УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ НА ПОВЕРХНОСТЬ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ
DEVICE TO APPLY COATINGS ON CYLINDRICAL SURFACES

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для обработки наружной поверхности цилиндрических изделий, например трубопроводов при их строительстве и реконструкции, и может быть использовано для нанесения покрытия на поверхность цилиндрических изделий, в частности жидких веществ - лаков, красок, клеев, растворителей, покрытий на базе битума и др. При этом цилиндрическое изделие может иметь конечную длину, либо представлять собой часть трубопровода.
Известны различные устройства, используемые для нанесения покрытий на поверхность цилиндрических изделий.
Известно устройство для окраски труб, содержащее емкость для красящей жидкости, установленную на конических роликах, и рабочий орган в виде соединенных обечайкой разъемных колец с пористыми элементами, охватывающими по окружности окрашиваемую трубу, соединенными посредством патрубка с емкостью для красящей жидкости (Авторское свидетельство СССР №902851 на изобретение «Устройство для окраски труб», МПК B05C 1/06, опубл. 07.02.1982). Устройство характеризуется громоздкостью и не приспособлено для окраски трубопроводов, близко расположенных к фасадам зданий, близко параллельно размещенных трубопроводов, а также трубопроводов, размещенных в местах затрудненного доступа.
Известно устройство для окраски длинномерных цилиндрических изделий, содержащее рабочий орган, представляющий собой разъемный цилиндрический каркас, надеваемый на окрашиваемое изделие, несущий краскоразмазывающие элементы, с входными и выходными отверстиями для краски и уплотнительными разъемными кольцами, установленными на торцах цилиндрического каркаса (патент РФ №2182853 на изобретение «Установка для окраски тросов висячих мостов», МПК B05C 3/12, опубл. 27.05.2002 г.). Известное устройство также характеризуется громоздкостью и не приспособлено для обработки трубопроводов, расположенных в местах затрудненного доступа.
Известно наиболее близкое по совокупности существенных признаков и выбранное в качестве прототипа устройство для нанесения покрытия на поверхность цилиндрического изделия, содержащее: разъемный промазывающий орган, включающий два вращающихся валика, выполненных с возможностью конгруэнтного кольцевого обхвата обрабатываемого цилиндрического изделия по его окружности; механизм разъема промазывающего органа; систему подачи материала покрытия в промазывающий орган. Каждый из валиков выполнен с внутренней полостью и проницаемыми для материала покрытия стенками, обеспечивающими поступление последнего из внутренней полости валика на обрабатываемую поверхность, и имеет канал для подачи материала покрытия во внутреннюю полость. Валики выполнены вогнутыми для охвата по окружности трубы и закреплены на осях. Ось одного валика жестко закреплена на держателе, а ось другого валика - с возможностью поступательного перемещения вдоль держателя. Система подачи материала покрытия в промазывающий орган включает соединенную с держателем емкость для материала покрытия и насос для подкачки последнего (авторское свидетельство №1321479 на изобретение «Устройство для окраски труб», МПК B05C 17/02, опубл. 07.07.1987). Недостатком известного устройства является недостаточное количество степеней свободы рабочего органа, что исключает его использование для обработки трубопроводов в местах перегибов, и низкая производительность, обусловленная необходимостью вручную перемещать рабочий орган вдоль обрабатываемой поверхности. Кроме того, устройство также является громоздким и трудоемко в изготовлении.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание компактного устройства для нанесения покрытия на поверхность труб, обладающего улучшенными техническими характеристиками и расширенными функциональными возможностями.
Технические результаты, достигаемые в результате осуществления заявляемого изобретения, заключаются в увеличении производительности устройства, упрощении конструкции и уменьшении габаритов устройства, а также расширении функциональных возможностей, в частности, путем обеспечении возможности нанесения покрытия на поверхность цилиндрического изделия в местах перегиба и местах затрудненного доступа, в том числе, при размещении на близком расстоянии трубопроводов к фасадам зданий или других поверхностей.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что устройство для нанесения покрытия на поверхности цилиндрических изделий содержит: разъемный промазывающий орган, включающий, по меньшей мере, два вращающихся валика, выполненных с возможностью конгруэнтного кольцевого обхвата обрабатываемого цилиндрического изделия по его окружности; механизм разъема промазывающего органа; систему подачи материала покрытия в промазывающий орган. Каждый из валиков выполнен с внутренней полостью и проницаемыми для материала покрытия стенками, обеспечивающими поступление последнего из внутренней полости валика на обрабатываемую поверхность, и имеет канал для подачи материала покрытия во внутреннюю полость. Устройство дополнительно содержит: привод вращения валиков; каретку и по меньшей мере два подвижно сопряженных с кареткой дугообразных кронштейна. Валики выполнены в виде легко изгибаемых в любом направлении гибких валов, обладающих большой жесткостью на кручение и малой на изгиб. Один конец каждого валика закреплен с возможностью вращения на каретке и посредством оси связан с приводом вращения, а другой - закреплен с возможностью вращения в свободном конце дугообразного кронштейна. Кронштейны установлены на каретке на расстоянии, достаточном для размещения между ними поперечного сечения обрабатываемого цилиндрического изделия, и выполнены с возможностью взаимно перпендикулярного поворота навстречу друг другу и полукольцевого поперечного обхвата цилиндрического изделия.
Предпочтительно, чтобы при открытом состоянии промазывающего органа дуги кронштейнов были ориентированы вертикально вверх вдоль цилиндрического изделия, выпуклостью навстречу друг к другу, а при закрытом - ориентированы горизонтально поперек цилиндрического изделия, выпуклостью вверх.
Предпочтительно, чтобы привод вращения был выполнен реверсивным, содержал или тепловой, или электрический, или пневматический, или гидравлический двигатель, и обеспечивал взаимно противоположное направление вращения валиков, оппозитно размещенных относительно поперечной оси цилиндрического изделия.
Предпочтительно также, чтобы механизм разъема включал систему шарнирно-рычажных тяг, соединяющих подвижно сопряженные с кареткой концы кронштейнов и обеспечивающих их последовательный поворот вокруг вертикальной и горизонтальных осей; средства фиксации промазывающего органа в открытом и закрытом состоянии и средство дистанционного управления системой тяг.
В отдельных случаях выполнения в качестве средства дистанционного управления системой тяг могут быть использованы механические, и/или гидравлические, и/или пневматические, и/или электрические приспособления.
В отдельных случаях выполнения в качестве механического приспособления для дистанционного управления системой тяг может быть использован тросик.
В других случаях выполнения в качестве гидравлического приспособления для дистанционного управления системой тяг может быть использован гидроцилиндр.
В некоторых случаях выполнения в качестве пневматического приспособления для дистанционного управления системой тяг может быть использован пневмоцилиндр.
В отдельных случаях выполнения в качестве электрического приспособления для дистанционного управления системой тяг могут быть использованы электромагнитные тяги.
В отдельных случаях выполнения валики могут представлять собой покрытые ворсистой и/или пористой оболочкой сердечники, выполненные из упругого материала и/или навитой рядами проволоки.
В отдельных случаях выполнения устройство может дополнительно содержать рукоятку, прикрепленную к каретке.
Предпочтительно, чтобы устройство дополнительно содержало телескопическую штангу, шарнирно прикрепленную к каретке.
Предпочтительно, чтобы кронштейны были установлены на каретке с возможностью изменения расстояния между ними в зависимости от диаметра обрабатываемого цилиндрического изделия.
Предпочтительно также, чтобы система подачи материала покрытия к промазывающему органу содержала исполнительные механизмы, обеспечивающие подачу материала покрытия под давлением в промазывающий орган.
В отдельных случаях выполнения промазывающий орган может включать три вращающихся валика, выполненных с возможностью конгруэнтного кольцевого обхвата обрабатываемого цилиндрического изделия по его окружности, и три подвижно сопряженных с кареткой дугообразных кронштейна, при этом обхват цилиндрического изделия осуществляется с одной стороны двумя валиками, а с другой стороны - одним валиком.
Предпочтительно, чтобы при открытом состоянии промазывающего органа дуги кронштейнов были ориентированы вертикально вверх вдоль цилиндрического изделия, а при закрытом - ориентированы горизонтально поперек цилиндрического изделия, выпуклостью вверх; привод вращения был выполнен реверсивным, содержал тепловой, или электрический, или пневматический, или гидравлический двигатель и обеспечивал взаимно противоположное направление вращения валиков, оппозитно размещенных относительно поперечной оси цилиндрического изделия; механизм разъема включал систему шарнирно-рычажных тяг, соединяющих подвижно сопряженные с кареткой концы кронштейнов и обеспечивающих их последовательный поворот вокруг вертикальной и горизонтальных осей, средства фиксации промазывающего органа в открытом и закрытом состоянии и средство дистанционного управления системой тяг; валики представляли собой покрытые ворсистой и/или пористой оболочкой сердечники, выполненные из упругого материала и/или навитой рядами проволоки; устройство дополнительно содержало прикрепленную к каретке рукоятку и/или шарнирно прикрепленную к каретке телескопическую штангу; кронштейны были установлены на каретке с возможностью изменения расстояния между ними в зависимости от диаметра обрабатываемого цилиндрического изделия, а система подачи материала покрытия содержала исполнительные механизмы, обеспечивающие подачу материала покрытия под давлением в промазывающий орган, при этом предпочтительно также, чтобы промазывающий орган включал три вращающихся валика, выполненных с возможностью конгруэнтного кольцевого обхвата обрабатываемого цилиндрического изделия по его окружности, и три подвижно сопряженных с кареткой дугообразных кронштейна, при этом обхват цилиндрического изделия осуществлялся с одной стороны двумя валиками, а с другой стороны - одним валиком.
Сопоставительный анализ заявляемого изобретения с прототипом показал, что во всех случаях выполнения оно отличается от известного, наиболее близкого технического решения:
- наличием привода вращения валиков;
- наличием каретки;
- наличием, по меньшей мере, двух подвижно сопряженных с кареткой дугообразных кронштейнов;
- выполнением валиков в виде легко изгибаемых в любом направлении гибких валов, обладающих большой жесткостью на кручение и малой на изгиб;
- выполнением валиков, одним концом закрепленными с возможностью вращения на каретке и посредством оси связанными с приводом вращения; а другим концом - с возможностью вращения в свободном конце дугообразного кронштейна;
- выполнением кронштейнов размещенными на каретке на расстоянии, достаточном для размещения между ними поперечного сечения обрабатываемого цилиндрического изделия;
- выполнением кронштейнов с возможностью взаимно перпендикулярного поворота навстречу друг другу и полукольцевого поперечного обхвата цилиндрического изделия.
В отдельных случаях выполнения заявляемое изобретение отличается от известного, наиболее близкого технического решения:
- выполнением дуг кронштейнов в открытом состоянии промазывающего органа ориентированными вертикально вверх вдоль цилиндрического изделия, а при закрытом - ориентированными горизонтально поперек цилиндрического изделия, выпуклостью вверх;
- выполнением привода вращения реверсивным, содержащим тепловой, или электрический, или пневматический, или гидравлический двигатель и обеспечивающим взаимно противоположное направление вращения валиков, оппозитно размещенных относительно поперечной оси цилиндрического изделия;
- выполнением механизма разъема, включающим: систему шарнирно-рычажных тяг, соединяющих подвижно сопряженные с кареткой концы кронштейнов и обеспечивающих их последовательный поворот вокруг вертикальной и горизонтальных осей; средства фиксации промазывающего органа в открытом и закрытом состоянии; средства дистанционного управления системой тяг;
- использованием в качестве средства дистанционного управления системой тяг механических, и/или гидравлических, и/или пневматические, и/или электрических приспособлений;
- использованием тросика в качестве механического приспособления для дистанционного управления системой тяг;
- использованием гидроцилиндра в качестве гидравлического приспособления для дистанционного управления системой тяг;
- использованием пневмоцилиндра в качестве пневматического приспособления для дистанционного управления системой тяг;
- использованием электромагнитных тяг в качестве электрического приспособления для дистанционного управления системой тяг;
- выполнение валиков в виде покрытых ворсистой и/или пористой оболочкой сердечников, выполненных из упругого материала и/или навитой рядами проволок;
- наличием рукоятки или телескопической штанги, шарнирно прикрепленной к каретке;
- выполнением кронштейнов, установленными на каретке с возможностью изменения расстояния между ними в зависимости от диаметра обрабатываемого цилиндрического изделия;
- выполнением системы подачи материала покрытия к промазывающему органу, содержащей исполнительные механизмы, обеспечивающие подачу материала покрытия под давлением в промазывающий орган;
- наличием в промазывающем органе трех вращающихся валиков, выполненных с возможностью конгруэнтного кольцевого обхвата обрабатываемого цилиндрического изделия по его окружности, и трех подвижно сопряженных с кареткой дугообразных кронштейнов, при этом обхват цилиндрического изделия осуществляется с одной стороны двумя валиками, а с другой стороны - одним валиком.
Наличие привода вращения, связанного посредством осей с валиками промазывающего органа, позволяет значительно повысить скорость нанесения покрытия, увеличивая тем самым производительность устройства. Наличие каретки с установленными на ней дугообразными кронштейнами, в которых закреплены валики, размещение кронштейнов на расстоянии, достаточном для размещения между ними поперечного сечения обрабатываемого цилиндрического изделия с возможностью взаимно перпендикулярного поворота навстречу друг другу и полукольцевого поперечного обхвата цилиндрического изделия, выполнение дуг кронштейнов в открытом состоянии промазывающего органа ориентированными вертикально вверх вдоль цилиндрического изделия, при этом дуги, по меньшей мере, двух кронштейнов направлены выпуклостью навстречу друг к другу, а при закрытом - все дуги ориентированы горизонтально поперек цилиндрического изделия, выпуклостью вверх, позволяет оптимизировать пространственное построение рабочего органа, обеспечивая компактность устройства в целом. Указанные конструктивные особенности устройства обеспечивают возможность нанесения покрытия на цилиндрические изделия, доступ к которым затруднен, например, из-за близкого расположения трубопроводов к горизонтальным или вертикальным поверхностям (стены, полы и пр.). Выполнение валиков в виде легко изгибаемых в любом направлении гибких валов, обладающих большой жесткостью на кручение и малой на изгиб, с одной стороны исключает закручивание валика и обеспечивает плотное сопряжение промазывающей поверхности валика с поверхностью обрабатываемого цилиндрического изделия, повышая тем самым качество нанесения покрытия, а с другой стороны позволяет обрабатывать не только прямые участки трубопровода, но и места перегибов, без дополнительных технологических операций и технологических перерывов, расширяя тем самым возможности устройства и увеличивая его производительность. Использование реверсивного привода вращения обеспечивает возможность возвратно-поступательного движения промазывающего органа. Использование системы шарнирно-рычажных тяг, соединяющих подвижно сопряженные с кареткой концы кронштейнов и обеспечивающих их последовательный поворот вокруг вертикальной и горизонтальных осей; наличие средств фиксации промазывающего органа в открытом и закрытом состоянии, а также средства дистанционного управления системой тяг обеспечивает быстродействие и надежность работы механизма разъема. Наличие рукоятки повышает удобство пользования устройством, а наличие шарнирно прикрепленной к каретке телескопической штанги расширяет функциональные возможности устройства, позволяя обрабатывать цилиндрические изделия, например, трубопроводы, расположенные на значительной высоте от поверхности земли. Установка кронштейнов с возможностью изменения расстояния между ними в зависимости от диаметра обрабатываемого цилиндрического изделия расширяет функциональные возможности устройства, позволяя использовать одно и то же устройство для различного диапазона труб. Наличие на валике ворсистой и/или пористой оболочки улучшает качество нанесения покрытия. Наличие в валике сердечника, выполненного из упругого материала и/или навитой рядами проволоки, обеспечивает гибкость валика. Выполнение промазывающего органа содержащим три вращающихся валика, закрепленных в трех подвижно сопряженных с кареткой дугообразных кронштейнах с обхватом трубы с одной стороны двумя валиками, а с другой стороны - одним валиком, повышает устойчивость пространственного размещения промазывающего органа относительно обрабатываемой трубы, исключая возможные перекосы.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется схемными чертежами, представленными на фиг.№1, 2, 3.
На фиг.1 представлен схемный чертеж устройства для нанесения покрытия на поверхности цилиндрических изделий в раскрытом (нерабочем) состоянии.
На фиг.2 представлен схемный чертеж устройства для нанесения покрытия на поверхности цилиндрических изделий в закрытом (рабочем) состоянии.
На фиг.3 представлен схемный чертеж валика промазывающего органа устройства для нанесения покрытия на поверхности цилиндрических изделий.
В предпочтительном варианте исполнения устройство для нанесения покрытия на поверхности цилиндрических изделий содержит: разъемный промазывающий орган, включающий, по меньшей мере, два вращающихся валика 1, 2; привод вращения валиков 3; каретку 4 и по меньшей мере два дугообразных кронштейна 5, 6, подвижно сопряженных с кареткой 4; телескопическую штангу 7, шарнирно прикрепленную к каретке 4, или рукоятку (на чертеже не показана); механизм разъема промазывающего органа и систему подачи в него материала покрытия (на чертеже не показаны). Валики 1, 2 выполнены в виде легко изгибаемых в любом направлении гибких валов, обладающих большой жесткостью на кручение и малой на изгиб, и содержат внутреннюю полость 8, канал 9 для подачи материала покрытия. Валики 1, 2 имеют проницаемые для материала покрытия стенки, обеспечивающие поступление последнего из внутренней полости валика на обрабатываемую поверхность, например, через сквозные отверстия 10. Один конец (А) каждого из валиков 1, 2 закреплен с возможностью вращения, например, в подшипниковых узлах (на чертеже не показаны) на каретке 4 и посредством оси (на чертеже не показана) связан с приводом вращения 3. Другой конец (В) каждого валика 1, 2 закреплен с возможностью вращения, например, в подшипниковых узлах (на чертеже не показаны), в свободных концах дугообразных кронштейнов 5, 6. Кронштейны 5, 6 установлены на каретке 4 на расстоянии несколько превышающем диаметр обрабатываемого цилиндрического изделия и достаточном для размещения между кронштейнами его поперечного сечения. Кронштейны 5, 6 подвижно сопряжены с кареткой 4 посредством шарнирного соединения (на чертеже не показано), обеспечивающего возможность взаимно перпендикулярного поворота кронштейнов 5, 6 навстречу друг другу из нерабочего положения I (промазывающий орган открыт) в рабочее состояние II с полукольцевым поперечным обхватом трубы (промазывающий орган закрыт). При открытом состоянии промазывающего органа (I) дуги кронштейнов 5, 6 ориентированы вертикально вверх вдоль трубы, выпуклостью навстречу друг к другу, а при закрытом (II) - ориентированы горизонтально поперек трубы, выпуклостью вверх. Привод вращения 3 обеспечивает взаимно противоположное направленное вращение оппозитно размещенных относительно цилиндрического изделия валиков 1, 2, содержит реверсивный двигатель, в качестве которого может быть использован или тепловой, или электрический, или пневматический, или гидравлический двигатель (на чертеже не показаны). Разъем и закрытие промазывающего органа осуществляет механизм разъема, включающий: систему шарнирно-рычажных тяг (на чертеже не показаны), соединяющих подвижно сопряженные с кареткой концы кронштейнов 5, 6, и обеспечивающих их последовательный поворот вокруг вертикальной у и горизонтальных x осей; средства фиксации промазывающего органа в открытом и закрытом состоянии и средство дистанционного управления системой тяг, в качестве которого могут быть использованы тросик и/или гидроцилиндр, и/или пневмоцилиндр, и/или электромагнитные тяги (на чертеже не показаны). Валики 1, 2 могут иметь сердечник 11 из упругого материала и/или навитой рядами проволоки, покрытый ворсистой и/или пористой оболочкой 12. Кронштейны 5, 6 могут быть установлены на каретке 4 с возможностью изменения расстояния между ними в зависимости от диаметра обрабатываемого цилиндрического изделия (на чертеже не показаны). Система подачи материала покрытия к промазывающему органу содержит исполнительные механизмы, обеспечивающие подачу материала покрытия под давлением в промазывающий орган, в том числе емкость с материалом для покрытия, гибкий шланг для подачи материала покрытия в промазывающий орган, насос для подкачки (на чертеже не показаны). В отдельных случаях выполнения промазывающий орган может включать дополнительный вращающийся валик 13, выполненный с возможностью конгруэнтного кольцевого обхвата обрабатываемой трубы по ее окружности, и дополнительный дугообразный кронштейн 14, подвижно сопряженный с кареткой 4. Кронштейны с валиками установлены таким образом, что обеспечивают обхват трубы с одной стороны одним валиком (1), а с другой стороны двумя валиками - (2, 13). При открытом состоянии промазывающего органа (I) дуги кронштейнов 5, 6, 14 ориентированы вертикально вверх вдоль трубы, при этом выпуклости пар кронштейнов 5, 6, а также кронштейнов 5, 14 обращены навстречу друг к другу, а при закрытом (II) - ориентированы горизонтально поперек трубы, выпуклостью вверх.
Устройство работает следующим образом.
Обрабатываемое цилиндрическое изделие размещают между кронштейнами 5 и 6, либо между кронштейнами 5 и 6, 14. С помощью механизма разъема (на чертеже не показан) кронштейны 5 и 6 поворачиваются сначала вокруг вертикальной оси у, обеспечивая, тем самым, взаимно перпендикулярный поворот навстречу друг другу, а затем - вокруг горизонтальной оси x, обеспечивая полукольцевой поперечный обхват обрабатываемого изделия. После чего производится поворот дугообразного кронштейна 14 с валиком 13 (при их наличии) сначала вокруг вертикальной оси у, затем вокруг горизонтальной оси х. При этом гибкие валики 1, 2, 13 плотно обхватывают обрабатываемую трубу по окружности, обеспечивая конгруэнтное сопряжение промазывающей поверхности последних с наружной поверхностью обрабатываемой трубы. Закрытое (рабочее) положение II промазывающего органа фиксируется средством фиксации (на чертеже не показано), предотвращая несанкционированное раскрытие последнего. Привод вращения 3 обеспечивает синхронное противоположно направленное вращение оппозитно расположенных валиков 1 и 2, либо 1 и 2, 13, обеспечивая поступательное движение промазывающего органа вдоль обрабатываемой трубы. При переключении двигателя в реверсивный режим, направление движения промазывающего органа изменяется на противоположное. Материал покрытия из емкости под давлением сжатого воздуха через гибкий шланг (на чертеже не показаны) через канал 9 подается во внутреннюю полость 7 валиков 1, 2, 13, и через сквозные отверстия 10 поступают на обрабатываемую поверхность трубы. При вращении валики 1, 2, 13 изгибаются, при этом кривизна их рабочей поверхности совпадает с кривизной окрашиваемого цилиндрического изделия. Во время вращения валика вокруг своей оси, так он выполнен из упругого материала, а ось его вращения сохраняет криволинейную форму, слои рабочей оболочки валика циклически сжимаются и растягиваются в зависимости от того, на какой (вогнутой или выпуклой) стороне валика они находятся, обеспечивая равномерное нанесение покрытия на поверхность трубы. После нанесения покрытия рабочий орган размыкают и освобождают трубу. Заявляемая конструкция проста, легка, компактна и экономична.