Устройство для очистки внешней поверхности трубы

Полезная модель относится к области механической подачи (транспортирования) трубы и может применяться при подаче (транспортировке) трубу на устройство по ее очистке, окраске, маркировке и т.д.
Из уровня техники известно устройство для подачи труб на очистку: устройство для очистки труб «ТЕМП-2» (RU 107712, приоритет 14.02.2011 г.).
Устройство для очистки труб «ТЕМП-2» содержит роликовые опоры, механизм вращения труб вокруг своей оси, выполненный в виде нескольких пар катков, узел очистки внешней поверхности труб, выполненный в виде подвижной каретки. Каретка закреплена на подвижном портале и содержит расположенные на каретке одну или несколько щеток и один или несколько резцов, узел очистки внутренней поверхности труб, содержащий штангу, на конце которой размещены одна или несколько фрез и одна или несколько щеток, которые вращаются вокруг своей оси от отдельного электропривода, размещенного на передвижной тележке. Механизм вращения труб вокруг своей оси содержит хотя бы один каток, который имеет механизм для отклонения (поворота) в горизонтальной плоскости.
Устройство такого типа обеспечивает очистку внешней поверхности трубы из-за ее некоторого отклонения и спонтанного перемещения в горизонтальном и вертикальном направлении.
Однако существенным недостатком такого устройства является низкая производительность, спонтанное не регулируемое движение не позволяет использовать различные заданные режимы.
Также из уровня техники из патента RU 182584 (приоритет 23.08.2018 г.) известно устройство для очистки внешней поверхности трубы, являющееся ближайшим аналогом заявленного устройства.
Ближайший аналог представляет собой устройство для очистки внешней поверхности трубы и характеризуется тем, что содержит раму с расположенными на ней роликовыми опорами, механизмом вращательно-поступательного перемещения трубы в виде катков, резцовым узлом и щеточным узлом. Щеточный узел выполнен с возможностью вертикального перемещения и горизонтального возвратно-поступательного перемещения по направлению к очищаемой трубе, а резцовый узел - с возможностью вертикального перемещения, горизонтального возвратно-поступательного перемещения по направлению к очищаемой трубе и изменения угла наклона резца.
Механизм вращательно-поступательного перемещения трубы выполнен в виде нескольких пар приводных, соединенных с приводом, и неприводных катков, имеющих резиновую поверхность, и содержит и механизм разворота катков, который меняет угол между положением трубы и роликовой опорой.
За счет этого получается вращательно-поступательное движение. Меняя углы соприкосновения в ту или иную сторону оператор изменяет скорость подачи трубы и может менять при необходимости направление движения очищаемой трубы на обратное.
Частная форма исполнения устройства с механизмом отклонения (поворота) в горизонтальной плоскости всех пар катков имеет привод отклонения (поворота) катков в горизонтальной плоскости, который соединен через муфту с карданной передачей и винтовой передачей (винт с гайкой).
Гайка винтовой передачи соединена со связкой рамок, которая прикреплена (связана) с парами колес. С противоположной стороны от крепления связки рамок каждая пара роликов имеет крепление к раме при помощи пальцев. Существуют исполнения устройства, конструкция которых позволяет поворачивать всего один каток либо одну пару катков.
Недостатком ближайшего аналога является низкая производительность устройства, связанная с высокими энергетическими затратами на вращения карданных валов механизма вращательно-поступательного движения и сложность эксплуатации.
В ближайшем аналоге сложность эксплуатации выражается в длинных механических передачах, от электродвигателя карданный вал связан с первым опорным роликом, далее через кардан со вторым роликом и т.д., общая длина карданных валов более 20 метров, карданных передач более 12 шт., связанных между собой в единый механизм последовательным образом образуется крайне малый коэффициент полезного действия, т.к. мощность электродвигателя расходуется на раскрутку карданных валов, трения валов, и карданные передачи.
Вывод из строя одного элемента (например, подшипника) механизма поступательно-вращательного движения, в ближайшем аналоге, приводит к остановке всего устройства, что значительно сказывается на бесперебойности работы такого устройства.
Для исключения недостатка ближайшего аналога была разработана конструкция с независимыми электроприводами на каждую роликовый механизм (роликовую опору), управляемая единым шкафом управления.
Таким образом, решен вопрос низкой производительности за счет сокращения количества подвижных элементов и частей устройства, а также за счет прямого привода от редуктора к роликовым опорам, вместо последовательных карданных передач, имеющихся в ближайшем аналоге.
Существенно сокращено количество подвижных элементов и частей устройства, за счет прямого привода от редуктора к роликовым опорам, вместо последовательных карданных передач и карданных валов применена прямая редукторная передача от двигателя к опоре.
Задачей при создании заявленного устройства являлось исключение недостатков ближайшего аналога, а именно повышение производительности, заключающейся в ускорении процесса обработки трубы, снижении расхода энергии и повышение надежности конструкции заявленного устройства.
Техническим результатом является повышение производительности заявленного устройства по сравнению с ближайшим аналогом, за счет повышения надежности работы устройства.
В общем виде заявленная полезная модель представлена в виде устройства для внешней очистки трубы, включающее опорную раму с роликовой опорой, узел резцедержателей, выполненный с возможностью вертикального перемещения, горизонтального возвратно-поступательного перемещения по направлению к очищаемой трубе и изменения угла наклона резца, и щеточный узел, выполненный с возможностью вертикального перемещения, горизонтального возвратно-поступательного перемещения по направлению к очищаемой трубе, приводную опору для осуществления перемещения трубы в заданном режиме, опору холостую, пульт управления, отличающееся тем, что опорная рама содержит транспортер и трапециевидные роликовые опоры, имеющие по две пары роликов с приводным механизмом движения, где ряд роликовых опор соединены вместе рулевой трапецией, имеющей электромотор, присоединенные к каждой паре роликов электродвигатели, соединенные через редуктор с общим пультом управления и общим электрическим щитком с автоматическим преобразователем частоты.
Причем ряд роликовых опор, соединенных вместе рулевой трапецией, выполнены с возможностью изменения угла оси, а электродвигатели роликов выполнены с возможностью изменения направления вращения вокруг своей оси.
Наглядно заявленное устройство проиллюстрировано на фигурах 1-4.
На фигуре 1 проиллюстрирован вид заявленного устройства спереди, с указанием следующих позиций.
1 - Опорная рама;
2 - ролик с приводным механизмом движения и присоединенным к нему электиродвигателем;
3 - Узел резцедержателей;
7 - Трапециевидная роликовая опора.
На фигуре 2 проиллюстрирован вид заявленного устройства сверху, с указанием следующих позиций.
4 - Узел подъема щеток;
5 - Транспортер, который удаляет из рабочего механизма продукты очистки (изоляцию труб, ржавчину, окалину).
6 - Кабина оператора;
8 - Тяга привода рулевой трапеции;
9 - электродвигатель поворота рулевой трапеции, который осуществляет смену режимов работы, за счет изменения положения рулевой трапеции.
10 - Опора приводная, которая осуществляет перемещение трубы в заданных режимах;
11 - Опора холостая, которая выполняет поддерживающую функцию.
На фигуре 3 проиллюстрирован вид заявленного устройства сбоку.
На фигуре 4 проиллюстрирован опорный ролик, соединенный с с электродвигателем.
Габаритная длина заявленного устройства 27675 мм, расстояние между узлами опор роликов соответствует 4000 мм.
В отличие от ближайшего аналога в в заявленном устройстве в конструкции опорной рамы движение расположенных на ней приводных механизмов движения роликов для подачи трубы на очистку обеспечивается за счет электродвигателей, имеющих прямой привод к редуктору.
Изменение направления движения механизмов движения роликов за счет изменения движения оборотов электродвигателя позволяет придать трубе вращательное и поступательное (прямое и обратное) направление. Изменение направления (вектора) движения происходит синхронно для всех роликов, расположенных на опорной раме путем изменения положения рулевой трапеции имеющий отдельный электромотор.
Движение трубы в поступательном и вращательном направлении может происходить одновременно. Таким образом, удержание трубы происходит за счет ее веса.
Установка может работать в 4х режимах.
Управление электродвигателями осуществляется через редуктор, соединенный с общим пультом управления и общим электрическим щитком с автоматическим преобразователем частоты, обеспечивающим регулирование скорости вращения и скорости подачи трубы на очистку.
Ряд трапециевидных роликовых опор соединенных вместе рулевой трапецией могут изменять угол оси, за счет чего происходит изменение поступательного движения трубы. Опоры могут иметь резиновое или полиуретановое покрытие.
Режим 1 - загрузка и подача (прямая) трубы на обработку за счет поступательного движения, вращение трубы не осуществляется; Режим 2 - рабочий режим.
Происходит вращение трубы под резец, и поступательное движение. Скорость поступательного движения регулируется положением рулевой трапеции, за счет регулирования оборотов электродвигателя - регулируется скорость оборотов трубы.
Режим 3 - реверсивный.
Вращение осуществляется в обратную сторону (от резцов). С помощью рулевой трапеции регулируется прямое или обратное поступательное движение трубы.
Режим 4 - выгрузка трубы.
В этом режиме труба имеет поступательное или обратно поступательное движение.
Устройство пригодно для подачи на очистку труб диаметром от 57 мм до 1420 мм.