod cevi sa naročito tankim zidovima.

[0004] Da bi se zid cevi deformisao u žljebove u delu spojnice koji je okružuje, potrebne su veoma velike sile ukoliko se na zid cevi vrši pritisak radijalno prema spolja. Upotreba valjaka kako je opisano u dokumentima DE 27 24 257 i US 2, 252, 274 znači da je potrebna manja radijalna sila, ali, s druge strane, alat mora da se pričvrsti za cev i stoga postaje velik i težak. Kotrljanje podvrgava meterijal grubljem postupku i zahteva više vremena od radijalnog pritiska.

[0005] Cilj ovog izuma je da se omogući spajanje prirubnica ili drugih delova spojnice sa cevi pri čemu se alatom rukuje samo radijalno tako da nije potrebno pričvršćivanje cevi. Pored toga, cilj je i da se obezbedi alat koji čak i u vezi sa cevima malih dimenzija ima dovoljnu silu da deformiše izbočine u relativno debelim zidovima cevi. Cilj je i da alat funkcioniše tako da se izbegne smanjenje unutrašnjeg prečnika cevi, što je otkriveno da prestavlja problem pri radijalnom pritisku na izbočine.

[0006] Nove i karakteristične osobine ovog metoda za spajanje dela spojnice sa cevi proističu iz priloženog zahteva 1.

[0007] Nove i karakteristične osobine alata za spajanje dela spojnice sa cevi proističu iz priloženog zahteva 2, dok dalji prikazi ovog alata proističu iz podzahteva 3 i 4 s tim u vezi.

[0008] Nove i karakteristične osobine dela spojnice proističu iz priloženog zahteva 5, dok njegova sledeća osobina proističe iz podzahteva 6 s tim u vezi.

[0009] Ovaj izum će sada biti opisan detaljnije uz pozivanje na priložene crteže.

Crtež laje bočni prikaz cevi i spojnice.

Crtež lb je presek A-A crteža la bez formiranih izbočina na cevi.

Crtež lc je uvećan prikaz zaokruženog dela B na crtežu lb.

Crtež ld je modifikovan presek A-A crteža la sa izbočinama formiranim na cevi.

Crtež 2a predstavlja modifikovan deo spojnice sa umetnutom cevi.

Crtež 2b predstavlja presek A-A crteža 3b.

Crtež 3a predstavlja bočni prikaz cevi, dela spojnice i umetnutog alata u prvoj operativnoj fazi pre operacije spajanja.

Crtež 3b predstavlja presek A-A kroz skup koji čine cev, deo spojnice i deo umetnutog alata sa crteža 3a.

Crtež 3c predstavlja bočni prikaz skupa predstavljenog na crtežu 4a u drugoj operativnoj fazi alata nakon obavljenog spajanja cevi i dela spojnice tim putem.

Crtež 3d predstavlja presek B-B kroz skup sa crteža 4c.

Crtež 4a je bočni prikaz alata, dok crtež 4b predstavlja presek A-A crteža 4a.

Crtež 5a je prikaz perspektive alata iz prvog ugla, a crtež 5b je prikaz perspektive alata iz drugog ugla.

Crtež 6 je bočni prikaz alata.

Crtež 7a je bočni prikaz modifikovanog alata, a crtež 7b predstavlja funkcionalni ekspanzioni deo alata.

Crtež 8a je bočni prikaz cevi sa modifikovanom strukturom dela spojnice, a slika 8b je presek A-A sa crteža 8a.

Crtež 9 ilustruje završnu operaciju spajanja i oblikovanja spoja.

Crteži la-lc predstavljaju cev l i deo spojnice 2 pre stvaranja izbočina 5, 6. Crtež ld predstavlja isto to nakon što su izbočine 5, 6 formirane na cevi 1 utisnute u udubljenja 3, 4 u delu spojnice 2.

Crteži 2a i 2b predstavljaju deo spojniceTpostavljene na cev 1 i sa izbočinama 5, 6 utisnutim u deo spojnice 2", pri čemu taj deo spojnice ima prirubnicu 2"' za pričvršćivanje na drugi deo spojnice (nije prikazano).

Crtež 8 predstavlja strukturu dela spojnice 30 sa prirubnicama 30', 30" sa mogućnošću nagiba u odnosu na strukturu 30 [sfernim] kretanjem preko delimično sferne površine dela spojnice 30.

[0010] Princip ove alatke je predstavljan na crtežima 4a i 4b, dok su na crtežima 4-6 prikazane različite aplikacije konusno oblikovanog elementa 20, koji se koristi kao pojačivač mehaničke sile, postavljen u ovaj alat, kako bi se izazvalo širenje prečnika alata da bi se stvorile izbočine u zidu cevi.

[0011] Crtež 7a predstavlja alat sa pojačivačem hidraulične sile.

[0012] Tokom razvoja alata prema ovom izumu, koji čini kako unutrašnja konfiguracija eksternog dela spojnice 2; 2', tako i alat 10 koja formira ispupčenja 5, 6, brzo je otkriveno da se najvažniji parametar za optimalno pripajanje dela spojnice 2; 2' sa cevi nalazi u konfiguraciji delova 11, 11' alata koji formira izbočine 5, 6 na cevi i takođe delu 14 alata koji treba da spreči smanjenje unutrašnjeg prečnika cevi tokom primene pritiska.

[0013] Crteži la-ld pokazuju daje deo 2' spojnice 2 na koji je kraj cevi 1' naslonjen proširen ka spolja. To omogućava alatu da kraj cevi 1' presavije ka spolja, što je neophodno jer će kraj cevi, kako je spomenuto, u suprotnom težiti da smanji unutrašnji prečnik cevi. Stoga će cev 1 izgledati skoro prava nakon utiskivanja izbočina 5, 6, kao što se može videti na preseku predstavljenom na crtežu Id.

[0014] Ista osnovna unutrašnja konfiguracija dela spojnice primenjuje se na deo spojnice odnosno metalni naglavak za labave prirubnice, pokretne prirubnice kako je predstavljeno na crtežu 8, i druge tipove koji mogu da budu pogodni za isti metod pričvršćivanja.

[0015] Treba spomenuti da cilindrični deo spojnice 2; 2" kako je prikazano na crtežima 1, 2 i 3 može da ima prilično tanak zid stoje korisno. U izvesnoj meri, zid će onda biti elastičan i malo će se razvlačiti tokom primene pritiska, a to potom znači da će nakon toga biti pod naponom ka unutra i na taj način omogućiti dalji pritisak u vezi u kojoj je cev 1 pod naponom ka spolja.

[0016] Izvedeni laboratorijski testovi pokazuju da se između žljebova 3, 4 i izbočina 5, 6 postiže mehanički dobar zaptivni prsten. Međutim, možda bi bilo podesno da se ujedan ili više žljebova umetne zaptivni materijal.

[0017] Prema crtežima 4a i 4b, princip ove alatke se zasniva na množini segmenata 10, od kojih svaki ima kružna segmentna ispupčenja 11 koja su namenjena da se utisnu ka unutrašnjosti zida cevi i tako najpre formiraju izbočine 5, 6. Pri kraju primenjivanja pritiska, cilindrični segmentni delovi 13 svakog od segmenata koji formiraju cilindrični skup segmenata pritiskaju unutrašnjost cevi u delovima cevi smeštenim sa strane u odnosu na izbočine 5, 6 kako bi se sprečilo da se navedeni delovi izviju ka unutra. Ovaj proces je prikazan na crtežima 3a-3d kao i na crtežu 9. Na crtežima 3a i 3b prikazana je cev 1 i spojnica 2 pre primene pritiska, a crtež 9 je uvećan prikaz međufaze tokom primene pritiska gde mogu da se vide prethodno spomenute izvijene oblasti 1" te cevi s bočne strane u odnosu na izbočine 5, 6. Na crtežima 3c i 3d vidi se da su cilindrični delovi 13 segmenata 10 izvršili pritisak na izvijene oblasti 1" ponovo prema delu spojnice 2 tako da leže skoro na jednakoj ravni sa unutrašnjošću zida cevi i njenim prečnikom. Ovaj naknadni pritisak daje efekat jakog radijalnog napona u cevi koji povećava kontaktni pritisak između cevi 1 i dela spojnice 2, zaptivnih tačaka između izbočina 5, 6 i žljebova 3, 4 i sprečava povlačenje cevi 1 kako je gore spomenuto kada je bilo reci o ispupčenjima kako je prethodno opisano u, na primer, DE 3144385. Isturenje 14 je smešteno u najunutarnijem delu na segmentima 10, tj. u blizini prirubnice dela alata 21, a to isturenje 14 je postavljeno da bi izazvalo pritisak na kraj 1"' cevi, kako je naznačeno takođe na crtežu 9. U odgovarajućem delu elementa spojnice 2, postoji udubljenje 15 koje može da se načini u obliku kose ivice ili izreska. Ovaj izrezak 15 može, u pojedine svrhe, delimično da se popuni zaptivnim materijalom, ili može u njega da se postavi O-ring gumica. Otkriveno je daje ovaj naročiti dizajn alata i dela spojnice neophodan kako bi se sprečilo sužavanje odnosno izvijanje cevi ka unutra kako je prethodno spomenuto.

[0018] Segmenti 10 i naročito ispupčenja 11 izloženi su izuzetno velikim stresovima tokom primene pritiska te se stoga prave od kaljenog čelika. Prema tome, velike radijalne sile su takođe potrebne za funkcionisanje segmenata 10. Na primer, pritisak na konekciju između dela spojnice 2 i čelične cevi 1 sa spoljašnjim prečnikom od 76 mm i debljinom zida od 3,2 mm kako je predstavljeno na crtežima ld. 2a i 2b uz korišćenje osam segmenata 10, zahtevalo bi radijalnu silu po segmentu od oko 200 kN, što je ukupno potrebna sila od oko 1600 kN. To su velike sile u okviru veoma uskog prostora, te alat prema izumu stoga upotrebljava aktivator smešten u unutrašnjosti cevi 1 u kombinaciji sa pojačivačem sile 20 izvan cevi 1.

[0019] Na crtežu 5a prikazan je alat sa segmentima 10 i sa cirkularnim konusom 20 koji deluje kao pojačivač sile, na crtežu 5b prikazanje alat sa konusom 20 uvučenim i segmentima 10 u raširenom položaju, dok je na crtežu 6 predstavljen isti alat sa poligonalnom piramidom 20' koja deluje kao pojačivač sile.

[0020] Crteži 7a i 7b predstavljaju alat sa segmentima 22 na hidraulični pogon. Segment 22 je predstavljen posebno i može se videti da je pričvršćen za klip 27 koji može da se kreće u odgovarajućem cilindru 28 u ležištu 24 koje se puni uljem. Segmenti 22 imaju ispupčenja kružnog sektora 23 za stvaranje izbočina. Prikazani alat ima ukupno osam klipova 27 i osam cilindara 28. Kada se drška 25 gurne u ležište, ulje u ležištu 24 pritiska klipove 27 ka spolja. Stoje veći prečnik klipa 27 u odnosu na prečnik drške 25, to je veće pojačavanje sile. Broj 21 označava prirubnicu za povezivanje alata, pri čemu ta prirubnica ima mnoštvo otvora za povezivanje 26.

[0021] Hladno spajanje dela spojnice 2 sa cevi 1 na ovaj način, za razliku od, recimo, zavarivanja, ne modifikuje površinsku strukturu materijala spojnice. Stoga je ovaj izum podesan za spojnice kako je prikazano na crtežima 8a i 8b gde je spoljašnja površina dela spojnice 30 deo sferične površine, dok deo spojnice 30 treba da se pričvrsti za cev 1 i gde dvodelna prirubnica ima delove 30', 30" koji mogu da se spoje jedan s drugim pričvršćivanjem putem navijanja, pri čemu su delovi 30', 30" smešteni sa obe strane dela spojnice i okrenuti jedan prema drugom. Prirubnica sa delovima prirubnice 30', 30" će onda moći da se postavi pod uglom koji može da se podešava u odnosu na cev. Prirubnica sa svojim delovima 30', 30" će biti ili slobodno pokretljiva, čak i nakon navijanja delova prirubnice 30', 30", ili će biti takva daje pričvršćena za deo spojnice 30 kada je prirubnica 30', 30" pritegnuta za drugu prirubnicu (nije prikazano).

Claims (6)

1. Metod za sastavljanje dela spojnice, npr. sredstvo za spajanje prirubnice, sa cevi, gde navedeni deo spojnice okružuje cev sa žljebovima okrenutim prema cevi i načinjenim da prime određeni veći broj izbočina na cevi,naznačen timeda ima sledeće korake: - obezbeđivanje navedenog dela spojnice za okruživanje cevi u njenom završnom delu, obezbeđivanje prvog i namenskog radijalno usmerenog pritiska na unutrašnji zid cevi na aksijalnim mestima cevi koja odgovaraju mestu navedenih žljebova na delu spojnice koji okružuje cev da bi se tu cev deformisala kako bi se stvorile navedene izbočine, a navedene izbočine ušle u navedene žljebove, i - obezbeđivanje drugog i namenskog radijalno usmerenog postpritiska na unutrašnji zid cevi na izvijenim delovima zida cevi koji se prirodno stvaraju između i pored stvorenih izbočina tokom prvog pritiska i prouzrokovani prvim pritiskom, da bi se stvorio postpritisak navedenih oblasti ka spolja, i time obezbedio napon ka spolja u cevi na mestu dela spojnice.

2. Alat za povezivanje elementa spojnice, npr. sredstvo za spajanje prirubnice, sa cevi, gde je navedeni deo spojnice oblikovan da okruži cev i sa žljebovima koji treba da su okrenuti prema cevi i namenjeni da prime određeni broj izbočina na cevi,naznačen time:da alat ima množinu aksijalno odvojenih, radijalno pokretljivih segmenata (10), pri čemu svaki segment ima mnoštvo formiranih ispupčenja kružnog sektora, dok to mnoštvo segmenata obezbeđuje obodno raširena ispupčenja (11) koja mogu da deformišu zid cevi prvim pritiskom na unutrašnji zid cevi kako bi na njenoj spoljašnjosti stvorili obodne izbočine (5; 6) u zidu cevi i učinili da izbočine (5; 6) dođu do odgovarajućih položaja u navedenim žljebovima (3; 4) u delu spojnice, i - da segmenti imaju obodno raširene delove (13) smeštene pored ili između žljebova, pri čemu ti delovi (13) pri drugom, narednom pritisku treba da stvore postpritisak na izvijene oblasti koje se javljaju prirodno u zidu cevi između ili pored izbočina tokom prvog pritiska, tako da se napon prema spolja postiže u cevi na mestu dela spojnice.

3. Alat u skladu sa zahtevom 2,naznačen timeda: - deo segmenata koji treba da leži aksijalno postavljen sa krajem cevi ima isturenje (14) koje je načinjeno da istisne kraj cevi malo dalje od samog prečnika cevi.

4. Alat u skladu sa zahtevom 2 odnosno 3,naznačen timeda: - segmenti obezbeđuju unutrašnji prostor u obliku ili konusa ili poligonalne piramide, i - konus, odnosno poligonalna piramida može da se smesti unutra u odnosu na te segmente ili koaksijalno sa tim segmentima, pri čemu konus odnosno piramida, kada se povuku prema uskom kraju navedenog oblika, čine da se segmenti kreću radijalno ka spolja.

5. Deo spojnice koji može da se poveže sa cevi, pri čemu je taj deo spojnice oblikovan da okruži cev i sa žljebovima koji treba da su okrenuti prema cevi i da prime određeni broj izbočina na cevi, za korišćenje sa alatom prema zahtevima 2, 3 i 4,naznačen timeda: - deo spojnice na svom čeonom delu ima udubljenje prečnika većeg od spoljašnjeg prečnika cevi, tako da kada deo spojnice okružuje cev i kada je navedeno udubljenje u istoj ravni sa krajem cevi, kraj cevi može da se utisne u to udubljenje putem primene savijanja ka spolja.

6. Deo spojnice, prema zahtevu 5,naznačen timeda deo spojnice (30) ima deo svoje spoljne površine oblikovan sferično kako bi omogućio dvodelni deo prirubnice sa unutrašnjim prostorom sačinjenim da se spoji sa površinom tog dela spojnice, pri čemu ugao uzdužne ose kroz navedeni dvodelni deo prirubnice može da se podešava u odnosu na uzdužnu osu cevi.