УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ КРИВОЛИНЕЙНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Изобретение относится к машиностроению, а именно к области очистки поверхностей и изделий от различного рода отложений и загрязнений или уменьшения остаточных напряжений.
В то же время существует практическая необходимость обработки элементов конструкций, изделий, аппаратов, реакторов, трубопроводов по месту их установки, постоянного местопребывания. Такая обработка может быть необходима с целью уменьшения остаточных напряжений, например, после сборки всей конструкции сваркой в области сварочных швов, заклепочных или болтовых соединений. Такая обработка необходима для больших емкостей, бункеров, протяженных трубопроводов с целью очистки внутренних поверхностей от различного рода отложений и загрязнений.
Обрабатываемые поверхности технологического оборудования, различных емкостей, аппаратов, реакторов, имеют на наружной поверхности различные конструкционные наплывы, выступы, бобышки, ребра жесткости и т.п. В этом случае очень трудно технологически выполнить профиль индуктора или электропроводной пластины по профилю обрабатываемой поверхности. Эти же трудности возникают при обработке конических, цилиндрических и сферических поверхностей сравнительно малых диаметров.
Наиболее близким (прототип) по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для обработки металлических поверхностей а.с. №1761312. Устройство содержит возбудитель, выполненный в виде электромагнитного индуктора с (электропроводной) пластиной, расположенной между индуктором и обрабатываемой поверхностью, индуктор подключен к генератору импульсов тока; приспособление для крепления индуктора к поверхности, выполнено в виде кольцевого электромагнита, охватывающего индуктор по периметру. Кольцевой электромагнит снабжен двумя обмотками, одна из которых подключена к источнику постоянного тока, а вторая к генератору импульсов тока, параллельно с обмоткой индуктора. Рабочие поверхности полюсов кольцевого электромагнита и (электропроводной) пластины, обращенные к обрабатываемой поверхности, выполнены по профилю последней.
К недостаткам устройства прототипа следует отнести сложность обработки нужного профиля рабочей поверхности индуктора или (электропроводной) пластины, недостаточная эффективность обработки поверхностей со сложным профилем, ограниченные эксплуатационные технологические возможности, потому что практически обработки могут подвергаться только ровные гладкие поверхности, либо с большим радиусом кривизны. Под такие поверхности достаточно просто выполнить профиль рабочей поверхности индуктора и (электропроводной) пластины 10 или чертеж прототипа.
Эффективность обработки поверхности устройством прототипа несколько снижается также потому, что электромагнитный удар производится по участку, равному площади индуктора или (электропроводной) пластины, является таким образом не точечным, сосредоточенным, что было бы наиболее эффективно для обработки, а распределенным по поверхности.
Целью изобретения является устранение указанных недостатков, а именно упрощение конструкции, повышения эффективности обработки и расширение технологических (эксплуатационных) возможностей за счет возможности обработки поверхностей сложных профилей, с выступами, бобышками, ребрами жесткости и т.п.
Указанная цель достигается тем, что рабочая поверхность промежуточной пластины снабжена выступами равной или различной высоты, торцы выступов расположены на обрабатываемой поверхности; магнитопровод кольцевого электромагнита снабжен полюсным наконечниками, рабочие поверхности которых расположены по профилю обрабатываемой поверхности.
Как вариант, при обработке сферических или цилиндрических поверхностей высота выступов определяется по формуле:
0
0
где Н - высота выступа над поверхностью пластины, R - радиус обрабатываемой поверхности, L - расстояние от центра индуктора до выступа, Н - высота выступа в центре индуктора; в частном случае Н может быть равно нулю.
Отличие предлагаемого устройства от прототипа состоит в следующем:
промежуточная пластина снабжена выступами;
- выступы выполнены равной или различной высоты в зависимости от профиля обрабатываемой поверхности;
- выступы выполнены с возможностью изменения по высоте над поверхностью пластины;
- выступы по высоте расположены так, что их торцы соприкасаются с обрабатываемой поверхностью;
- высота выступов при обработке цилиндрических и сферических поверхностей определяется по формуле (1);
- рабочие поверхности полюсных наконечников кольцевого электромагнита выполнены по профилю обрабатываемой поверхности.
- полюсные наконечники выполнены в виде гибких оболочек, замененных магнитным порошком (стружками, гранулами и т.п.).
Таким образом, назначаемое техническое решение соответствует критерию «новизны».
Применение выступов постоянной или переменной высоты, рассчитанной по форме поверхности, в совокупности с другими признаками приводит к появлению нового свойства - повышению эффективности обработки за счет:
1) суперпозиции волн упругой деформации участков обрабатываемой поверхности при одновременном многоточечном ударном воздействии на поверхность, что приводит к ослаблению адгезионной связи между поверхностью и отложениями;
2) точечные ударные воздействия вызывают значительные ускорения точек обрабатываемой поверхности, что приводит к ослаблению адгезионной связи, и к эффективному отслоению отложений от поверхности. Возможна обработка поверхностей сложной формы с неровностями, выступами, бобышками, ребрами жесткости и т.п. при одновременном упрощении рабочего устройства (индуктора с пластиной). Применение полюсных наконечников электромагнита, выполненных по профилю обрабатываемой поверхности, или, снабженных наконечниками, выполненных в виде упругих оболочек,
заполненных магнитными частицами, (опилками, порошком, мелко нарубленной проволокой и т.п.) или магнитной жидкостью, позволяют осуществить эффективное и надежное удержание рабочего органа устройства (индуктора с пластиной) на обрабатываемой поверхности практически любого профиля.
Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию «существенные отличия».
Сущность предлагаемого технического решения отображена на чертеже, где на фиг.1 - общий вид устройства; фиг.2 - узел А фиг.1, устройство на поверхности с различного вида неровностями; фиг.3 - кольцевой электромагнит с гибкими полюсными наконечниками.
На чертеже: 1 - обрабатываемая поверхность, 2 - рабочий орган устройства. Рабочий орган устройства 2 содержит корпус 3, полую штангу 4 с шаровым шарниром 5 и рукояткой 6. на нижней поверхности корпуса 3 (по чертежу) выполнены пазы, в которые уложены витки индуктора 7. снизу (по чертежу) к витками индуктора 7 примыкает биметаллическая пластина 8, состоящая из двух слоев, слой, обращенный к индуктору, выполнен из металла с высокой электропроводностью, слой, обращенный к обрабатываемой детали, выполнен из металла с высокими упругими свойствами. (На чертеже эти слои пластины 8 отдельно не показаны). В пластину 8 на резьбе или тугой посадкой вставлены выступы 9. Если они посажены на резьбе, то снабжены гайками 10 для их фикции на определенной длине (высоте) над поверхностью пластины 8. К корпусу 3 по его периметру крепится магнитопровод 1 кольцевого электромагнита, имеющий обмотки 12 и 13 и полюсные наконечники 14. Устройство содержит также генератор импульсов тока 15 и источник постоянного тока 16. Кнопки подключения 7 генератора импульсов тока 15 и кнопка подключения 18 источника постоянного напряжения 16 к обмоткам электромагнита и индуктору, расположены на рукоятке 6. органы подключения источников 15 и 16 к сети и регулирования их параметров, расположены на панелях управления самих источников энергии 15 и 16 и на чертеже не показаны. Корпус 3 рабочего органа снабжен также рым-болтами 19. На фиг.2 и 3 на обрабатываемой поверхности 1 показаны ребра жесткости 20. (Это могут быть и другие неровности на обрабатываемой поверхности, например, бобышки для датчиков температуры и т.п.).
Как вариант, полюсные наконечники 14 могут выполняться не из сплошного металла. Как на фиг.2 и 3. а из гибкой обмотки 21, заполненной магнитным материалом 22, фиг.3 (например, магнитные опилки, порошок, куски мелко нарубленной проволоки или магнитная жидкость).
Корпус 3 рабочего органа 2 выполняется из неэлектропроводного материала, как показано на чертеже штриховкой, что может быть выполнено составным, но только часть, обращенная к индуктору, должна быть неэлектропроводной. Чтобы в корпусе 3 не возникали свои вихревые токи при пропускании импульсов тока через витки индуктора 7. Рым-болтами 19 корпус 3 снабжается в том случае, если при обработке значительных по площади поверхностей 1 рабочий орган получается значительным по размерам и массе, что затрудняет перемещение его по поверхности вручную. Наличие штанги 4 с шаровым шарниром 5 позволяет сканировать рабочим органом обрабатываемую поверхность и обрабатывать труднодоступные места.
Выступы 9 выполняются как металлические стержни из высокопрочного металла с закругленной рабочей поверхностью, обращенной к обрабатываемой поверхности и, снабженные на другом конце резьбой. Они, в принципе, могут быть выполнены все одинаковой длины, не ввинчиваться в пластину 8 на разную глубину так, чтобы их другие торцы при обработке поверхности 1 касались ее. При обработке цилиндрических или сферических поверхностей высота выступов над поверхностью пластины 8 определяется по приводимой в описании и формуле изобретения формуле.
Реализация предлагаемого устройства позволяет осуществить следующее:
- повысить производительность труда, так как сокращается время обработки участка за счет повышения эффективности обработки, которая повышается потому, что обрабатываемый локализованный участок подвергается многоточечному ударному воздействию, суперпозиция волн упругой деформации, возникающих при многих точечных воздействиях и отраженных также от границ, локализованных кольцевым электромагнитом участка, приводит к ослаблению адгезионной связи между поверхностью и отложениями. Значительные ускорения точек поверхности под одновременным воздействием многих точечных ударов приводит к эффективному отслаиванию отложений;
- значительно расширяются эксплуатационные возможности устройства. Так наличие выступов переменной высоты позволяет обрабатывать поверхности сложного профиля (цилиндрические, сферические, конические и т.п.), а также поверхности с различного рода неровностями - выступами, наплывами, бобышками, ребрами жесткости и т.п. Расширению эксплуатационных возможностей способствует также выполнение полюсных наконечников по профилю обрабатываемой поверхности или в виде гибких оболочек, выполненных магнитным материалом (порошком, опилками, мелко нарубленной проволокой, магнитной жидкостью);
- применение выступов переменной высоты на промежуточной пластине упрощает конструкцию, особенно технологию изготовления рабочего органа устройства, так как не требуется тщательная подгонка рабочего профиля пластины под профиль обрабатываемой поверхности.