Универсальная машина для чистки трубопроводов

 

Изобретение относится к универсальным машинам для чистки труб коммунального хозяйства, средствам малой механизации на строительно-эксплуатационных участках, фермерских хозяйствах. Техническим результатом данного изобретения является повышение эффективности процесса очистки труб за счет пульсирующего характера вращательного движения и регулируемости параметров, упрощение конструкции, расширение функциональных возможностей. Универсальная машина для чистки трубопроводов имеет пробивной гибкий вал, захватное приспособление, приводной механизм, выполненный в виде импульсного вариатора. Последний состоит из преобразующего циклового механизма с регулируемой величиной ведущего кривошипа и клинового механизма свободного хода. Механизм свободного хода содержит эксцентрик и два подпружиненных клина, расположенных в клиновых полостях между эксцентриком и ведомой обоймой. На клиньях выполнены пазы управления, в которые входит кулиса управления, установленная на валике управления, расположенном в отверстии эксцентрика, выведенном за корпус вариатора. Захватное приспособление расположено на ведомой обойме клинового механизма свободного хода и содержит зажим для гибкого вала и исполнительных агрегатов. 11 ил.

Изобретение относится к универсальным машинам для чистки трубопроводов, например, коммунального хозяйства, также средствам малой механизации для строительно-эксплуатационных участков, в сельских приусадебных хозяйствах.

Известны устройства для очистки канализационных трубопроводов (А.С. 1538935, B 08 В 9/02, Е 03 F 9/00).

Указанные устройства имеют в своем составе пробивные элементы и захватное приспособление в виде цангового зажима, но не осуществляют циклическое неравномерное движение ведомого вала, что снижает эффективность очистки, а также параметры процесса не регулируются, что значительно ограничивает возможность применения устройства, кроме того, нет возможности использовать привод для других целей, как, например, поднятия тяжестей, ремонтных работ, нарезки резьбы, перемешивания раствора и т.п.

Известны также устройства для очистки труб (А.С. 365442, E 03 F 9/00, В 08 В 9/04, БИ N 6 от 08.01.73), в состав которых входит пробивной гибкий вал, захватное приспособление, а пробивка в которых осуществляется при помощи возвратно-поступательного движения поршня цилиндра. Эффективность таких устройств значительно ниже с одной стороны из-за возвратно-поступательного движения, с другой - двойного преобразования энергии механической в энергию жидкости и обратно, что снижает коэффициент полезного действия, повышает требования к сопрягаемым поверхностям (гидроаппаратура), что, в свою очередь, повышает стоимость. Устройства имеют значительные габариты и не являются универсальными.

В качестве прототипа выбрано устройство для очистки трубопроводов (А.С. 684107, Мкл², E 03 F 7/08, БИ N 33 от 05.09.79), содержащее пробивной гибкий вал, захватное приспособление, приводной механизм, состоящий из толкающего механизма в виде шарнирного многозвенника, состоящего из звена захвата, установленного с возможностью возвратно-поступательного движения и звена, совершающего плоскопараллельное движение и приводного двигателя.

Такое выполнение предотвращает заклинивание, однако линейное перемещение с одной стороны без вращательного менее эффективно при очистке труб, с другой - устройства ударного действия имеют пониженную долговечность, более высокую металлоемкость. Параметры устройства не регулируются, и само устройство не является универсальным, т.е. не может быть использовано для других целей.

Техническим результатом данного изобретения является повышение эффективности процесса очистки труб за счет пульсирующего характера вращательного движения и регулируемости параметров, упрощения конструкции, расширения функциональных возможностей.

Для получения технического результата в универсальной машине для чистки трубопроводов, имеющей пробивной гибкий вал, захватное приспособление, приводной двигатель и приводной механизм, который выполнен в виде импульсного вариатора, состоящего из преобразующего циклового механизма с регулируемой величиной ведущего кривошипа и клинового механизма свободного хода, содержащего эксцентрик и два подпружиненных клина, расположенных в клиновых полостях между эксцентриком и ведомой обоймой, а на клиньях выполнены пазы управления, в которые входит кулиса управления, установленная на валике управления, расположенном в отверстии эксцентрика, выведенном за корпус вариатора, а захватное приспособление расположено на ведомой обойме клинового механизма свободного хода и содержит зажим для гибкого вала и исполнительных агрегатов.

Такое выполнение позволило с помощью изменения длины кривошипа регулировать при работе амплитуду колебаний преобразующего механизма от нулевого значения до максимального, а клиновой механизм свободного хода, имеющий высокую нагрузочную способность и служащий для преобразования колебательного движения в однонаправленное, за счет перемещения клиньев с помощью кулисы и управляющего валика имеет возможность работать в трех режимах: вращение в одну сторону (включен клин с одной стороны), вращение в противоположную сторону (включен клин с противоположной стороны), колебания (включены оба клина одновременно).

Таким образом, имеется возможность при сохранении пульсирующего характера движения регулировать параметры по величине и направлению. Пульсирующий характер движения повышает эффективность процесса очистки, а бесступенчатое регулирование позволяет подобрать рациональные параметры. Причем движение ведомого вала может быть полностью остановлено при работающем приводном двигателе. Отсутствие коробок передач, синхронизаторов, муфт сцепления значительно упрощает конструкцию. Возможность регулировки в широких пределах, реверса и колебательного режима работы сделало машину универсальной, т.к. большое количество устройств может использовать характеристики рабочего диапазона, причем пульсирующий характер движения для большинства не только не ухудшает качественные характеристики, но в ряде случаев улучшает их. К ведомому валу может быть подсоединен бак бетономешалки, барабан лебедки, приспособления для нарезания резьбы, бур, фреза, пила, выполненные как отдельные модули машины. Указанные устройства широко используются в коммунальных хозяйствах, на стройплощадках, в фермерских хозяйствах как средства малой механизации.

Машина может использовать как автономный двигатель внутреннего сгорания, так и электродвигатель, а также навешиваться на вал отбора мощности трактора или минитрактора, что значительно расширяет возможности устройства, придавая ему самоходные свойства. Это может значительно повысить эффективность чистки труб, т. к. подача будет осуществляться с помощью самоходной части. Собственно минитрактор или трактор такие функции выполнить не может, т.е. стандартные валы отбора мощности имеют с одной стороны достаточно высокие скорости вращения, не пригодные для процессов чистки труб, кроме того, отсутствуют возможности их настройки на рациональные скорости вращения, которые являются относительно равномерными. Таким образом, введение импульсного вариатора делает машину более эффективной и универсальной, расширяет функциональные возможности при значительном снижении себестоимости и металлоемкости.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "Новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "Изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана универсальная машина для чистки трубопроводов в компоновке на тележке, на фиг. 2 - в компоновке на минитракторе при работе от вала отбора мощности, на фиг. 3 показан разрез импульсного вариатора, на фиг. 4 - разрез по А-А фиг. 3 клинового механизма свободного хода, на фиг. 5 - разрез по Б-Б фиг. 3, на фиг. 6 - разрез захватного приспособления с установленным гибким пробивным валом, на фиг. 7 - разрез захватного приспособления с универсальным зажимом для установки плашки для нарезания резьбы, на фиг. 8 - разрез захватного приспособления с универсальной компенсирующей муфтой для подсоединения рабочих машин, на фиг. 9 - компоновка машины при нарезании резьбы, на фиг. 10 - компоновка машины с фрезой и циркулярной пилой, на фиг. 11 - компоновка машины с механизмом свободного хода обратного действия для устройств с активным моментом сопротивления, например при подъеме тяжестей.

Универсальная машина для чистки трубопроводов (фиг. 1) имеет пробивной гибкий вал 1, захватное приспособление 2, приводной механизм, который выполнен в виде импульсного вариатора 3, соединенного с приводным двигателем 4. Импульсный вариатор 3 с приводным двигателем 4 может быть установлен на тележку 5 или быть установленным на вал отбора мощности минитрактора 6 (фиг. 2).

Импульсный вариатор 3 (фиг. 3, фиг. 5), состоящий из преобразующего циклового механизма с регулируемой величиной ведущего кривошипа, который может быть выполнен, например, в виде четырехзвенника, кривошип 7 которого имеет регулируемую величину от оси ведущего вала 8. В состав преобразующего механизма входит регулирующий механизм кривошипа 7, состоящий, например, из клиноплунжерного механизма 9, кольца 10, шатуна четырехзвенника 11 и коромысла 12, связанного жестко с эксцентриком 13 клинового механизма свободного хода, содержащего в клиновых полостях между эксцентриком 13 и ведомой обоймой 14 (фиг. 4) два подпружиненных клина 15, на которых выполнены пазы управления 16, а в них входит кулиса управления 17, связанная с валиком управления 18, установленным в отверстии эксцентрика 13, и выведенном за корпус вариатора 3. На выведенном конце валика управления 18 установлена рукоятка управления реверсом 19.

Клиноплунжерный механизм 9 состоит из двух плунжеров 20, расположенных в радиальных отверстиях ведущего вала 8 и опирающихся наклонными поверхностями на противоположные наклонные поверхности клина 21, расположенного в осевом отверстии ведущего вала 8 с возможностью осевого перемещения, а вторые торцовые поверхности плунжеров 20 опираются на плоские поверхности 22 внутренней полости кольца 10.

Захватное приспособление 2 расположено на ведомой обойме 14 механизма свободного хода и комплектуется универсальным зажимом для гибкого вала 23 (фиг. 6), приспособлением для установки плашки 24 (фиг. 7), упруго-компенсирующей муфтой 25 (фиг. 8) для подсоединения исполнительных устройств. При нарезании резьбы на захватное приспособление 2 устанавливается приспособление 24 с плашкой, а труба 26 (фиг. 9) устанавливается в приспособлении 27, имеющем общую ось с захватным приспособлением 2. При соединении с другими агрегатами, имеющими пассивные моменты сопротивления (бак бетономешалки, фреза, пила) на захватное приспособление 2 устанавливается компенсирующая муфта 25, с помощью которой присоединяется агрегат 28 (фиг. 10). При присоединении агрегатов с активным моментом сопротивления на захватное приспособление 2 устанавливается дополнительный (корпусной) механизм свободного хода 29 (фиг. 11), имеющий ориентацию при замыкании на корпус, противоположную направлению вращения захватного приспособления 2.

Универсальная машина для чистки труб (фиг. 1, фиг. 2) работает следующим образом.

Гибкий вал 1 одним своим концом вставляется в захватное приспособление 2 (фиг. 6), другой конец через направляющую трубу вводится в колодец и прочищаемую трубу до засоренного участка. Импульсный вариатор 3 с приводным двигателем 4 размещен на тележке 5 (фиг. 1) или на минитракторе 6 (фиг. 2). Ведущий вал 8 импульсного вариатора 3, связанный с валом приводного двигателя 4, начинает совершать вращательное движение (фиг. 1) или с валом отбора мощности минитрактора (фиг. 2). Ведущий кривошип 7 преобразующего механизма импульсного вариатора (фиг. 3) так же начинает совершать вращательное движение с частотой ведущего вала 8. Это вращение через клиноплунжерный механизм 9, кольцо 10, шатун 11 преобразуется в колебательное движение коромысла 12 четырехзвенника. Величина эксцентриситета (е) равна размеру ведущего кривошипа 7. При соосном расположении кольца 10 величина эксцентриситета (е), следовательно, кривошипа 7 равна нулю, и четырехзвенник превращается в треугольник, и коромысло 12 в этом случае будет неподвижно при вращении ведущего вала 8. Изменение эксцентриситета (е) осуществляется с помощью клиноплунжерного механизма 9. Перемещение клина 21 в осевом направлении приводит к перемещению двух плунжеров 20 в радиальном направлении, которые своими торцовыми поверхностями воздействуют на плоские поверхности полости кольца 10 и смещают его ось относительно оси ведущего вала 8, изменяя эксцентриситет (е). Фиксированное положение клина 21 соответствует фиксированному положению эксцентриситета (е). Настройка эксцентриситета (е), а следовательно, и амплитуды колебания коромысла 12 осуществляется бесступенчато и как при вращении ведущего вала 8, так и во время остановки. Колебания коромысла передаются эксцентрику 13 клинового механизма свободного хода, в клиновых полостях которого между эксцентриком 13 и ведомой обоймой 14 установлены два подпружиненных клина 15, которые с помощью пазов управления 16, кулисы 17, валика управления 18 и рукоятки реверса 19 вводятся или выводятся из контакта с рабочими поверхностями эксцентрика 13 и ведомой обоймы 14. Если введен нижний клин 15 (фиг. 4), а верхний выведен, вращение осуществляется против часовой стрелки (фиг. 4), если введен верхний клин 15, а нижний выведен, - по часовой стрелке, если введены оба клина 15, ведомая обойма 14 будет совершать колебательное движение с частотой колебаний эксцентрика 13. Таким образом, ведомая обойма может совершать пульсирующее вращательное движение в обе стороны и совершать колебательное движение, причем параметры вращательного и колебательного движений могут бесступенчато изменяться на ходу, позволяя подобрать рациональные режимы работы или остановить вращение ведомой обоймы 14 без отсоединения двигателя при его работе.

Через захватное устройство 2 осуществляется передача вращения на гибкий вал 1, хвостовик которого осуществляет чистку трубы (фиг. 1). Подача гибкого вала 1 при установке на тележку 5 осуществляется вручную. При наличии ходовой части (при установке на вал отбора мощности минитрактора фиг. 2) подача может осуществляться с помощью самоходного средства.

Пульсирующий характер вращения или колебания гибкого вала 1 повышают эффективность чистки.

Возможности четырехзвенника ограничены в большинстве случаев диапазоном (0 - 0.8) ω_вх , где ω_вх - частота вращения ведущего вала 8 (фиг. 3). Учитывая достаточно широкий рабочий диапазон бесступенчатого регулирования, к универсальной машине для чистки труб может быть подсоединен достаточно широкий класс устройств. Выбрав с помощью настройки клиноплунжерного механизма 9 и рукоятки реверса 19 требуемый рабочий режим, отсоединив гибкий вал 1, на захватное устройство 2 может быть установлено приспособление для нарезания резьбы 21 (фиг. 7, фиг. 9) с плашкой. Зажав трубу в приспособлении 27, сцентрировав оси захватного устройства и трубы, производя первоначально давление в направлении оси для осуществления врезания, выполняется нарезание резьбы на хвостовик трубы.

Установив на захватном устройстве 2 (фиг. 8) компенсирующую муфту 25 и подсоединив требуемое устройство с пассивным моментом сопротивления (бак для перемешивания бетона, фрезу, пилу и т.п.), машина настраивается на требуемый режим работы (фиг. 10). При наличии активного момента сопротивления, например при поднятии тяжестей, на захватное устройство 2 (фиг. 11) устанавливается дополнительный корпусной механизм свободного хода 25, который ориентирован на включение в сторону, противоположную вращению захватного устройства, а его наружная обойма жестко связана с корпусом приводного механизма 3. На выходной вал корпусного механизма свободного хода 25 устанавливается компенсирующая муфта 25, с помощью которой присоединяется, например, барабан лебедки. При подъеме и опускании тяжестей с определенными режимами во время свободного хода клинового механизма вариатора (фиг. 4) момент сопротивления может заставить ведомую обойму 14 и захватное приспособление 2 (фиг. 3) двигаться в противоположном направлении, т.е. движение превратится в колебательное, и перемещения груза не будет, или будет происходить в колебательном режиме. Корпусной механизм свободного хода 29 (фиг. 11) предотвращает возможность движения в противоположном направлении, включаясь "на корпус", останавливая движение и компенсируя обратную реакцию. При смене направления движения корпусной механизм свободного хода должен также поменять ориентацию на противоположную, что может быть достигнуто также как и в клиновом механизме свободного хода вариатора с помощью введения и выведения клиньев в соответствующих клиновых полостях.

Таким образом, предложенная универсальная машина для чистки трубопроводов позволяет повысить эффективность чистки за счет реализации пульсирующего вращательного движения гибкого вала с возможностями бесступенчатого регулирования процесса вращения, осуществления его реверса и возможностями реализации колебательного режима с регулируемой амплитудой.

Значительно упрощена конструкция, в которой отсутствуют зубчатые зацепления, сложные механизмы переключения передач, муфты сцепления и, как следствие, значительно снижена стоимость устройства.

Расширены возможности использования машины для других работ, необходимых в коммунальных хозяйствах, на стройплощадках, фермерских хозяйствах, таких, например, как возможности приготовления строительных растворов, как путем использования гибкого шнека, так путем подсоединения бака бетономешалки, установки приспособлений для нарезания резьбы на хвостовиках труб, присоединение приспособлений для фрез, пил, установка барабана лебедки, механизмов для сварки трением и т.п. Таким образом, рабочий диапазон регулирования параметров позволяет сделать машину универсальной, т.е. заменить ряд автономных отдельных устройств универсальным, что позволит существенно снизить затраты. Функциональные возможности позволят значительно повысить коэффициент использования машины.

В качестве приводного двигателя может использоваться бензиновый двигатель от бензопилы или минитрактора.

Простота конструкции основных элементов дает возможность их производства на предприятиях общего машиностроения. А высокая степень унификации и стандартизации дает возможность сделать рентабельным как массовое и серийное производства, так и единичное.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий: - средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для применения в коммунальных хозяйствах, фермерских хозяйствах, на стройплощадках; - для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке средств; - средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение устанавливаемого заявителем технического результата.

Формула изобретения

Универсальная машина для чистки трубопроводов, имеющая пробивной гибкий вал, захватное приспособление, приводной механизм с приводным двигателем, отличающаяся тем, что приводной механизм выполнен в виде импульсного вариатора, состоящего из преобразующего циклового механизма с регулируемой величиной ведущего кривошипа и клинового механизма свободного хода, содержащего эксцентрик и два подпружиненных клина, расположенных в клиновых полостях между эксцентриком и ведомой обоймой, а на клиньях выполнены пазы управления, в которые входит кулиса управления, установленная на валике управления, расположенном в отверстии эксцентрика, выведенном за корпус вариатора, а захватное приспособление расположено на ведомой обойме клинового механизма свободного хода и содержит зажим для гибкого вала и исполнительных агрегатов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11