گرداننده جوشکاری مخزن – دستگاهی ضروری در تولید مخازن تحت فشار

گرداننده جوشکاری مخزن (یا همان روتاتور، روتیتور، شل گردان) برای ساخت و تعمیر مخازن، لوله ها و اکثر قطعات استوانه ای مورد استفاده قرار میگیرد. تا بتوان با سرعت بیشتر و راحت تر عملیات جوش را انجام داد. 

گرداننده مخزن در کنار بوم و ستون جوشکاری (Column and Boom) دستگاه های تولیدی مفیدی هستند که در کارگاه ها برای ساخت و جوشکاری مخازن به منظور ثابت نگه داشتن و چرخاندن قطعات استوانه ای سنگین حول یک محور افقی با سرعت چرخش یکنواخت و قابل تنظیم مورد استفاده قرار می گیرند. از این رو گروه رهاورد سازه اراک تلاش کرده تا در زمینه طراحی، ساخت و راه اندازی گرداننده مخزن در انواع مختلف نیاز صنایع کشور را تامیین نماید.

چرا از گرداننده جوشکاری مخزن استفاده کنیم؟

• کیفیت: زمانی که در فرایند جوشکاری مقاطع استوانه ای از گرداننده ها استفاده میکنید سطح زیر جوش شما این ویژگی را دارد که بصورت کاملا خودکار با سرعت چرخش ثابت و با کیفیت بالا جوشکاری شود.
• کنترل: مهندسان این امکان را دارند که در هر مرحله و زمانی از فرایند ساخت و جوشکاری، عملیات نظارت، تنظیم و کنترل را به بهترین شکل انجام دهند.
• ایمنی: متخصصین به راحتی میتوانند نتایج مورد انتظار خود را در فرایند جوش خودکار در هنگام استفاده از گرداننده ها مشاهده نموده و با توجه به پایداری دستگاه هنگام چرخش قطعه کار در مورد حفاظت وایمنی نیروی انسانی، تجهیزات و مواد مصرفی خود اطمینان حاصل کنند.
• صرفه جویی در زمان: همچنین این دستگاه این امکان را به سازندگان محترم میدهد تا زمان چرخه جوشکاری را به کمک سرعتی که در این فرایند بطور دقیق تعیین می شود محاسبه کنند. از سوی دیگر زمان از کار افتادن و توقف فرایند کاهش می یابد.

در نتیجه: با استفاده از گرداننده مخزن و لوله شما میتوانید در زمان و هزینه ساخت مخازن خود صرفه جویی نموده و همچنین فرایند جوشکاری را با بالاترین کیفیت و سرعت انجام دهید.

انواع دستگاه گرداننده جوشکاری مخزن

به طور کلی گرداننده ها به سه دسته گرداننده تنظیم دستی، گرداننده مخزن خود تنظیم و گرداننده مخزن فیت آپ تقسیم می شوند:

گرداننده تنظیم دستی (Conventional Rotators)

گرداننده های تنظیم دستی نوعی گرداننده جوشکاری هستند که با استفاده از مواد فولادی و با کیفیت بهینه و فناوری پیشرفته تولید می شوند. برای اطمینان از ایمنی عملیاتی و عملکرد آن، گرداننده ها به شدت بر روی پارامترهای مختلف کیفیت تحت نظارت مهندسین تست کیفیت بررسی می شوند.

گرداننده های تنظیم دستی محدوده وسیعی از قطر های مخازن را در بر میگیرد. فاصله بین گوشواره های دستگاه می تواند بصورت دستی و متناسب با قطر مخزن کم یا زیاد شود. همچنین در این دستگاه ها از دو مجموعه محرک کاملا هم گام استفاده شده است. گرداننده مخزن تنظیم دستی ارائه شده به دلیل ویژگی های ذکر شده در زیر بسیار مورد استفاده قرار می گیرند:

• عملیات آسان و ایمن
• عمر کاری طولانی مدت
• مقاومت در برابر خوردگی و سایش
• مناسب چرخاندن و موقعیت دهی انواع قطعات با تناژ های متنوع پرکابرد در صنایع متعددی چون ساخت مخازن پتروشیمی و پالایشگاهی، نیروگاهی و خط لوله
• استفاده از چرخ های چدن نشکن با روکش پلی یورتان مقاوم به سایش در دستگاه های تناژ متوسط و چرخ های فولادی سختکاری شده در تناژهای سنگین
• استفاده از دو مجموعه محرک کاملا هم گام شده
• سرعت چرخش قابل تنظیم بوسیله درایو
• استفاده از سیستم هیدرولیک یا میل پیچ جهت تنظیم فاصله گوشواره ها بنا به درخواست
• دارای ریموت کنترل با طول حداقل شش متر

گرداننده خود تنظیم (Self Aligning Rotators)

گرداننده مخزن خود تنظیم از چند مزیت نسبت به گرداننده های تنظیم دستی برخوردارند که به عنوان مهمترین آن می توان به بارگذاری سریعتر مخازن در قطر های مختلف اشاره کرد، همچنین این دستگاه طوری طراحی شده است که نیازی به تنظیم فاصله چرخ هایش نباشد و این فرایند به صورت مکانیزم خودکار انجام میگردد.

از دیگر ویژگی های گرداننده خودتنظیم رهاورد سازه اراک می توان  به موارد زیر اشاره کرد:

• دارای سازه صلب و مقاوم در برابر ضربه های بارگذاری
• مجهز به روکش ضد سایش پلی یورتان در چرخ ها
• دارای سیستم افزایش گشتاور به منظور بهبود طول عمر موتور و گیربکس ها
• مجهز به سیستم کنترل سرعت اینورتر بمنظور تنظیم دقیق سرعت جوشکاری
• دارای ریموت کنترل 6 متری با محافظ فلزی

گرداننده مخزن فیت آپ (Fit Up Rotators)

در تولید دستگاه گراننده مخزن با طول ها و قطر های مختلف نیازمند دقت و سرعت در مونتاژ شل ها با هم و یا مونتاژ عدسی به شل می باشد. که بیشترین انرژی و زمان تولید صرف چنین کاری میگردد.

شرکت رهاورد سازه اراک در راستای بهبود کارایی و بهره وری تولید کنندگان مخازن، در صدد طراحی و تولید این دستگاه خاص و کارآمد قرار گرفت تا بتوان توسط این دستگاه دغدغه شرکت های مخزن ساز را در خصوص مونتاژ به پایین ترین درجه ممکن برساند.

ویژگی های گرداننده فیت آپ رهاورد سازه اراک:

• قابلیت استفاده از گرداننده ها با ظرفیت های مختلف در ساخت این دستگاه
• استفاده از سیستم هیدرولیک جهت کنترل عملیات مونتاژ
• عدم محدودیت در قطر با توجه به نیاز مشتری
• عدم محدودیت در طول مخزن در هنگام مونتاژ
• قابلیت نصب و استفاده آسان در هر نوع محیط کارگاهی
• استفاده از چرخ های با روکش پلی یورتان برای چرخش مخازن حساس به آسیب های جداره خارجی
• پایین آوردن تعداد نیروی انسانی مورد نیاز هنگام مونتاژ
• داشتن ضریب ایمنی بالا در هنگام کار

قیمت گرداننده جوشکاری مخزن

به طور معمول قیمت گرداننده مخزن و اکثر تجهیزات صنعتی به عوامل بسیاری بستگی دارد، به عنوان مثال می توان به جنس روکش چرخ ها که با قطعه کار در تماس هست و همچنین سطح اتوماسیون دستگاه، کیفیت ساخت، گشتاور خروجی و … اشاره کرد.

خرید گرداننده جوشکاری مخزن کارکرده و دست دوم

خرید گرداننده مخزن دوم نیاز به بررسی و تست ها مختلفی دارد تا مطمئن شوید دستگاهی که خریداری می کنید از سلامت فنی و فیزیکی مناسبی برای استفاده در خط تولید برخوردار باشد. مواردی که در خرید گرداننده های دست دوم می بایست به آن دقت نمایید عبارتند از:

• سلامت بیرینگ ها
• سلامت گیربکس
• سلامت موتور
• سلامت قطعات برقی به ویژه اینورتر، ریموت و …
• سلامت روکش چرخ ها

گروه رهاورد سازه اراک همواره بر آن بوده که در امر خدمات پس از فروش و سرویس و بازسازی دستگاه های خود کوشا باشد و شما میتوانید پس از خرید دستگاه از این گروه تمام خدمات مرتبط مانند تامین قطعات یدکی مورد نیاز، سرویس ، بازسازی و تعمیرات مورد نیاز خود را به موقع و بصورت کامل دریافت کنید.

نکات استفاده از گرداننده جوشکاری مخزن

تا زمانی که یک قطعه استوانه ای بر روی دستگاه تراش توسط ماشینکار حرفه ای تراش نخورده باشد، یک سیلندر واقعی، دقیقا گرد با قطر سراسر همسان، بدون مخروطی و با خط مرکزی صاف نخواهد بود.

مخزن ها معمولا از ورقهای فلزی رول شده ساخته می شوند. مخازن سنگین نیز از ورقهایی با ضخامت های بالا تشکیل می شوند که فرایند رول کردن و شکل دهی آن با دستگاه های عظیم انجام می شود.

به نظر غیرواقعی است اگر انتظار داشته باشیم که هر شل از مخزن با سایر شل ها دقیقا مشابه باشد. یا این که هر دو شل به طور یکسان و دقیق مونتاژ شده باشد.

به دلایل کاملا علمی، نمی توان صفحات ورق را تا انتها بصورت دقیق و یکسان رول کرد و یا شکل داد. علاوه بر این به هنگام اتصال و جوش لبه ها، انقباض و کشش جوش تمایل به صاف کردن ورق در نزدیکی درز جوش دارد و باعث میشود که شل بصورت کاملا دایره ای ایجاد نشود.

حتی اگر گرده جوش کاملا سنگ زده شود همواره انحرافی نسبت به منحنی ایده آل وجود دارد. در مبحث تراز و تنظیم گرداننده جوشکاری مخزن، مخزن یک استوانه ایده آل در نظر گرفته می شود.

 و گرداننده ها با این فرض تنظیم میشوند، سپس اگر مخزن به یک سمت خزش پیدا کند یا مشکلاتی از این قبیل رخ دهد، تنها ایراد از گرداننده ها نخواهد بود. حل یک مشکل با راه حلی مشکل ساز بسیار دشوار است.

تصویر 1 حالت ایده آل نصب مجموعه های درایو و هرزگرد یک گرداننده را نشان می دهد.

همانطور که در تصویر مشخص است، نمای بالا نشان می دهد که هر چهار چرخ موازی هستند، مرکز چرخ ها از خط مرکزی مخزن فاصله دارند، محور چرخ ها عمود بر محور مخزن هستند، و خط مرکزی سطح هر دو چرخ در مجموعه های هرزگرد و درایو، عمود بر خط مرکزی مخزن است.
نمای انتهایی نشان می‌دهد که x، y و z برابر هستند، بنابراین محورهای همه چرخ‌ها همگی به یک اندازه از کف فاصله دارند. نمای جانبی نشان می‌دهد که سطح چرخ‌ها عمودی است و چرخ‌ها به سمت داخل یا بیرون زاویه ندارند.

غیر ممکن است که خزش مخازن بر روی گرداننده ها را به طور کامل از بین ببرید زیرا خزش پایانی به طرق مختلف رخ می دهد. با این حال اگر از گرداننده مخزن با کیفیت بالا استفاده کنید و آن را به دقت تراز و تنظیم نمایید.

خزش مخزن دیگر مانعی برای جوشکاری باکیفیت و خودکار نخواهد بود. گرداننده باکیفیت را همیشه می توان برای هر مخزنی به خوبی تنظیم و تراز کرد. به طوری که حتی یک مخزن با قطر حدود 3.5 متر بیش از 0.5 میلی متر در هر دور خزش نمیکند.

راه حل برخی مشکلات ناهماهنگی ممکن است با قرار دادن یک صفحه فولادی صاف و مسطح روی کف محل قرارگیری گرداننده ها باشد. این کار به گرداننده ها کمک میکنند تا در شرایط تراز قرار بگیرند. تصویر 4 تا حدی نمایش اغراق آمیز از خمیدگی یک مخزن است. مخزنی نسبتا سنگین با وزن 60 تن که همانطور که مشخص است بر روی دو مجموعه هرزگرد(IDLER) و یک مجموعه درایو(DRIVER) قرار گرفته است.

در زمان قرار گرفتن شکم مخزن در جهت بالا، نیمی از وزن مخزن 30 تن روی هرزگرد کنار و نیمی دیگر روی درایو سمت چپ قرار میگیرد که بیشتر از ظرفیت تحمل گرداننده جوشکاری مخزن است و همچنین زمانی که مخزن 180 درجه دوران میکند، شکم مخزن به سمت پایین رفته و کل بار 60 تن بر روی یک هرزگرد وسط قرار میگیرد که 3 برابر ظرفیت آن است.

البته مخزن 180 درجه دوران نمی کند زیرا هیچ نیرویی از طرف درایو وجود ندارد. برای این که در این شرایط مخزن تحت چرخش قرار بگیرد می بایست در حد امکان مجموعه هرزگرد وسط از مجموعه درایو فاصله بگیرد به نحوی که همیشه حداقل وزنی بر روی مجموعه درایو اعمال شود تا بتواند گشتاور لازم برای چرخش را اعمال کند.

در صورت امکان، یک مخزن مطابق با تصویر شماره 4 باید بین یک مجموعه هرزگرد و یک مجموعه درایو قرار گیرد که ظرفیت مجموعه هرزگرد و درایو گرداننده مخزن 60 تن باشد تا در صورت وجود اضافه بار مشکلی برای دستگاه ایجاد نگردد بنابر این چه شکم مخزن در جهت بالا و چه در جهت پایین باشد، دو واحد بار به صورت مساوی بین هرزگرد و درایو تقسیم می شود و درایو همیشه می تواند نیروی گشتاور مناسب را اعمال کند.

زمانی که مخزن دارای طول بلند باشد و اتصال شل ها نیازمند تعداد بیشتری مجموعه هرزگزد باشد، همیشه می بایست گرداننده مخزن را بیشتر از ظرفیت اسمی انتخاب کنید، همچنین زمانی که از تعداد بیشتری هرزگرد استفاده میکنید فشار بیشتری بر روی درایو به دلیل وجود اصطکاک بر روی هرزگرد های برای چرخاندن مخزن وارد میشود.

 نیرو های دینامیک در بارگذاری مخزن

همانطور که در تصویر 5 نشان داده شده است مخرب ترین لحظه در طول عمر یک گرداننده جوشکاری مخزن، لحظه بارگذاری قطعه بر روی آن است. کل نیروی ضربه عملیات بارگذاری توسط دنده های چرخ درایو جذب می شوند.

بنابراین تنها یک چرخ است که در لحظه اول فشار و ضربه بارگذاری را دریافت میکند، زیرا غیرممکن است که هر مخزن آنچنان دقیق بارگذاری شود که بطور همزمان با هر چهار چرخ تماس برقرار کند.

همانطور که قبلا گفته شد مخزن هرگز بصورت یک استوانه کاملا دقیق نیست و همچنین چرخ ها همیشه بطور دقیق در یک راستا نیستند، بنابراین حتی بهترین جرثقیل ها هم نمی توانند مخزن را بطور مساوی و یکسان بر روی تمام چرخ ها قرار دهند.

بنابراین متوجه شدیم که چرخ ها، محور ها و یاتاقان ها باید برای تحمل باری چندین برابر ظرفیت اسمی خود آماده باشند. اکنون باید یک سیستم درایو طراحی کنیم که قدرت و توانایی دریافت این ضربه را داشته باشد.

بنابراین باید سیستم به گونه ای طراحی شود که هر چهار چرخ آماده دریافت ضربه ای برابر کل ظرفیت گرداننده جوشکاری مخزن را داشته باشد که در زمان بارگذاری مخزن در صورت برخورد با هرکدام از چرخ ها، آمادگی تحمل آن را داشته باشد.

 
نیرو های دینامیک در بارگذاری مخازن نامتعادل

همانگونه که در تصویر 6 مشاهده میکنید یک مخزن نامتعادل بر روی گرداننده مخزن بارگذاری شده است

 
یک مخزن استوانه ای با وزن کل مشخص که دارای نازلی نسبتا سنگین که به یک سمت آن جوش داده شده است که یک مخزن نا متعادل (Unbalanced) را ایجاد کرده است. مرکز ثقل این مخزن از مرکز هندسی مخزن فاصله مشخصی دارد..

زمانی که نازل بصورت عمودی در بالا یا پایین باشد فشار مساوی برابر چرخ های گرداننده مخزن وارد می شود اما زمانی که ربع دور میزند و مانند تصویر نازل بصورت افقی در سمت چپ یا راست قرار میگیرد، مرکز ثقل را به سمت نازل نزدیکتر می کند، بنابر این چرخ نزدیک تر اکثر فشار وزن را تحمل می کند و چرخ دورترسهم کمتری را تحمل می کند.

در مورد بارهای نا متعادل و خارج از مرکز (Unbalanced)، نیروی چرخشی مورد نیاز قطعه کار توسط فرمول زیرمحاسبه شده و این نیرو بایستی کمتر از نیروی خروجی دستگاه باشد

تاثیر فاصله چرخ ها بر روی گشتاور مورد نیاز چرخش

همانطور که در شکل های A,B,C در تصویر 7 مشخص است، یک گرداننده مخزن با قابلیت تنظیم فاصله مرکزی چرخ ها، قطعه کار با قطر معین را در ارتفاع های مختلف در خود جای می دهد. به عنوان مثال در تصویر بالا یک مخزن با قطر 180 سانتی متر در سه حالت چرخ های گرداننده جوشکاری مخزن با فاصله های مرکزی 90، 120 و 150 سانتی متری قرار دارد.

تا جایی که امکان دارد فاصله چرخ ها را کمتر قرار دهید. زاویه تماس مناسب برای مخازن متقارن و بالانس بین 45 تا 60 است. در این سه مورد شکل C، با فاصله 90 سانتیمتر و زاویه تماس 46 درجه کمترین کمترین گشتاور را برای گردش مخزن احتیاج دارد.

 
با توجه به شکل های تصویر 8 نشان داده شده، میزان توان مورد نیاز برای چرخش یک مخزن با محور خمیده بسیار بیشتر از مخزن با محور صاف است. این موضوع را میتوان با یک آزمایش ساده روشن کرد. یک میله فلزی مثل الکترود جوشکاری را روی یک میز قرار دهید و با انگشت آن را بغلتانید، مشاهده خواهید کرد که براحتی و با کمترین نیروی ممکن این کار انجام میشد.

 حالا این میله را به مقدار خیلی کم (در حد 1 میلیمتر) از وسط خم کنید و مجداا سعی کنید تا آن را روی میز بغلتانید. مشاهده خواهید کرد که نیروی مورد نیاز برای این کار بشدت افزایش پیدا میکند. همین مسئله در مقیاس خیلی بزرگتر در مورد مخازن با محور خمیده و گرداننده جوشکاری مخزن رخ میدهد.