Рабочий орган машины для удаления изоляции с наружной поверхности трубопровода
Владельцы патента RU 2395353:
Общество с ограниченной ответственностью "Промтех-НН" (RU)
Изобретение относится к устройствам для очистки наружной поверхности труб и отрезков труб, бывших в эксплуатации, от старой изоляции и может быть использовано для ремонта и строительства трубопроводов. Рабочий орган содержит ротор с очистными инструментами, закрепленными на рычагах, которые установлены на осях с возможностью поворота вокруг своей оси, и прижимными устройствами для поджатия очистных инструментов к поверхности трубопровода. Каждое прижимное устройство выполнено в виде кулисной кинематической пары с упругим элементом, а рычаги выполнены двуплечими. На одном плече рычага закреплен очистной инструмент, а другое плечо шарнирно соединено с прижимным устройством. Изобретение обеспечивает постоянное усилие прижатия очистного элемента к поверхности трубы и исключение засорения прижимного устройства остатками старых изоляционных материалов. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к устройствам для очистки наружной поверхности труб и отрезков труб, бывших в эксплуатации, от старой изоляции и может быть использовано для ремонта и строительства трубопроводов.
Известен рабочий инструмент трубоочистной машины, используемой для очистки наружной поверхности трубопровода, защищенный авторским свидетельством SU №451477, МПК B08B 1/04, B08B 9/02, 30.11.1974. Рабочий инструмент трубоочистной машины содержит подпружиненный рычаг и очистной элемент, на рычаге установлены ползун и регулировочная гайка, параллельно рычагу подвешен упор, шарнирно соединенный с ползуном.
Недостатком известного рабочего инструмента трубоочистной машины является наличие в механизме открытых пар скольжения, которые могут привести к заклиниванию механизма, так же наличие открытой пружины может привести к засорению последней, что повлияет на степень прижатия рабочего органа к трубе и, как следствие, к ухудшению качества очистки.
Кроме перечисленных недостатков наличие параллельных рычагов в известном рабочем органе трубочистной машины приводит к увеличению размеров ротора, на котором они установлены, т.к. для работоспособности данного инструмента необходимо чтобы параллельные рычаги находились на определенном расстоянии друг от друга.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату, выбранным в качестве прототипа, является рабочий орган машины для очистки наружной поверхности трубопровода, защищенный авторским свидетельством SU №1329845, МПК B08B 9/02, 15.08.1987. Рабочий орган машины для удаления изоляции с наружной поверхности трубопровода содержит ротор с очистными инструментами, закрепленными на рычагах, установленных на осях с возможностью поворота вокруг своей оси, прижимные пружины для поджатия очистных инструментов к поверхности трубопровода и компенсационные прижимы рычагов.
Недостатками известного рабочего органа машины для удаления изоляции с наружной поверхности трубопровода являются сложное конструктивное исполнение и наличие в конструкции двух открытых пружин, которые в процессе работы могут засориться старым изоляционным материалом, что приведет к остановке машины и долговременной чистке рабочего органа.
Задача, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в повышении качества очистки поверхности трубопровода, снижении трудоемкости процесса очистки рабочего органа для удаления изоляции с наружной поверхности трубопровода.
Технический результат от использования изобретения заключается в обеспечении постоянного усилия прижатия очистного элемента к поверхности трубы и исключении засорения прижимного устройства рабочего органа остатками старых изоляционных материалов.
Указанный технический результат достигается тем, что в рабочем органе машины для удаления изоляции с наружной поверхности трубопровода, содержащем ротор с очистными инструментами, закрепленными на рычагах, установленных на осях с возможностью поворота вокруг своей оси, и прижимными устройствами для поджатия очистных инструментов к поверхности трубопровода, прижимные устройства выполнены в виде кулисных кинематических пар с упругим элементом, рычаги выполнены двуплечими, при этом на одном их плече закреплен очистной инструмент, а другое плечо шарнирно соединено с прижимным устройством.
Предпочтительно кулисные кинематические пары с упругим элементом выполнять в виде закрытого с двух торцов полого цилиндра, расположенного внутри него ползуна с толкателем и упругого элемента, расположенного между торцом цилиндра и ползуном, цилиндр одним торцом шарнирно закреплять на роторе, а толкатель ползуна шарнирно закреплять с одним из плеч двуплечего рычага.
Также предпочтительно в качестве упругого элемента в кулисной кинематической паре использовать эластичные материалы или сжатый газ или пружину.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами: на фиг.1 приведен общий вид машины для удаления изоляции с наружной поверхности трубопровода; на фиг.2 - узел рабочего органа машины для удаления изоляции с наружной поверхности трубопровода; на фиг.3 - кинематическая схема узла рабочего органа машины для удаления изоляции с наружной поверхности трубопровода; на фиг.4 - вариант кинематической схемы узла рабочего органа машины для удаления изоляции с наружной поверхности трубопровода; на фиг.5 - график зависимости силы прижатия от перемещения очистного инструмента.
Рабочий орган машины для удаления изоляции с наружной поверхности трубопровода 1 содержит установленный в роликовых опорах 2 корпуса ротора 3 ротор 4, на котором размещены исполнительные механизмы А. Каждый исполнительный механизм А состоит из двуплечего рычага 5, установленного на оси 6, и шарнирно соединенного с ним прижимного устройства 7, выполненного в виде кулисной кинематической пары с упругим элементом 8, которая, в свою очередь, закреплена на роторе 3 при помощи оси 9. Кулисная кинематическая пара состоит из полого цилиндра 10, закрытого с одной стороны винтовой пробкой 11, а с другой стороны шарниром с осью 9, внутри которого расположен ползун 12 с толкателем 13, а также упругий элемент 8, расположенный между пробкой 11 и ползуном 12. Толкатель 13 через шарнир 14 соединяется с одним из плеч двуплечего рычага 5. На конце другого плеча рычага 5 установлен очистной инструмент 15.
Рабочий орган машины для удаления изоляции с наружной поверхности трубопровода работает следующим образом.
Ротор 4 с закрепленными на нем по окружности исполнительными механизмами А устанавливается соосно с очищаемым трубопроводом 1. Ходовой механизм (не изображен) машины для удаления изоляции с наружной поверхности трубопровода сообщает ей перемещение вместе с ротором 4 вдоль трубопровода 1, обеспечивая подачу на очистные инструменты 15. Очистные инструменты 15 прижимаются к поверхности трубопровода 1 прижимными устройствами 7, выполненными в виде кулисной кинематической пары, шарнирно закрепленной на роторе 4 при помощи оси 9, за счет предварительно сжатых упругих элементов 8. Упругие элементы 8, расположенные внутри цилиндра 10 между пробкой 11 и ползуном 12, через толкатель 13 воздействуют на одно плечо двуплечего рычага 5, соединенного с толкателем 13 через шарнир 14, что приводит к повороту двуплечего рычага 5 вокруг своей оси 6, установленной на роторе 4. При этом поворачивается и второе плечо с установленным на нем очистным инструментом 15.
Движение очистного инструмента 15 по поверхности трубопровода 1 в сочетании с прижимом к этой поверхности обеспечивают процесс очистки.
При соосности ротора относительно трубопровода, а также при отсутствии некруглости формы последнего усилие F предварительно сжатого упругого элемента передается на очистной инструмент с учетом отношения плеч рычага и направления действия вектора силы F. Таким образом, усилие на конце рычага, на котором установлен очистной инструмент (фиг.3):
где К=l·cosα - плечо приложения силы F;
L - длина плеча рычага, на конце которого установлен очистной инструмент;
l - длина плеча рычага 5, к которому приложена сила F;
α - угол между плечом l и его проекцией на перпендикуляр к вектору силы F.
При нарушении соосности ротора и трубопровода и при отклонении формы трубопровода, точка контакта очищаемой поверхности и очистного инструмента перемещается, вызывая поворот рычага, вследствие чего изменяется усилие F упругого элемента, а также плечо К приложения силы F.
Таким образом, при перемещении точки контакта вверх от номинального положения усилие на конце рычага:
а при перемещении точки контакта вниз:
где ΔK=l·cos(α±Δα) - изменение плеча приложения силы F;
ΔF - изменение силы упругости от деформации упругого элемента.
Таким образом, из приведенных формул видно, что для постоянства усилия прижатия инструмента необходимо соблюдать постоянство отношения изменения силы упругости к изменению плеча приложения этой силы:
То есть прирост силы упругости, вызванный перемещением точки контакта вверх, компенсируется уменьшением плеча приложения этой силы. И наоборот, уменьшение силы упругости, при перемещении точки контакта вниз, компенсируется увеличением плеча приложения.
Размеры звеньев кинематической схемы прижимного механизма, а также их взаимное расположение подобраны таким образом, что сила прижатия максимальна в номинальном положении точки контакта очистного инструмента к поверхности трубопровода. Это справедливо и для варианта с развернутой кинематической схемой (фиг.4).
Допускаемые отклонения формы и размеров поперечного сечения трубопровода в процессе работы очистной установки приводят к отклонению очистных инструментов от их номинального положения. Это приводит к незначительному изменению силы прижатия и не превышает 6% от величины, соответствующей номинальному положению инструмента (фиг.5).
Предлагаемый рабочий орган машины для удаления изоляции с наружной поверхности трубопровода по сравнению с прототипом имеет следующие преимущества:
1. Обеспечивает постоянное усилие прижатия очистного инструмента при отклонениях формы поперечного сечения трубопровода, а также при несоосности ротора устройства и трубопровода, при прохождении стыков труб, где имеется несоосность одной трубы относительно другой, при прохождении кольцевых, продольных и спиральных сварных швов, при износе очистного инструмента, что приводит к повышению качества очистки и уменьшению износа очистного инструмента, отпадает необходимость тщательной регулировки соосности ротора и трубопровода, а также появляется возможность использовать очистную установку для других типоразмеров труб без изменения регулировки прижимного механизма.
2. Повышение качества очистки за счет размещения пружинного элемента в закрытом корпусе, что исключает возможность его засорения остатками старой изоляции и, как следствие, заклинивания пружинного элемента.
3. Более простая конструкция, не требующая установки дополнительных пружинных элементов.
4. Снижение трудоемкости процесса очистки за счет уменьшения времени на обслуживание прижимных устройств рабочего органа.
1. Рабочий орган машины для удаления изоляции с наружной поверхности трубопровода, содержащий ротор с очистными инструментами, закрепленными на рычагах, установленных на осях с возможностью поворота вокруг своей оси, и прижимными устройствами для поджатия очистных инструментов к поверхности трубопровода, отличающийся тем, что прижимные устройства выполнены в виде кулисных кинематических пар с упругим элементом, рычаги выполнены двуплечими, при этом на одном их плече закреплен очистной инструмент, а другое плечо шарнирно соединено с прижимным устройством.
2. Рабочий орган машины для удаления изоляции с наружной поверхности трубопровода по п.1, отличающийся тем, что кулисные кинематические пары с упругим элементом выполнены в виде закрытого с двух торцов полого цилиндра, расположенного внутри него ползуна с толкателем, и упругого элемента, расположенного между торцом цилиндра и ползуном.
3. Рабочий орган машины для удаления изоляции с наружной поверхности трубопровода по п.1, отличающийся тем, что кулисная кинематическая пара с упругим элементом выполнена в виде закрытого с двух торцов полого цилиндра, расположенного внутри него ползуна с толкателем, и упругого элемента, расположенного между торцом цилиндра и ползуном, при этом цилиндр одним торцом шарнирно закреплен на роторе, а толкатель ползуна шарнирно закреплен с одним из плеч двуплечего рычага.
4. Рабочий орган машины для удаления изоляции с наружной поверхности трубопровода по п.1, отличающийся тем, что в качестве упругого элемента в кулисной кинематической паре могут быть использованы эластичные материалы.
5. Рабочий орган машины для удаления изоляции с наружной поверхности трубопровода по п.1, отличающийся тем, что в качестве упругого элемента в кулисной кинематической паре может быть использован сжатый газ.
6. Рабочий орган машины для удаления изоляции с наружной поверхности трубопровода по п.1, отличающийся тем, что в качестве упругого элемента в кулисной кинематической паре может быть использована пружина.
