Выдвижное устройство для струйной обработки поверхностей

 

Устройство предназначено для струйной обработки поверхностей, в частности поверхностей нагрева в теплоэнергетике. Выдвижное устройство содержит опору, обдувочную трубу с соплом, связанную с приводным механизмом, установленным на опоре с возможностью возвратно-поступательного перемещения в горизонтальном направлении по направляющим опорам, систему подвода рабочего агента с запорным клапаном и механизм регулирования напора рабочего агента. Клапан содержит поршень-клапан со сквозным осевым каналом и толкатель, установленный в запоршневой полости с возможностью перекрытия осевого канала и связанный с качалкой механизма открытия и закрытия клапана. При этом упор и качалка установлены с возможностью взаимодействия между собой при перемещении обдувочной трубу. Устройство является простым, надежным и эффективным. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к струйной обработке поверхностей и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, например в энергетике, для очистки поверхностей нагрева топочных камер энергетических котлов от золошлаковых отложений.

Известно устройство для струйной обработки поверхностей нагрева, содержащее опору, обдувочную трубу с сопловой головкой, приводной механизм возвратно-поступательного перемещения обдувочной трубы, закрепленный на каретке с возможностью горизонтального перемещения по направляющим опоры, и систему подвода рабочего агента [1].

Недостатком известной конструкции является малая эффективность и недостаточная надежность при ее использовании, а также ее громоздкость в сочетании со сложностью технических решений, используемых в достижении желаемых результатов.

Ближайшим аналогом изобретения является выдвижное устройство для струйной обработки поверхностей, содержащее опору, обдувочную трубу с соплом, приводной механизм возвратно-поступательного перемещения обдувочной трубы, установленный с возможностью горизонтального перемещения по направляющим опоры, и систему подвода рабочего агента с запорным клапаном и механизмом регулирования напора рабочего агента [2].

Этому устройству присущи те же недостатки, что и вшеупомянутому.

Технический результат, достигаемый в устройстве, согласно изобретению заключается в повышении его надежности и эффективности с одновременным упрощением конструкции.

Технический результат достигается за счет того, что выдвижное устройство для струйной обработки поверхностей, содержащее опору, обдувочную трубу с соплом, приводной механизм возвратно-поступательного перемещения обувочной трубы, установленный с возможностью горизонтального перемещения по направляющим опоры, и систему подвода рабочего агента с запорным клапаном и механизмом регулирования напора рабочего агента, имеет механизм открытия и закрытия клапана, содержащий качалку и упор, а клапан содержит поршень-клапан со сквозным осевым каналом и толкатель, установленный в запоршневой полости с возможностью перекрытия осевого канала, и связанный с качалкой механизм открытия и закрытия клапана, причем упор и качалка установлены с возможностью взаимодействия между собой при перемещении обдувочной трубы. Устройство позволяет отказаться в данном случае от применения усложняющего конструкцию электромагнитного клапана (или электрифицированного вентиля) с дополнительной системой электрических связей и концевых (путевых) электрических выключателей, проигрывающих в надежности работы по сравнению с чисто механическими связями.

В устройстве обдувочная труба выполнена с винтовой нарезкой на наружной поверхности и при этом находится в резьбовом соединении с гайкой, смонтированной на опоре и охватывающей обдувочную трубу, при этом гайка установлена на опоре с возможностью ограниченного поворота. Такое выполнение позволяет осуществлять поступательное движение обдувочной трубы при ее одновременном вращении, задаваемое приводом, выход которого соосно соединен непосредственно с обдувочной трубой, исключая при этом применение каких-либо промежуточных цепных, ременных (или иных) передач и использование дополнительных направляющих, кроме основания, при этом ограничение поворота гайки позволяет осуществлять при перемене хода (реверсе) обдувочной трубы смещение пятна струи, исходящего из сопла рабочего агента на новую спиральную траекторию (дорожку), ранее не подвергавшуюся воздействию, что способствует увеличению площади обрабатываемой поверхности, а также исключает повторную обдувку одной и той же поверхности за относительно короткий промежуток времени.

Механизм регулирования напора рабочего агента в устройстве расположен непосредственно на поверхности обдувочной трубы. Он выполнен в виде элемента, перекрывающего специальную сквозную прорезь, находящуюся на стенке обдувочной трубы и пропускающую через свое сечение входящий рабочий агент, причем геометрические размеры сечения (его площадь), а также шаги винтовой нарезки участка обдувочной трубы, взаимодействующего с элементом механизма регулирования напора рабочего агента и участка, взаимодействующего с гайкой, рассчитаны таким образом, что период циклического хода обдувочной трубы с момента начала выброса рабочего агента из сопла устройства до момента реверса и с момента реверса до момента прекращения выброса рабочего агента соответствует периоду циклического хода полного открытия и закрытия площади проходного сечения прорези элементом механизма регулирования напора рабочего агента, при этом величина напора струи во всех точках обуваемой поверхности является неизменной, т.к. с увеличением (уменьшением) расстояния, проходимого струей рабочего агента до поверхности обдувки, по мере поступательного (возвратного) движения сопла обдувочной трубы напор струи, исходящей из сопла, равномерно увеличивается (уменьшается) в соответствии с увеличением (уменьшением) пропускной площади сечения прорези обдувочной трубы, приоткрываемой (перекрываемой) элементом механизма регулирования напора рабочего агента.

Возможность осуществления обдувки с постоянным напором струи по всей площади обдуваемой поверхности значительно повышает надежность и эффективность использования устройства. Применение для данных целей в известных аналогичных устройствах различных седловых запорных механизмов не позволяет в достаточной степени получить постоянный напор рабочего агента из-за ограниченного диапазона регулировки данных механизмов.

Кроме того, винтовая нарезка на поверхности обдувочной трубы выполнена в виде двух отдельных участков, один из которых взаимодействует с гайкой, а другой - с механизмом регулирования напора рабочего агента, при этом устройство имеет средство защиты, выполненное на обдувочной трубе в виде участков с гладкой поверхностью, расположенных по обе стороны от каждого из участков с винтовой нарезкой, причем диаметр участков обдувочной трубы с гладкой поверхностью меньше внутреннего диаметра винтовой нарезки.

Такое выполнение способствует повышению надежности работы устройства. В случае несрабатывания концевых (путевых) электрических выключателей, предусмотренных в устройстве для подачи сигналов в конце (начале) работы и при реверсе, гайка, взаимодействующая с одним из участков обдувочной трубы с винтовой нарезкой, и элемент механизма регулирования напора рабочего агента, взаимодействующий с другим участком с винтовой нарезкой, при продолжающемся вращательном движении обдувочной трубы выходят из резьбового соединения с нарезными участками, прекращая тем самым поступательное (или возвратное) движение обдувочной трубы, резьбового элемента механизма регулирования напора рабочего агента и всего устройства относительно опоры, предотвращая его механическую поломку, избежать которую не всегда удается при использовании только одной токовой или тепловой защиты электроприводов по перегрузке.

Подвод рабочего агента в устройстве выполнен в виде гибкого рукава, что позволяет отказаться от сложной конструкции телескопического соединения с уплотнениями в узле стыковки подводящей и обдувочной труб. Таким образом, обеспечивается существенное и оправданное упрощение конструкции, способствующее в итоге повышению надежности работы устройства в целом без каких-либо функциональных потерь.

Элементы качения устройства по направляющим опоры выполнены непосредственно на корпусе приводного механизма, а уплотняющая заслонка, приводимая в действие обдувочной трубой при ее перемещении, расположена вне замкнутых полостных конструкций.

Это обстоятельство позволяет производить свободное открытие и закрытие заслонки, т.к. расположение заслонки внутри полости стенки объекта или замкнутых полостных конструкций, имеющих сообщение с обрабатываемой камерой объекта, не представляет такой возможности в должной степени из-за засорения полостей отходами производственной деятельности и очистки, наслаивавшимися, затвердевающими и препятствующими свободному открытию (закрытию) заслонки. Решение данной проблемы особенно важно для промышленной энергетики при очистке сильно шлакующихся топок котлоагрегатов.

И, наконец, технический результат достигается тем, что устройство имеет механизм экстренного расчленения соединения гайки с опорой, позволяющий быстро произвести отсоединение гайки от опоры и вручную переместить устройство с обдувочной трубой в горизонтальной плоскости на требуемое расстояние, что чрезвычайно важно в случае аварийной ситуации, а также при монтаже, наладке и регулировке устройства. Данное обстоятельство в значительной степени повышает надежность, безопасность и эффективность его использования.

Устройство согласно изобретению схематично изображено на чертежах, где на фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - вид по стрелке А фиг. 1; на фиг. 3 - сечение В-В фиг. 1; на фиг. 4 - сечение Б-Б фиг. 1.

Выдвижное устройство для струйной обработки поверхностей содержит опору 1, обдувочную трубу 2, выполненную с винтовой нарезкой на наружной поверхности в виде двух отдельных участков и имеющую сменное сопло 3, причем сменность предусматривает как изменение геометрии и диаметров сопел, так и изменение угла наклона оси их отверстий относительно плоскости обрабатываемой поверхности, приводной механизм 4, установленный на опоре с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости по ее направляющим 5 при помощи элементов качения, размещенных на корпусе привода и выполненных в виде роликов 6, гайку 7, охватывающую обдувочную трубу во взаимодействии с одним из ее резьбовых участков и закрепленную на опоре во втулке 8 при помощи механизма экстренного расчленения соединения гайки с опорой, при этом установка гайки 7 во втулке 8 выполнена с возможностью ограниченного поворота за счет сегментного паза, имеющегося на внешней поверхности гайки и соответствующего выступа, выполненного на внутренней поверхности втулки и ограничивающего вращение гайки во втулке, а механизм экстренного расчленения соединения гайки с опорой представляет собой проштифтованное подпружиненной осью 9 соединение типа ухо-вилка, где ухо 10 принадлежит втулке 8, а вилка 11 крепится на опоре, механизм открытия и закрытия клапана, состоящий из качалки 12 и упора 13, сам клапан 14, содержащий входную 15 и выходную 16 полости, поршень-клапан 17 со сквозным осевым каналом 18 и толкателем 19, установленным в запоршневой полости 20 с возможностью перекрытия осевого канала запорной головкой 21 и связанным с качалкой 12 механизма открытия и закрытия клапана, механизм регулирования напора рабочего агента, состоящий из прорези 22, выполненной на конце обдувочной трубы 2 и перекрываемой резьбовой втулкой 23, установленной на поверхности обдувочной трубы во взаимодействии с ее резьбовым участком с возможностью перемещения вдоль него при вращении обдувочной трубы, причем выступ резьбовой втулки входит в шлицевое соединение с пазом обоймы 24, исключая совместное вращательное движение резьбовой втулки с обдувочной трубой, подвод рабочего агента, состоящий из гибкого рукава 25, уплотняющую заслонку 26, закрывающую амбразуру обрабатываемого объекта и приводимую в действие обдувочной трубой при ее перемещении, при этом заслонка установлена вне полости амбразуры, что исключает ее заедание при открывании (закрывании) в условиях интенсивного заноса полости затвердевающими отходами производственной деятельности и очистки.

Устройство работает следующим образом. При включении приводной механизм 4 сообщает вращение обдувочной трубе 2, которая, вкручиваясь в гайку 7, увлекает за собой приводной механизм, перемещающийся посредством роликов 6 по направляющим 5 опоры 1. При этом обдувочная труба совершает одновременно вращательное и поступательное движение и, воздействуя своим концом на уплотняющую заслонку 26, открывает амбразуру обрабатываемого объекта и въезжает в его камеру. При прохождении подвижной частью устройства определенного расстояния открывается клапан 14 путем срабатывания механизма открытия-закрытия клапана, а именно: качалка 12 наезжает на упор 13 и посредством толкателя 19, связанного с запорной головкой 21, приоткрывает осевой канал 18. При этом рабочий агент, подаваемый в устройство по гибкому рукаву 25 и заполнивший входную 15 и запоршневую 20 полости клапана с определенным давлением, разгружает запоршневую полость, устремляясь из нее через открытый осевой канал 18, а поршень-клапан 17, освободившись от механического воздействия подпружиненного толкателя 19, под воздействием давления рабочего агента во входной полости перемещается в сторону запоршневой полости. Открывается сообщение между входной 15 и выходной 16 полостями клапана. Рабочий агент устремляется через выходную полость к щелевой прорези 22 механизма регулирования напора рабочего агента, приоткрытой на определенную величину при перемещении резьбовой втулки 23 вдоль обдувочной трубы 2 во время холостого хода устройства, необходимого для проникновения сопла 3 в камеру обрабатываемого объекта. Пройдя через щелевую прорезь 22, рабочий агент по обдувочной трубе и через сопло 3 выбрасывается струей на поверхность обработки. При этом пятно контакта струи с поверхностью обработки описывает на ней спиральную траекторию, радиус которой равномерно увеличивается на протяжении всего прямого рабочего хода устройства. При этом по мере увеличения расстояния, проходимого струей рабочего агента от среза сопла до поверхности обработки, напор струи равномерно увеличивается посредством увеличения расхода рабочего агента за счет постоянного расширения проходного сечения щелевой прорези 22, обеспечивающего постоянное перемещение резьбовой втулки 23 вдоль обдувочной трубы 2 при ее вращении. При достижении подвижной частью устройства крайнего положения посредством концевого (путевого) выключателя, установленного на опоре 1 в конце прямого прохода (не показан), происходит реверс приводного механизма 4 и осуществление обратного хода подвижной части устройства. Сопло 3 с обдувочной трубой 2, совершая вращение в обратную сторону, постепенно выезжает из камеры объекта, напор рабочего агента, исходящего из сопла, равномерно уменьшается за счет уменьшения его расхода при уменьшении проходного сечения щелевой прорези 22, перекрываемой резьбовой втулкой 23, перемещающейся вдоль обдувочной трубы 2 в обратную сторону. Равномерное уменьшение напора агента происходит до момента закрытия клапана 14 и по окончании цикла работы устройства прорезь 22 является полностью перекрытой.

Примечательно, что за счет выполнения установки гайки 7 во втулке 8 с возможностью ограниченного поворота посредством специального сегментного паза при перемене хода устройства первоначально после реверса обдувочная труба 2 с соплом 3 совершают только вращательное движение до момента окончания данного ограниченного поворота и только после этого осуществляется их поступательное движение. Данное обстоятельство позволяет осуществлять обдувку при обратном ходе со смещением пятна струи, контактирующего с обрабатываемой поверхностью, на новую спиральную дорожку, ранее не подвергавшуюся воздействию рабочего агента.

После отката подвижной части устройства до начала совершения обратного холостого хода срабатывает механизм открытия-закрытия клапана 14 в обратном порядке: качалка 12 съезжает с упора 13, толкатель 19 перекрывает своей запорной головкой 21 осевой канал 18 и воздействует на поршень-клапан 17, перекрывающий выходную полость 16, клапан 14 закрывается.

После выхода обдувочной трубы 2 с соплом 3 из камеры объекта под собственным весом закрывается уплотняющая амбразуру заслонка 26, срабатывает от воздействия соответствующего упора подвижной части устройства концевой (путевой) выключатель, установленный на опоре 16 в конце обратного хода (упор и концевой выключатель не показаны), приводной механизм 4 выключается. Цикл работы устройства заканчивается.

Следует отметить, что в случае аварийного несрабатывания концевых (путевых) электровыключателей и защиты привода по перегрузке не происходит механических поломок устройства, т.к. за счет соответствующих проточных участков, выполненных по обе стороны от резьбовых участков обдувочной трубы 2, взаимодействующих с гайкой 7 и резьбовой втулкой 23, происходит сбег (соскакивание) резьбовой втулки 23 и обдувочной трубы 2 на соответствующие гладкие проточные участки, имеющие диаметры меньше внутренних диаметров резьбовых нарезок сопрягаемых элементов, что обеспечивает прекращение поступательного движения подвижных частей устройства. Кроме этого, при аварийном несрабатывании концевого выключателя в конце прямого рабочего хода устройства происходит автоматическое отключение подачи рабочего агента посредством того, что качалка 12 съезжает с упора 13, обеспечивая срабатывание механизма открытия-закрытия клапана 14.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволяет упростить конструкцию известных устройств, обеспечить высокое качество обработки поверхностей, повысить надежность и эффективность применения.

Формула изобретения

1. Выдвижное устройство для струйной обработки поверхностей, содержащее опору, обдувочную трубу с соплом, приводной механизм возвратно-поступательного перемещения обдувочной трубы, установленный с возможностью горизонтального перемещения по направляющим опоры, и систему подвода рабочего агента с запорным клапаном и механизмом регулирования напора рабочего агента, отличающееся тем, что оно имеет механизм открытия и закрытия клапана, содержащий качалку и упор, а клапан содержит поршень-клапан со сквозным осевым каналом и толкатель, установленный в запоршневой полости с возможностью перекрытия осевого канала и связанный с качалкой механизма открытия и закрытия клапана, причем упор и качалка установлены с возможностью взаимодействия между собой при перемещении обдувочной трубы.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что обдувочная труба выполнена с винтовой нарезкой и наружной поверхности и при этом находится в резьбовом соединении с гайкой, смонтированной на опоре и охватывающей обдувочную трубу, при этом гайка установлена на опоре с возможностью ограниченного поворота.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что механизм регулирования напора рабочего агента расположен непосредственно на поверхности обдувочной трубы.

4. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что винтовая нарезка на поверхности обдувочной трубы выполнена в виде двух отдельных участков, один из которых взаимодействует с гайкой, а другой - с механизмом регулирования напора рабочего агента, при этом устройство имеет средство защиты, выполненное на обдувочной трубе в виде участков с гладкой поверхностью, расположенных по обе стороны от каждого из участков с винтовой нарезкой, причем диаметр участков обдувочной трубы с гладкой поверхностью меньше внутреннего диаметра винтовой нарезки.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подвод рабочего агента выполнен в виде гибкого рукава.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что элементы качения устройства по направляющим опоры выполнены непосредственно на корпусе приводного механизма, а уплотняющая заслонка, приводимая в действие обдувочной трубой при ее перемещении, расположена вне замкнутых полостных конструкций.

7. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что имеет механизм экстренного расчленения соединения гайки с опорой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4