Устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и используется при обработке внутренней поверхности магистральных трубопроводов. Устройство содержит щеточный узел с приводом, ходовые тележки с катками и тарельчатые фрезы, расположенные в головной части устройства у внутренней поверхности трубопровода. Расстояние между осями крайних катков каждой ходовой тележки меньше внутреннего диаметра трубопровода, а ходовые тележки взаимосвязаны ограничителями перемещений с упругими звеньями. Катки ходовых тележек трансмиссией связаны с дифференциальным механизмом привода тарельчатых фрез и щеточным узлом. Тарельчатые фрезы расположены в один ряд или со смещением в два и более рядов. Щеточный узел дополнительно оснащен поворотными лопастями и ограничителями угловых перемещений. Расширяет арсенал технических средств. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к обработке внутренней поверхности магистральных трубопроводов, в частности для очистки металлической поверхности от загрязнений (смол, парафина и т.д.), а также от выходов металла сварных соединений внутрь трубопровода (наплывы, ребра, стержни и т.д.).

Известно устройство для очистки внутренней поверхности трубопроводов, содержащее барабан, установленный на валу турбинки, а рабочий орган имеет щеточные колодки, укрепленные на барабане посредством цапф с возможностью поворота (А.с. 961804, СССР, МКИ В 08 В 9/04, опубл. 1982).

Это устройство имеет ограниченные возможности, оно не в состоянии устранить на внутренней поверхности трубопровода твердые включения - выходы металла сварных соединений.

Задачей изобретения является совершенствование обслуживания и ремонта внутренней поверхности трубопровода.

Технический результат изобретения - расширение функциональных возможностей устройства вплоть до очистки внутренней поверхности трубы от нежелательных выступов металла сварных соединений.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для очистки внутренней поверхности трубопровода, содержащем щеточный узел и его привод, особенностью является то, что оно дополнительно содержит ходовые тележки с катками и тарельчатые фрезы, расположенные в головной части устройства у внутренней поверхности трубопровода, при этом расстояние между осями крайних катков каждой ходовой тележки меньше внутреннего диаметра трубопровода, ходовые тележки взаимосвязаны ограничителями перемещений с упругими звеньями, катки ходовых тележек трансмиссией связаны с планетарным дифференциальным механизмом привода тарельчатых фрез и щеточным узлом, первая центральная шестерня планетарного дифференциального механизма связана с тарельчатыми фрезами, а вторая центральная шестерня связана с корпусом планетарного дифференциального механизма. Кроме того, тарельчатые фрезы расположены или в один ряд, или со смещением в два и более рядов. Щеточный узел дополнительно оснащен поворотными лопастями и ограничителями угловых перемещений.

На фиг.1 изображена принципиальная схема комплекса очистки внутренней поверхности трубопровода с планетарным симметричным дифференциальным механизмом.

На фиг.2 представлен поперечный разрез трубопровода с видом механической связи между катками и трансмиссионными валами привода тарельчатых фрез и щеточных узлов.

На фиг.3 показан привод тарельчатых фрез от солнечной шестерни планетарного несимметричного дифференциального механизма, а на фиг.4 - от эпициклического колеса.

По трубопроводу 1 транспортируется поток газа 2 под избыточным давлением. Внутри трубопровода 1 находится устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода 3, состоящее из ходовых тележек 4 с катками 5. Расстояние между осями крайних катков 5 каждой ходовой тележки 4 меньше внутреннего диаметра трубопровода 1. Ходовые тележки 4 механически взаимосвязаны ограничителями перемещений 6 с упругими звеньями. Катки 5 трансмиссией 7 связаны с трансмиссионными валами 8, которые карданными шарнирами 9 соединяются с валами 10 и 11 привода тарельчатых фрез и щеточных узлов. В головной части устройства на валу 10 установлены щеточный узел 12 и планетарный дифференциальный механизм 13 привода тарельчатых фрез 14, установленных в головной части устройства у внутренней поверхности трубопровода 1. Порядок расположения тарельчатых фрез 14 по периферии внутренней поверхности трубопровода может быть различным: в один ряд, со смещением в шахматном порядке в два или более рядов. Водило планетарного дифференциального механизма 13 - крестовина 15 закреплена на валу 10. Сателлиты 16, установленные на крестовине 15, зацеплены с центральными шестернями 17 и 18. Первая центральная шестерня 17 соединена с конической шестерней 19, зацепленной с шестернями 20, закрепленными на валах 21 привода тарельчатых фрез 14. Вторая центральная шестерня 18 соединена с корпусом 13 планетарного дифференциального механизма и с корпусами валов 21. На валу 11 закреплен щеточный узел 22. Щеточные узлы 12 и 22 могут быть оснащены поворотными лопастями 23 и ограничителями угловых перемещений 24, а корпус 13 - направляющими 25. На трансмиссионных валах 8 и катках 5 допускается установка тормозных механизмов с блоками управления 26.

Устройство работает следующим образом.

Аэродинамическое сопротивление устройства 3 движению потока газа 2 в трубопроводе 1 создает силы, вызывающие его движение по трубопроводу 1. Катки 5 ходовых тележек 4 прижимаются к внутренней поверхности трубопровода 1. Силы трения в контакте катков с внутренней поверхностью трубопровода 1 трансмиссией 7 передаются трансмиссионным валам 8, карданным шарнирам 9, валам 10 и 11. Вал 10 крестовиной 15 и сателлитами 16 распределяет усилие на центральные шестерни 17 и 18. Первая центральная шестерня 17 и закрепленная вместе с ней коническая шестерня 19 передают усилие на шестерни 20, валы 21 и тарельчатые фрезы 14. Вторая центральная шестерня 18 передает усилие корпусу 13 и корпусам валов 21. Планетарный дифференциальный механизм 13 в режиме симметричного дифференциала (см. фиг.1) поровну распределяет подведенный к нему крутящий момент, так как центральные шестерни 17 и 18 имеют одинаковое число зубьев, и позволяет этим шестерням вращаться с разными угловыми скоростями. Если центральные шестерни 17 и 18 вращаются с одинаковыми скоростями (сателлиты 16 неподвижны относительно крестовины 15), то валы 21 и тарельчатые фрезы 14 неподвижны относительно корпуса 13 и вращаются вместе с ним со скоростью вала 10. Тарельчатые фрезы 14 срезают с внутренней поверхности трубы посторонние включения (смолы, парафин, металлические выступы и т.д.). Щеточный узел 12 производит предварительную зачистку поверхности, а щеточный узел 22 - окончательную чистовую. Поворотные лопасти 23 создают дополнительное усилие для вращения валов 10 и 11. Если замедляется вращение корпуса 13, то от второй центральной шестерни 18 сателлитами 16 разность скоростей вращения вала 10 и корпуса 13 перераспределяется на первую центральную шестерню 17, далее на конические шестерни 19 и 20, валы 21 и тарельчатые фрезы 14. Если замедляется вращение первой центральной шестерни 17, то перераспределение скорости происходит в другом направлении - скорость вращения корпуса 13 увеличивается по отношению к скорости вращения вала 10.

Допускается применение планетарного дифференциального механизма в режиме несимметричного дифференциала (см. фиг.3 и 4). Крутящий момент от вала 10 и водила 15 распределяется сателлитами 16 на шестерни 17 и 18 пропорционально числу зубьев этих шестерен. Если применить планетарный дифференциальный механизм с внутренним параметром К=2,0 (отношение числа зубьев эпициклического колеса 18 к числу зубьев солнечной шестерни 17), то на солнечную шестерню поступит 1/3 подведенного к водилу крутящего момента, а на эпициклическое колесо - 2/3. На фиг.3 приведен вариант привода тарельчатых фрез от солнечной шестерни 17, а на фиг.4 - от эпициклического колеса 18. При замедлении скорости вращения эпициклического колеса, например на 10 об/мин, увеличение скорости вращения солнечной шестерни относительно ведущего вала изменится в К раз, т.е. на 20 об/мин. Замедление скорости вращения солнечной шестерни относительно ведущего вала, например, на 20 об/мин приведет к увеличению скорости вращения эпициклического колеса только на 10 об/мин.

Движение устройства 3 по криволинейному участку трубопровода 1 (см. фиг.1) обеспечивается разделением на несколько ходовых тележек 4, причем расстояние между центрами крайних катков 5 каждой тележки меньше внутреннего диаметра трубопровода. Ходовые тележки 4 взаимосвязаны ограничителями перемещений 6 с упругими элементами, притягивающими тележки друг к другу. Карданные шарниры 9 между валами 8, 10 и 11 допускают передачу крутящего момента между этими валами при их наклонах.

Прохождение устройства 3 по участкам трубопроводов с боковыми отводами достигается установкой направляющих 25, длина которых превышает диаметр бокового отвода. Угловые перемещения валов также ограничиваются упругими звеньями 24, расположенными между ходовыми тележками 4 и щеточными узлами 12 и 22, а также упором периферийного участка щеточного узла в каркас ходовой тележки.

Эффективность изобретения заключается в значительном расширении возможностей устройства для очистки внутренней поверхности трубопровода, вплоть до удаления нежелательных выходов металла сварных соединений, например при подготовке поверхности к нанесению на нее дополнительного покрытия.

1. Устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода, содержащее щеточный узел с приводом, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит ходовые тележки с катками и тарельчатые фрезы, расположенные в головной части устройства у внутренней поверхности трубопровода, при этом расстояние между осями крайних катков каждой ходовой тележки меньше внутреннего диаметра трубопровода, ходовые тележки взаимосвязаны ограничителями перемещений с упругими звеньями, катки ходовых тележек трансмиссией связаны с планетарным дифференциальным механизмом привода тарельчатых фрез и щеточным узлом, первая центральная шестерня планетарного дифференциального механизма связана с тарельчатыми фрезами, а вторая центральная шестерня связана с корпусом планетарного дифференциального механизма.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что тарельчатые фрезы расположены в один ряд или со смещением в два и более рядов.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что щеточный узел дополнительно оснащен поворотными лопастями и ограничителями угловых перемещений.