Устройство для очистки наружной поверхности трубопроводов

Изобретение относится к очистке наружной поверхности трубопроводов от старой изоляции, коррозии и т.п., преимущественно к устройствам, предназначенным для очистки трубопроводов с помощью роторных машин, и может быть использовано при ремонте и строительстве трубопроводов. Устройство содержит каретку для перемещения по очищаемой трубе, на которой смонтирован привод, составное зубчатое колесо и очистные элементы. Составное зубчатое колесо установлено с возможностью вращения на роликах каретки, на зубчатом колесе установлены по меньшей мере три опоры держателя рабочего инструмента. Держатели рабочего инструмента установлены на опорах шарнирно на одноплечих рычагах, при этом свободные концы всех рычагов охвачены кольцевым подпружиненным тросом, а привод кинематически связан с составным зубчатым колесом. Преимущества устройства состоят в простоте его конструкции и его небольшом весе, что позволяет использовать его при очистке трубопроводов при ремонте в труднодоступных и не поддающихся механизации местах. Кроме того, это устройство легко и просто переналаживается на различные режущие инструменты в зависимости от вида обрабатываемой трубы. 5 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Изобретение относится к очистке наружной поверхности трубопроводов от старой изоляции, коррозии и т.п., преимущественно к устройствам, предназначенным для очистки трубопроводов с помощью роторных машин, и может быть использовано при ремонте и строительстве трубопроводов, преимущественно трубопроводов небольшого диаметра 320-800 мм.

Известны различные приспособления и устройства для очистки наружной поверхности трубопроводов, которые позволяют очищать наружную поверхность трубопроводов с помощью детонации зарядов, помещенных в ячейки обечайки, охватывающей обрабатываемую трубу [1]. Известно также устройство для очистки наружной поверхности трубопроводов, выполненное в виде гибкой ленты, например, из стали, на внутренней поверхности которой выполнены треугольные зубья [2].

Известно устройство для очистки наружной поверхности трубопроводов, выполненное в виде втулки с размешенными внутри нее пластинами и закрепленными на пластинах проволочными щетками, при этом каждый ряд щеток укреплен на своей пластине, которая в свою очередь укреплена в корпусе [3].

Недостатками известных устройств - рабочих органов очистных машин являются необходимость достаточно сложных и, следовательно, тяжелых приводных устройств и недостаточно эффективная очистка труб.

Известны также устройства для очистки наружной поверхности трубопроводов, содержащие резцы, состоящие из резцедержателей со сменными режущими элементами, соединенными с рычагами, установленными на осях ротора и снабженными опорой на наружную поверхность трубопровода, при этом резцедержатель снабжен регулятором поворота, выполненным в виде кулачка [4], [5].

Недостатком известных устройств является достаточно жесткая кинематическая связь между резцом и опорной поверхностью кулачка, опирающегося на поверхность трубы. Поэтому всегда есть вероятность того, что при попадании кулачка на сварочный шов или на случайную неровность поверхности трубы резцом можно повредить саму трубу, и в этом случае может произойти авария - повреждение целостности трубы.

В качестве прототипа выбрана машина для очистки наружной поверхности трубопроводов, включающая ротор, закрепленные на его осях очистные инструменты с механизмами прижатия к наружной поверхности трубопровода, каждый из которых установлен на валу, снабженном приводным блоком с приводом от шестерни, имеющей внутреннее зацепление с зубчатым колесом, в которой зубчатое колесо выполнено разъемным и неподвижным, а очистные инструменты выполнены съемными и установлены на торцевой поверхности ротора [6].

Недостатком прототипа является сложность устройства и соответственно значительный вес оборудования. Это предопределяет то обстоятельство, что для установки машины на трубу необходимо дополнительно использовать поддерживающее трубу и перемещающее по ней роторное устройство транспортное средство.

Задача изобретения - сократить непроизводительные затраты на ведение ремонтных работ при снятии пленочно-битумного или иного покрытия за счет уменьшения подготовительных работ, обеспечить легкий вес устройства, что позволит проводить ремонтные работы без поддерживающего средства и, следовательно, обеспечить мобильность устройства и удобство производства ремонтных работ в особенности в стесненных условиях ремонта.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для очистки наружной поверхности трубопроводов, включающем каретку для перемещения по очищаемой трубе, на которой смонтировано составное зубчатое колесо, и очистные элементы, согласно изобретению составное зубчатое колесо установлено с возможностью вращения на роликах каретки, на зубчатом колесе установлены по меньшей мере три опоры держателя рабочего инструмента. Держатели рабочего инструмента установлены на опорах шарнирно на одноплечих рычагах, при этом свободные концы всех рычагов охвачены кольцевым подпружиненным тросом, а привод кинематически связан с составным зубчатым колесом.

Поставленная задача решается также и тем, что в качестве рабочего инструмента установлены резцы.

Поставленная задача решается также и тем, что в качестве рабочего инструмента установлены щетки с возможностью свободного осевого вращения, при этом ось вращения щеток смещена относительно оси обрабатываемой трубы.

Поставленная задача решается также и тем, что щетки установлены с возможностью свободного осевого вращения, при этом ось вращения щеток смещена относительно оси симметрии щетки.

Поставленная задача решается также и тем, что в качестве рабочего инструмента установлены торцовые фрезы, при этом ось вращения фрез смещена относительно оси обрабатываем трубы.

Поставленная задача решается также и тем, что держатели инструмента выполнены составными с шарниром, соединяющим обе части, при этом ось шарнира расположена тангенциально к обрабатываемой поверхности, и держатели снабжены устройством регулирования угла установки режущего инструмента.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 - общий вид устройства, смонтированного на очищаемой трубе; на фиг.2 - вид А фиг.1 - вид на составное зубчатое колесо, установленное на роликах суппорта и его привод; на фиг.3 - вид Б фиг.1 - вид на составное зубчатое колесо с держателями инструмента и щетками, на фиг.4 - вид Б фиг.1 - вид на составное зубчатое колесо с держателями инструмента и резцами. На фиг.5 - вид В фиг.1 - общая схема установки каретки на обрабатываемую трубу; на фиг.6 - вид Г фиг.3 - вид на составной регулируемый держатель с установленной в нем щеткой; на фиг.7 - вид Г фиг.3 - вид на составной регулируемый держатель с установленным в нем резцом. На фиг.8 - вид Г фиг.3 - вид на составной регулируемый держатель инструмента с установленной в нем торцевой приводной фрезой. На фиг.9 - вид Г фиг.3 - вид на составной регулируемый держатель инструмента и эксцентрично установленной в нем щеткой.

Устройство для очистки наружной поверхности трубопроводов состоит из каретки 1, установленной сверху обрабатываемой трубы 2. К каретке прикреплены стойки 3, на которых установлена плита 4 с установленными на ней центрирующими роликами 5. Кроме того, на стойках 3 смонтированы опорные 6 и приводные ролики 7, которые опираются на обрабатываемую трубу 2 и обеспечивают перемещение по трубе 2 всего устройства. Для этой цели может быть использован отдельный привод (не показан) или маховик ручного перемещения 8. На каретке 1 установлены опорные ролики 9, на которых установлено с возможностью вращения вокруг собственной оси составное зубчатое колесо 10. Такая конструкция составного зубчатого колеса позволяет надеть его на обрабатываемую трубу не с торца, а в любом месте, при этом опорные ролики 9 позволяют составному зубчатому колесу совершать вращение вокруг собственной оси и тем самым передавать энергию закрепленному на нем режущему инструменту. Части зубчатого колеса 10 скреплены между собой любым известным способом, например пластинами 11 и болтами (не показаны). Зубчатое колесо 10 с помощью цепи 12 кинематически соединено с приводным зубчатым колесом 13, которое известным способом соединено с источником энергии, например электродвигателем 14. Для зубчатого колеса большого размера используют цепь 12 и натяжные ролики 15. Для небольших размеров допускается непосредственное соединение зубчатого колеса 10 с приводным зубчатым колесом 13. На зубчатом колесе 10 установлены по меньшей мере три опоры держателя рабочего инструмента 16. На фигурах 3-4 показано четыре опоры 16, но может быть и другое количество - от трех и выше.

Держатели 17 выполнены в виде одноплечих рычагов 18 и шарниром надеты на опоры держателя 16 с возможностью поворота вокруг опоры.

На другом конце рычага 18 укреплена бобышка 19 с желобом, в котором проложен трос 20 с пружиной 21, замыкающей его в кольцо. Этим тросом режущие инструменты прижимаются к обрабатываемой трубе 2. Более того, шарнирное крепление инструментов на резцедержателях и прижим инструмента к обрабатываемой поверхности с помощью кольцевого подпружиненного троса позволяют стабильно работать инструменту даже при установке зубчатого колеса 10 со значительным эксцентриситетом.

На держателях могут быть установлены торцовые металлические щетки 23. При этом щетки могут быть установлены с возможностью свободного вращения или с приводом вращения (не показан). На держателях 17 могут быть также установлены резцы 24. На держателях 17 могут быть также установлены фрезы 25. Фрезы должны быть обеспечены приводом, чтобы обеспечить скорость резания.

Держатели 17 могут быть выполнены составными из двух частей, соединенных шарниром 26, соединяющим обе части, при этом ось шарнира расположена тангенциально к обрабатываемой поверхности, и держатели снабжены устройством 27 регулирования угла ω положения режущего инструмента. Устройство регулирования 27 в простейшем случае может быть выполнено в виде винтового регулятора.

Устройство работает следующим образом. Каретку 1 надевают на обрабатываемую трубу 2 в любом месте. Затем надевают части составного зубчатого колеса 10 и монтируют их на ролики 9 с возможностью свободного вращения. После этого части составного зубчатого колеса окончательно закрепляют между собой и монтируют на опорах держателя инструмента 9 необходимые рабочие инструменты - щетки, резцы или фрезы. Затем с помощью цепи 12 и натяжных роликов 15 готовят привод зубчатого колеса 10. Затем надевают натяжной трос 20 и замыкают его натяжной пружиной 21. Степень натяжения пружины 21 определяют, исходя из требуемого усилия прижатия рабочего инструмента. При необходимости после начала работы эту степень натяжения можно отрегулировать.

Левую плиту 4 со стойками 3 располагают вдоль обрабатываемой трубы и устанавливают опорные 5 и 6 и приводные 7 ролики на обрабатываемую трубу.

При необходимости настраивают угол наклона режущего инструмента ω. Особенно это актуально при использовании вращающегося режущего инструмента, например фрез 25 или металлических щеток 23. Поскольку от угла установки инструмента зависит эффективность работы вращающегося инструмента, используя этот угол, можно добиться использования самовращающегося инструмента.

Следует отметить, что конструктивное исполнение кольцевого натяжного троса 20 позволяет с одной стороны обеспечить прижим инструмента, поворачивая его вокруг оси держателя инструмента 9, а с другой, обеспечивая натяжение инструмента при повороте его в составном регулируемом держателе.

После окончания монтажа включают электропривод 14 устройства. Зубчатое колесо 10 начинает вращаться и приводит в движение режущие инструменты, заставляя их перемещаться тангенциально относительно поверхности обрабатываемой трубы 2. Если щетки 23 установлены со смещением относительно центра трубы и повернуты на угол ω=12-15°, щетки начинают вращаться относительно собственной оси. Щетки 23 могут быть установлены со смещением относительно собственной оси симметрии. В этом случае при вращении щеток происходит расширение зоны обработки, и траектория резания каждой проволоки имеет сложный вид, при этом щетка меньше засаливается. Если используют фрезы 25, то дополнительно включают привод вращения фрезы (не показан). После нескольких оборотов составного зубчатого колеса 10 и достижения требуемой чистоты обработки поверхности трубы 2 все устройство с помощью приводных роликов 7 начинают перемещать вдоль обрабатываемой трубы. Приводные ролики 7 приводят во вращение с помощью рукоятки-маховика 8 вручную или с помощью электропривода (не показан).

После окончания обработки трубы и полной ее очистки устройство разбирают в обратной последовательности: вначале разъединяют кольцевой трос 20, затем снимают режущие инструменты, и, наконец, разъединяют составное зубчатое колесо 10. После этого каретка 1 может быть легко снята с трубы и использована в другом месте.

Преимущества заявляемого устройства состоят в простоте его конструкции и его небольшом весе, что позволяет использовать его при очистке трубопроводов при ремонте в труднодоступных и не поддающихся механизации местах. Кроме того, это устройство легко и просто переналаживается на различные режущие инструменты в зависимости от вида обрабатываемой трубы. И, наконец, одно из главных преимуществ - использование в качестве средства для прижатия режущего инструмента к трубе кольцевого подпружиненного троса позволяет отслеживать все неровности поверхности трубы и избежать ее разрушения при овальности и погнутости. Устройство изготовлено, испытано и используется с июня месяца 2001 года в ОАО “Могилевгазстрой”.

Источники информации

1. Патент Великобритании №2031548, кл. В 08 В 9/02, опубл. 23.04.80.

2. Патент Великобритании №2194613, кл. В 08 В 9/02, опубл. 09.03.88.

3. Патент Швейцарии №664099, кл. В 08 В 9/02, опубл. 15.02.88.

4. Патент Российской Федерации №2163172, кл. В 09 В 9/023, опубл. 20.02.01.

5. Патент Российской Федерации №2165805, кл. В 09 В 9/023, опубл. 27.04.01.

6. Патент Российской Федерации №2165806, кл. В 09 В 9/023, опубл. 27.04.01 (прототип).

1. Устройство для очистки наружной поверхности трубопроводов, включающее каретку для перемещения по очищаемой трубе, на которой смонтированы привод, составное зубчатое колесо, и очистные элементы, отличающееся тем, что составное зубчатое колесо установлено с возможностью вращения на роликах каретки, на зубчатом колесе установлены по меньшей мере три опоры держателя рабочего инструмента, держатели рабочего инструмента установлены на опорах шарнирно на одноплечих рычагах, при этом свободные концы всех рычагов охвачены кольцевым подпружиненным тросом, а привод кинематически связан с составным зубчатым колесом.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве рабочего инструмента установлены резцы.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве рабочего инструмента установлены щетки с возможностью свободного осевого вращения, при этом ось вращения щеток смещена относительно оси обрабатываемой трубы.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что щетки установлены с возможностью свободного осевого вращения, при этом ось вращения щеток смещена относительно оси симметрии щетки.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве рабочего инструмента установлены торцевые фрезы с возможностью осевого вращения, при этом ось вращения фрез смещена относительно оси обрабатываемой трубы.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что держатели инструмента выполнены составными с шарниром, соединяющим обе части, при этом ось шарнира расположена тангенциально к обрабатываемой поверхности и держатели снабжены устройством регулирования угла установки режущего инструмента.