Устройство для подачи воздуха на внутреннюю поверхность цилиндрического изделия

Изобретение относится к оборудованию для сушки внутренних поверхностей полых цилиндрических деталей в процессах их изготовления или ремонта и направлено на повышение качества сушки этих поверхностей. Устройство включает средство для обеспечения циркуляции воздуха, основание, расположенную на основании подвижную опору для изделия и закрепленную неподвижно на основании полую воздухонаправляющую рабочую головку. Средство обеспечения циркуляции воздуха выполнено как создающее разрежение в рабочей головке, боковая поверхность рабочей головки выполнена в форме обрабатываемой поверхности, а ее полость посредством отверстия, выполненного в основании, сообщена со средством, создающим разрежение. Опора выполнена в виде кольца с выступом и установлена на основании с возможностью вращения, а боковая поверхность рабочей головки выполнена с двумя рядом расположенными продольными углублениями, стенки которых образуют продольный выступ, причем одно из углублений сообщено с полостью рабочей головки посредством окна, выполненного в его стенке, и снабжено двумя уплотнительными козырьками, а отношение площади его окна к площади отверстия основания может быть выбрано из интервала от 0,4 до 0,6. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к оборудованию для очистки полых цилиндрических деталей типа соединительных муфт для труб и может быть использовано в процессах изготовления этих изделий или при их ремонте в целях повторного использования.

Подача воздуха на внутреннюю поверхность полых цилиндрических изделий с целью просушивания является заключительной операцией технологического цикла очистки, проводимой после механической, химической или иной обработки. Эта операция направлена на то, чтобы удалить с поверхности полости остатки влаги вместе с мельчайшими твердыми частицами и подготовить ее к последующим контрольно-измерительным операциям и к нанесению консервирующего или технологического покрытия.

Известно устройство для подачи воздуха на поверхность полого цилиндрического изделия, включающее воздушную камеру сушки, через которую проходит шаговый транспортер с установленными на нем изделиями (Авторское свидетельство СССР № 835533, кл. В 08 В 9/00, 07.06.1981 г). Устройство характеризуется сложной конструкцией и, следовательно, высокими расходами при его изготовлении и эксплуатации. Оно предназначено для обработки деталей сложной формы и не обеспечивает качественную очистку и просушивание внутренних полостей деталей типа резьбовых соединительных муфт.

Известно устройство для сушки полых изделий, в котором для сушки полости изделия применяют струю горячего воздуха (Авторское свидетельство СССР № 1532101, кл. В 08 В 9/02, 30.12.1989 г). Однако это устройство не может обеспечить полного удаления остатков влаги и твердых частиц с резьбовой поверхности, т.к. они, вследствие сравнительно небольшой скорости струи воздуха, могут сохраняться в мелких неровностях поверхности полости.

Наиболее близким аналогом изобретения является устройство для подачи воздуха на внутреннюю поверхность полого цилиндрического изделия, входящее в состав агрегата для мойки и консервации полых цилиндрических изделий, которое включает выполненное в виде ветилятора средство для обеспечения циркуляции воздуха, основание, расположенную на основании подвижную опору для изделия и, закрепленную неподвижно на основании, полую воздухонаправляющую головку (Авторское свидетельство СССР № 1600863, кл. В 08 В 9/02, 23.10.90 г).

В этом устройстве струи воздуха обдувают и высушивают выступающие части поверхности полости изделия (например, выступающие элементы внутренней резьбы), но не высушивают надежно впадины (например, канавки резьбы), имеющиеся на этой поверхности. Струи воздуха движутся относительно поверхности изделия медленно и поэтому не могут полностью удалить из впадин мелкие твердые частицы. Такие недостатки не дают возможности строго соблюсти требования последующих стадий технологии, например в процессе последующих операций качественно нанести на резьбу покрытие.

Техническим результатом данного изобретения является повышение качества сушки изделий за счет направления струй воздуха с большой скоростью вдоль неровностей, имеющихся на поверхности полости, и гарантированного удаления за счет этого следов влаги и других посторонних веществ с этой поверхности.

Указанный технический результат в устройстве для подачи воздуха на внутреннюю поверхность полого цилиндрического изделия, включающем средство для обеспечения циркуляции воздуха, основание, расположенную на основании подвижную опору для изделия и, закрепленную неподвижно на основании, полую воздухонаправляющую рабочую головку, достигается за счет того, что средство обеспечения циркуляции воздуха выполнено как создающее разрежение в рабочей головке, боковая поверхность рабочей головки выполнена в форме обрабатываемой поверхности, а ее полость посредством отверстия, выполненного в основании, сообщена со средством, создающим разрежение, при этом опора выполнена в виде кольца с выступом и установлена на основании с возможностью вращения, а боковая поверхность рабочей головки выполнена с двумя рядом расположенными продольными углублениями, стенки которых образуют продольный выступ, причем одно из углублений сообщено с полостью рабочей головки посредством окна, выполненного в его стенке, и снабжено двумя уплотнительными козырьками, а отношение площади его окна к площади отверстия основания может быть выбрано из интервала от 0,4 до 0,6.

В частном случае выполнения изобретения высота окна может составлять 0,85-0,95 от высоты головки.

Дальнейшим развитием изобретения является частный случай, когда опора для изделия снабжена кольцевой уплотнительной прокладкой из эластичного материала.

В частном случае выполнения устройства боковая поверхность рабочей головки может быть снабжена ворсинками.

В другом частном случае выполнения устройства боковая поверхность рабочей головки может быть покрыта слоем мягкого пористого полимерного материала.

В последнем из перечисленных вариантов конструктивного выполнения устройства на слое мягкого пористого полимерного материала могут быть выполнены кольцевые или винтовые канавки.

Сущность изобретения поясняется следующими чертежами.

Фиг.1. Общий вид устройства, продольный разрез.

Фиг.2. То же, вид сверху, разрез А-А на фиг.1.

Фиг.3. То же, продольный разрез Б-Б на фиг.2.

Фиг.4. Фрагмент рабочей головки, узел N на фиг.2.

Фиг.5. Выполнение боковой поверхности рабочей головки с ворсинками.

Фиг.6. Выполнение боковой поверхности рабочей головки со слоем мягкого, пористого полимерного материала.

Фиг.7. Выполнение в слое материала кольцевых или винтовых канавок.

Устройство для подачи воздуха на внутреннюю поверхность полого цилиндрического изделия включает основание 1 в виде фланца трубы, на котором расположена опора 2 для изделия, выполненная в виде кольца с кольцевым выступом (буртиком) 3 в верхней его части. Внутренний диаметр выступа соответствует наружному диаметру торцевой части обрабатываемого изделия 4, например соединительной муфты для насосно-компрессорных труб. На основании 1 неподвижно закреплена полая рабочая головка 5. Боковая поверхность головки 5 выполнена в форме обрабатываемого изделия, т.е. в виде усеченного конуса. Опора 2 для изделия установлена на рабочей головке 5 с возможностью вращения от привода (на чертежах не показан) относительно геометрической оси головки 5. Форма наружной поверхности рабочей головки 5 и соотношение ее наружных размеров обеспечивают возможность установки изделия 4 на опоре 2 с зазором S относительно наружной поверхности рабочей головки 5. Величина зазора S может быть выбрана из интервала 0,01-0,02 от величины диаметра D рабочей головки 5 (в случае конической формы головки за ее диаметр следует принять диаметр нижнего основания конуса). Полость рабочей головки 5 сообщена с устройством, создающим разряжение (на чертежах не показано) посредством отверстия 6, выполненного в основании 1. В качестве устройства, создающего разряжение, может быть использован обычный бытовой пылесос, вакуумный насос или электровентилятор. Рабочая головка 5 имеет снаружи два продольных углубления 7 и 8. Углубление 7 снабжено расположенными сверху и снизу уплотнительными козырьками соответственно 9 и 10. В стенке углубления 7 выполнено окно 11. В опоре 2 выполнены радиальные отверстия 12. Стенки углубления 7 и 8 образуют продольный выступ 13.

Для обеспечения большей устойчивости и предупреждения вибраций опора 2 снабжена уплотнительной прокладкой 14, выполненной из эластичного материала.

Устройство для подачи воздуха на внутреннюю поверхность полых цилиндрических изделий работает следующим образом. Изделие 4 (например, соединительную муфту для труб) устанавливают на прокладку 14 в опоре 2 так, чтобы между боковой поверхностью рабочей головки 5 и стенкой полости изделия 4 по периметру поперечного сечения рабочей головки 5, за исключением участков, соответствующих углублениям 7 и 8, обеспечивался равномерный радиальный зазор S, а между выступом 13 рабочей головки 5 и стенкой полости изделия обеспечивался зазор F (см. фиг.4). Поверхность стенок углубления 7, обрабатываемая поверхность изделия 4 и козырьки 9 и 10 образуют полость Р, которая сообщается с полостью рабочей головки 5 посредством окна 11, расположенного вдоль головки 5. При этом углубление 8, расположенное на поверхности рабочей головки 5, образует со стенкой полости изделия 4 полость Q, которая в верхней своей части непосредственно сообщается с атмосферой, а в нижней части сообщается с атмосферой посредством радиальных отверстий 12, выполненных в опоре 2. Между выступом 13 рабочей головки 5 и поверхностью полости изделия 4 обеспечивается радиальный зазор F (см. фиг.4). После установки изделия 4 в опоре 2 включают средство, создающее разрежение в рабочей головке, и одновременно включают привод, обеспечивающий вращение опоры 2 с изделием 4. В результате отсоса воздуха из полости головки 5 в ней создается разрежение, вызывающее перетекание в нее воздуха из полости Р. Таким образом создается разрежение и в полости Р. Этому способствуют уплотнительные козырьки 9 и 10, которые предотвращают нежелательный подсос воздуха в полость Р непосредственно из атмосферы. Поскольку в полости Q, которая сообщается с атмосферой, существует атмосферное (или, точнее, близкое к атмосферному) давление, воздух перетекает из полости Q в полость Р через зазор F. Сужение зазора между головкой 5 и стенкой полости изделия 4 в месте вершины выступа 13 (см. фиг.2 и 4) приводит к увеличению скорости потока воздуха. Благодаря высокой скорости потока воздуха в зазоре F и направлению этого потока вдоль витков резьбы, имеющихся на поверхности полости изделия 4, остатки влаги и мелкие твердые частицы удаляются с этой поверхности и отводятся сначала через окно 11 в стенке головки 5, а затем через отверстие 6 в основании 1. Вследствие вращения изделия 4 относительно головки 5 зазор F перемещается относительно внутренней поверхности изделия 4, и, таким образом, осуществляется сушка и очистка внутренней поверхности изделия 4 по всему периметру его полости.

Для достижения технического результата изобретения необходимо, чтобы отношение площади окна 11, выполненного в стенке углубления 7, к площади отверстия 6, выполненного в основании 1, находилось в интервале 0,4-0,6. В случае выбора указанного отношения площадей менее 0,4 понижается перепад давлений воздуха между полостью Р и полостью головки 5, что замедляет процесс сушки полости изделия 4. В случае выбора отношения указанных площадей выше 0,6 существенно ослабляется стенка головки 5 в том месте, где расположено окно 11. Это приводит к снижению жесткости головки и может послужить причиной ее поломки.

Рекомендованный интервал значений отношений высоты окна 11 к высоте головки 5 от 0,85 до 0,95 (на фиг.1 эти высоты обозначены h_o и h_r) выбран с учетом следующих обстоятельств. Выход за нижний предел, т.е. использование отношений указанных высот ниже 0,85, приводит к неоправданному утяжелению конструкции, т.к. головка 5 становится нерационально большого размера по высоте. Выход за верхний предел интервала, т.е. использование отношений указанных высот более 0,95, снижает конструктивную прочность головки 5, т.к. участки стенки головки 5, расположенные выше и ниже окна 11, играют роль ребер жесткости. Во всех случаях следует выполнять окно 11 высотой, превышающей длину резьбового участка изделия 4.

В вариантах выполнения устройства боковая поверхность рабочей головки может быть снабжена ворсинками 15, например, из капроновой нити или покрыта слоем 16 мягкого пористого полимерного материала типа поролона, предназначенными для контакта со стенками полости изделия 4. Слой мягкого пористого полимерного материала может иметь на поверхности, обращенной к изделию, кольцевые или винтовые канавки 17. Под термином "боковая поверхность рабочей головки" здесь следует понимать ту часть наружной поверхности рабочей головки 5, которая образует зазоры S и F со стенкой полости изделия 4, иными словами, поверхности продольных углублений 7 и 8 ни ворсинками, ни слоем мягкого пористого полимерного материала не покрываются.

Снабжение боковой поверхности рабочей головки 5 ворсинками 15 помогает отделить от внутренней поверхности изделия 4 приставшие к ней мелкие капли воды и твердые частицы, что дополнительно улучшает качество обработки. Головка 5 в этом случае дополнительно выполняет функцию щетки.

Положительный эффект также обеспечивает наличие на боковой поверхности рабочей головки 5 слоя 16, выполненного из мягкого пористого полимерного материала. В этом случае легко отделяются прилипшие к поверхности изделия 4 мелкие твердые частицы и одновременно уменьшается нежелательный подсос воздуха из атмосферы через зазор S в полость Р, что ускоряет поток воздуха в зазоре F и дополнительно улучшает результат процесса очистки. Наличие винтовых канавок 17 на полимерном слое 16, покрывающем боковую поверхность головки 5, обеспечивает воздействие на находящиеся в полости изделия 4 частицы в осевом направлении, что дополнительно облегчает удаление этих частиц с поверхности изделия.

Был изготовлен опытный образец устройства. За основу приняли следующие геометрические характеристики. Отношение площади окна 11 углубления 7 к площади отверстия 6 основания 1 составляло 0,5. Высота ho окна 11 составляла 0,9 от высоты h_г. В качестве средства, создающего разрежение в рабочей головке, использовали бытовой пылесос "Ракета".

Пользуясь опытным образцом устройства, провели серию испытаний. В результате обработки 20 соединительных муфт нефтяного сортамента установили, что при скорости вращения опоры 30-35 об/мин с резьбовой поверхности муфт за 2,0-2,5 минуты следы влаги и посторонние мелкие частицы удалялись в такой степени, что это позволяло производить дальнейшие технологические операции.

Для сравнения 20 муфт нефтяного сортамента обрабатывали, создавая циркуляцию воздуха с помощью воздушной струи, поступающей из выходного патрубка пылесоса "Ракета". Предварительно фильтр пылесоса был удален, и пылесос использовался как нагнетательный воздушный насос. Муфты устанавливали на сухую и чистую опору. Выходной патрубок пылесоса находился на расстоянии 30 см от торца муфты. Даже 30-минутная обработка в таких условиях, максимально приближенных к условиям обработки в устройстве-прототипе, не позволила избавиться от следов влаги и мельчайших посторонних частиц на поверхности резьбы муфт.

Таким образом, экспериментально показано, что предлагаемое изобретение обеспечивает достижение указанного выше технического результата.

1. Устройство для подачи воздуха на внутреннюю поверхность полого цилиндрического изделия, включающее средство для обеспечения циркуляции воздуха, основание, расположенную на основании подвижную опору для изделия и закрепленную неподвижно на основании полую воздухонаправляющую рабочую головку, отличающееся тем, что средство обеспечения циркуляции воздуха выполнено как создающее разрежение в рабочей головке, боковая поверхность рабочей головки выполнена в форме обрабатываемой поверхности, а ее полость посредством отверстия, выполненного в основании, сообщена со средством, создающим разрежение, при этом опора выполнена в виде кольца с выступом и установлена на основании с возможностью вращения, а боковая поверхность рабочей головки выполнена с двумя рядом расположенными продольными углублениями, стенки которых образуют продольный выступ, причем одно из углублений сообщено с полостью рабочей головки посредством окна, выполненного в его стенке, и снабжено двумя уплотнительными козырьками, а отношение площади его окна к площади отверстия основания может быть выбрано из интервала от 0,4 до 0,6.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что высота окна составляет 0,85-0,95 высоты головки.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что опора снабжена кольцевой уплотнительной прокладкой из эластичного материала.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что боковая поверхность рабочей головки снабжена ворсинками.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что боковая поверхность рабочей головки покрыта слоем мягкого пористого полимерного материала.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что в слое материала выполнены кольцевые или винтовые канавки.