Пристрій для електронно-променевого зварювання неповоротних стиків трубопроводів у відкритому космосі

Реферат: Пристрій для електронно-променевого зварювання неповоротних стиків трубопроводів у відкритому космосі містить електронну гармату, механізм її орбітального переміщення по стику трубопроводу і магнітну систему повороту електронного променя на кут 90°. Магнітна система повороту променя на кут 90° виконана у вигляді двох симетричних фігурних полюсних наконечників і однієї або декількох магнітних котушок, або постійних магнітів, об'єднаних за допомогою магнітопроводу в магнітний ланцюг. UA 103338 U (12) UA 103338 U UA 103338 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до обладнання для електронно-променевого зварювання неповоротних стиків трубопроводів на космічних апаратах в умовах відкритого космосу. Відома установка для електронно-променевого зварювання магістральних трубопроводів в польових умовах. (Чвертко А.И. и др. Оборудование для электронно-лучевой сварки. "Наукова думка", -К.: 1973, с. 342-347). Ця установка прийнята нами як прототип. Основним елементом установки є електронна гармата, вісь якої паралельна осі труби, що зварюється, на виході з гармати встановлена система з двох рознесених в просторі відхиляючих призм, кожна з яких призначена для переломлення променю на кут 45°. Пройшовши таку двоступеневу систему, промінь виявляється поверненим на кут 90° щодо осі гармати, перпендикулярно стику труби, що зварюється. Зварювання кільцевого стику труби проводять в процесі обертання гармати навколо нерухомої труби механізмом її переміщення по круговій орбіті. Основними недоліками прототипу є: істотне порушення якості формування променя після двоступеневого його повороту на результуючий кут 90° звичайними відхиляючими системами (призмами) без застосування особливих електронно-оптичних заходів, що мають на меті виключити викривлення формування електронного променя при його повороті на кут 90; великі габарити гармати через значні розміри системи повороту променя на кут 90°, що унеможливлює принципове застосування побудованої за такою схемою гармати для зварювання близько розташованих одна до одної труб. На космічних станціях труби продуктопроводів розташовані на відстані 50 мм - 80 мм між собою при діаметрі труб 8-15мм. Задачею цієї корисної моделі є розробка пристрою для електронно-променевого зварювання неповоротних стиків трубопроводів пілотованих космічних апаратів в процесі ремонтно-відновлювальних робіт у відкритому космосі. Поставлена задача вирішується тим, що містить електронну гармату, механізм її орбітального переміщення по стику трубопроводу і магнітну систему повороту променя на кут 90°, яка виконана у вигляді двох симетричних фігурних полюсних наконечників і однієї або декількох магнітних котушок, або постійних магнітів, об'єднаних за допомогою магнітопроводу в магнітний ланцюг, в немагнітному зазорі якого між полюсними наконечниками створюють неоднорідне, відхиляюче промінь на кут 90°, магнітне поле зі спадаючим значенням його індукції у напрямку від центру повороту до периферії пропорційно радіусу повороту, при цьому перед цією системою встановлена додаткова електромагнітна система попереднього відхилення променя на малі кути. Запропонований пристрій працює таким чином. Завдяки тому, що верхній 1 і нижній 2 центруючі фланці, які з'єднані між собою розпірними стійками 3, виконані розрізними з шарнірним з'єднанням половин фланців між собою (Фіг. 1), перед одяганням на зварювану трубу 4 половини фланців попарно розводять з утворенням в кожному з них клинових щілин, відповідних діаметру труби. При цьому нерухомі половини верхнього та нижнього фланців залишаються закріпленими на порожнистій штанзі 5, приєднаної до каретки 6 автоматизованого зварювального маніпулятора (Фіг. 2), а через внутрішню порожнину штанги до гармати 7 підведені високовольтні 8 і низьковольтні 9 дроти (Фіг. 1) від кабельної котушки 10, розташованої усередині каретки 6 (Фіг. 2). Шляхом переміщення каретки 6 і штанги 5 з гарматою уздовж напрямної маніпулятора пристрій з розведеними половинами центруючих фланців заводять на зварювану трубу і попередньо фіксують каретку в позиції (Фіг. 2), в якій при зварюванні електронний промінь 11 після відхилення його на кут 90° від осі гармати (Фіг. 1) в немагнітному зазорі 12 магнітного ланцюга, що складається з двох симетричних фігурних полюсних наконечників 13 і 14, магнітних котушок 15 і 16 і магнітопроводу 17 (Фіг. 3), суміститься зі стиком 18 (Фіг. 1). Після цього рухливі половини центруючих фланців 1 і 2 притискають до нерухомих, заводять і приводять в робоче положення центратори 19 і 20, які фіксують співвісно частини труб, що зварюються. Для тонкого корегування положення променя щодо стику, що зварюється, в режимі спостереження (при струмі променя 0,1-0,3 mА) використовують додаткову електромагнітну систему 21 попереднього відхилення променя на малі кути. Включають механізм 22 обертання гармати по круговій орбіті і одночасно починають плавне введення струму променя до досягнення величини робочого струму зварювання, відповідним чином змінюючи фокусування променя за допомогою фокусуючої лінзи 23. З використанням змінної складової струму, що живить додаткову відхиляючу систему 21, створюють потрібну технологічну розгортку променя по зварюваному стику в процесі зварювання (Фіг. 1). На завершальній стадії зварювання роблять плавний вихід зварювального кратера шляхом поступового зменшення зварювального струму до нуля і відповідної плавної зміни струму 1 UA 103338 U 5 10 15 фокусування. Після повного завершення зварювального циклу і виключення електроживлення гармати останню повертають у вихідне положення, при цьому дроти змотуються на кабельну котушку. Демонтують центратори труб, відводять на необхідний кут розкриття рухливі половини центруючих фланців від нерухомих і крізь утворені клинові щілини між цими частинами фланців демонтують пристрій з труби, яка зварена. Перевагами запропонованого пристрою є: в результаті взаємодії електронного променя з поперечним неоднорідним магнітним полем, у якому індукція спадає в напрямку від центру повороту до периферії пропорційно радіусу повороту, не порушується початкова якість формування променя після його повороту на кут 90°, а саме, залишаються незмінними внутрішня структура променя, початкове фокусування і питома потужність променя в місці зварювання; одноступенева магнітна система повороту променя на кут 90°, завдяки своїй компактності, створює принципову можливість побудови за такою схемою електронної гармати для зварювання близько розташованих одна до одної труб на пілотованих космічних апаратах у відкритому космосі. Запропонований пристрій дозволяє проводити, крім зварювання, також різання, термообробку, та інші технологічні операції. Описаний пристрій реалізований в Інституті електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України у вигляді макета. 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 1. Пристрій для електронно-променевого зварювання неповоротних стиків трубопроводів у відкритому космосі, що містить електронну гармату, механізм її орбітального переміщення по стику трубопроводу і магнітну систему повороту електронного променя на кут 90°, який відрізняється тим, що магнітна система повороту променя на кут 90° виконана у вигляді двох симетричних фігурних полюсних наконечників і однієї або декількох магнітних котушок, або постійних магнітів, об'єднаних за допомогою магнітопроводу в магнітний ланцюг. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що в немагнітному зазорі між полюсними наконечниками магнітного ланцюга створюють неоднорідне, відхиляюче промінь на кут 90°, магнітне поле зі спадаючим значенням його індукції у напрямку від центру повороту до периферії пропорційно радіусу повороту. 3. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що в гарматі перед магнітною системою повороту променя на кут 90° встановлена додаткова електромагнітна система попереднього відхилення променя на малі кути. 2 UA 103338 U 3 UA 103338 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4