Установка для лазерного зварювання трубопроводів

1. Установка для лазерного зварювання трубопроводів, що містить пересувний пристрій, платформу з електростанцією, систему керування, магазин з розміщеними в його гніздах і призначеними для приварювання трубами, з його приводом і пристроєм підтиснення труби до трубопроводу, зварювальну головку і потужний лазер, що містить випромінювач, джерело живлення і допоміжні системи, яка відрізняється тим, що зварювальна 3 тань, рівну довжині труби. Магазин променепроводів подає до зони зварювання нову трубу зі своїм променепроводом і технологічний цикл повторюється. Недоліком конструкції вищеназваної установки є: - велика довжина оптичного тракту, що призводить до спотворення волнового фронту і складності точної наводки випромінювання на зварювальний стик внаслідок вібрації променепроводу і механічно зв'язаної з ним зварювальної головки; - складна і дорого коштує конструкція магазина, який має у кожному гнізді окремий променепровід, на кінці якого закріплений фокусувальний об'єктив і поворотне дзеркало. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення надійності конструкції установки за рахунок спрощення її конструкції і підвищення якості зварювального шва за рахунок зменшення вібрацій оптичних елементів комплексу. Поставлена задача вирішується тим, що установка для лазерного зварювання трубопроводів містить пересувний пристрій, платформу з електростанцією, систему керування, магазин з розміщеними в його гніздах і призначеними для приварювання трубами, з його приводом і пристроєм підтиснення труби до трубопроводу, зварювальну головку і потужний лазер, що містить випромінювач, джерело живлення і доміжні системи і, згідно корисної моделі, зварювальна головка, лазер або щойнайменше випромінювач лазера з'єднані механічно між собою і виконані з можливістю розміщення усередині трубопроводу, а кожне гніздо магазина оснащено штангою підводу комунікацій з розташованим на її кінці механізмом з'єднання і роз'єднання комунікацій з лазером і зварювальною головкою усередині приварюваної труби. У конкретних варіантах виконання установки: - зварювальна головка оснащена колесами для контактування з внутрішньою поверхнею трубопроводу; - зварювальна головка оснащена акумулятором, приводом і виконавчими механізмами переміщення усередині трубопроводу. Суть корисної моделі пояснюють креслення Фіг.1-3. Установка містить пересувний пристрій 1, який переміщає платформу 2 по заздалегідь підготовленій трасі. На платформе розташовані система керування установкою 3, автономна електростанція 4, джерело живлення і доміжні системи технологічного лазера 5. Магазин 6 із розміщеними в його гніздах трубами 7 має власний привід обертання 8 (Фіг.2). Магазин також має механізм підтиснення труби до трубопроводу 9 і штангу підведення комунікацій 10. Кожне гніздо магазина має вузол з'єднання комунікацій 11. У варіанті, коли технологічний лазер цілком не є єдиною конструкцією зі зварювальною головкою, а тільки його випромінювач, то блок прокачування робочої суміші 12 і джерело живлення лазера 5 находяться на платформі. На платформі також розміщено доміжне технологічне устаткування 13 (балони із захисним газом, пристрої підготовки газу тощо). 12315 4 Кожна штанга підведення комунікацій має механізм з'єднання і роз'єднання зі зварювальною головкою 14 (Фіг.3). До складу зварювальної головки входять фокусувальний об'єктив 15, поворотне дзеркало 16, привід їх обертання 17 навколо осі трубопроводу 18. Зварювальна головка може також містити у своєму складі технологічний лазер 19 без джерела живлення і блока робочої суміші. Для переміщення по внутрішній поверхні трубопроводу зварювальна головка має акумулятор, двигун з виконавчими елементами 20 або колеса. Фокусувальний об'єктив має датчик визначення положення етика 21 і привід його повздожного переміщення 22. Кінець трубопроводу розміщюють на встановлених на платформі затискачах. Установка працює наступним чином. Магазин 6 зі штангами підведення комунікацій 10 підводить трубу із призначених для приварювання труб до трубопроводу 18 і центрує їх. Кінець трубопроводу закріплений в зажимах 23. За допомогою пристрою (механізму) підтиснення 9 здійснюється стиковка торців труби і трубопроводу. За допомогою датчика визначення положення етика 21 і приводу повздожнього переміщення 22 фокусуючий об'єктив 15 зварювальної головки встановлювається точно супроти етика. Далі за командою системи керування 3 включається технологічний лазер 19 (Фіг.2) і випромінювання подається на поворотне дзеркало 16, від якого через фокусуючий об'єктив спрямовується на зварюваний стик. Привід обертання 17 забезпечує зварювання кільцевого шва. Всі необхідні сигнали від системи керування, охолодження на сопло об'єктива, подачу захисного газу від доміжного технологічного устаткування 13 здійснюється по штанзі 10. Як варіант можливо винесення блока прокачки робочої суміші газу і джерела живлення 12 лазера, а саме: розділити лазер на дві частини. Одна частина, власне, випромінювач, весь час знаходиться усередині труби, а друга, більш габаритна, джерело живлення, доміжні системи газо- і водопідготовки находяться на платформі. З'єднання між ними здійснюється підвідною штангою. Енергопостачання комплексу здійснюється електростанцією 4. В разі, коли зварювальна головка має акумулятор з приводом та виконавчими механізмами 20, то після зварки кільцевого шва за командою системи керування здійснюється роз'єднання механізма 14, і установка за допомогою пересувного пристрою 1 переміщюється вздовж траси трубопроводу на довжину труби. Магазин за допомогою приводу 8 подає нову трубу і центрує її з кінцем трубопроводу. Зварювальна головка за допомогою приводу 20 переміщюється по внутрішній поверхні трубопроводу до місця етика. Точну установку фокусувального об'єктива відносно стику здійснюють датчик 21 і привід 22. Механізм 14 здійснює з'єднання штанги 10 зі зварювальною головкою. Під час роботи магазина переключення півідних комунікацій від одного гнізда до другого здійснюється за допомогою вузла 11. В разі, коли зварювальна голока не має власного приводу, а тільки колеса, під час переміщення установки на довжину однієї труби механізм 14 не роз'єднює штангу 10 і зварювальну головку. 5 Роз'єднання здійснюється тільки перед роботою магазина, який подає нову трубу, тобто штанга кожний раз підтаскуває зварювальну головку до нового місця зварки. У порівнянні з аналогом електроживлення основних елементів винесено назовні, що дозволяє зробити його надійним. Суттєво зменшені габарити установки, спрощена її конструкція. У порівнянні з прототипом в установці є тільки одна зварювальна головка з поворотним дзеркалом, фокусувальним об'єктивом, датчиком визначення положення стику, приводами обертання і повздожного переміщення, а не багато - по кількості гнізд в магазині, суттєво зменшена довжина оптичного шляху променя, оскільки він формується в лазерній Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 12315 6 головці в безпосередній близкості від зварюваного етика. Використання такої конструкції установки дозволить зробити її максимально спрощеною, підвищити надійність її роботи та підвищити якість зварних швів у трубопроводі. Джерела інформації 1. О. М.Серафин, А. П. Ладыжанский, М. В. Блехеров "Чем варить неповоротку?", "Потенциал", №1, 1998г., стр.42. 2. "Установка для лазерной сварки трубопроводов", пат. RU №2074798, МПК В23К26/06, 1997г. 3. "Сварочный комплекс для изготовления непрерывного трубопровода", пат. RU №2074799, МПК В23К26/06, 1997г. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601