УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области очистки внутренней поверхности труб от загрязнений и разного рода отложений, преимущественно мягких, в химической, энергетической, пищевой и др. промышленности и может быть использовано для очистки труб, в частности, теплообменников, в процессе их эксплуатации.
Уровень техники
Аналогом устройства для гидромеханической очистки внутренней поверхности труб является, например, а.с. СССР №1013002, МПК В 08 В 3\04, 1983 г., содержащее корпус с закрепленным на нем очистным элементом, установленным под углом к оси корпуса с возможностью вращения на своей оси, и систему подачи жидкости. Очистной элемент в устройстве установлен на торцевой поверхности корпуса и выполнен в виде режущей головки, размещенной под углом к оси корпуса в направлении, обратном его перемещению.
Недостатками аналога являются:
А. Указанное устройство не обеспечивает необходимое качество и эффективность очистки внутренней поверхности трубопроводов.
Б. Допускает повреждения очищаемой поверхности очистным элементом.
Известны инструменты для обработки отверстий - расточные оправки. Зенкера, с применением чашечных резцов, (например, Ящерицын П.Н. и др., «Ротационное резание материалов» Мн. Наука и техника, 1987, сс.204, 205, разд.9.5 (рис.9.19, 9.20), а также «Альбом конструкций инструмента», Мн, Академия наук БССР, ФТИ, 1970, сс.22, 28, 89, 92), содержащие корпус, имеющий возможность вращения с жестко
установленной осью вращения и закрепленном на ней (одним или двумя) чашечным резцом, имеющим возможность вращения вокруг своей оси, установленной в корпусе на подшипниках скольжения или качения и развернутых на угол а относительно оси корпуса в сторону вращения корпуса. Применение известных чашечных резцов для очистки внутренней поверхности труб позволило бы повысить качество и эффективность очистки и повысить износостойкость инструмента. С существенными признаками полезной модели совпадает следующая совокупность признаков аналога: «содержащее корпус, имеющий возможность вращения, с закрепленными на оси вращения чашечными резцами, имеющими возможность вращения вокруг своей оси, установленной в корпусе на подшипниках скольжения или вращения.» Недостатками аналога является:
Невозможность использования для очистки внутренней поверхности труб, так как крепление оси чашечных резцов имеет высокую жесткость и сложность конструкции для обеспечения при вращении чашечного резца высокой точности, тогда как при очистке внутренней поверхности труб необходима возможность самоустановки оси вращения инструмента по поверхности трубы при вращении, например, посредством гибкого вала. На угол разворота известных устройств, используемых для обработки металлов, в связи с большими усилиями резания и для обеспечения оптимальных для металлов режимов обработки, имеются ограничения α<±30°, которые для очистки внутренней поверхности труб неприемлемы.
Прототипом полезной модели является устройство для очистки внутренней поверхности труб, преимущественно от твердых отложений по патенту №2096097 МПК В 08 В 9\04, 1997 г., содержащее корпус с возможностью вращения и закрепленные на нем очистные элементы, установленные под углом к оси корпуса в его радиальной плоскости с возможностью вращения на своей оси и систему подачи жидкости. В
известном устройстве очистной элемент выполнен в форме усеченного конуса из набора режущих роликов с шагом t, который определяет угол наклона к оси режущей головки, как
тp.
где d - внутренний диаметр трубы,
n - количество роликовых головок, установленных со смещением в осевом направлении.
Последний ролик головки (у основания конуса) является калибрующим, для чего на его периферии выполнена фаска, предохраняющая поверхность трубы от повреждений.
С существенными признаками полезной модели совпадает следующая совокупность признаков прототипа: «содержащее корпус, имеющий возможность вращения, с закрепленными на нем очистными элементами, выполненными в форме тел качения, установленных на осях развернутых относительно оси корпуса»
Недостатками прототипа являются:
А. Недостаточно высокая эффективность и производительность при очистке поверхности труб от мягких отложений из-за консольного крепления оси роликовой головки, которое снижает долговечность очистного элемента.
Б. Технологическая сложность изготовления очистного элемента в виде набора роликовых головок.
Устранение недостатков может быть достигнуто за счет выполнения очистных элементов в виде круглых чашечных резцов, размещенных в корпусе на осях с возможностью вращения с разворотом этих осей в направлении вращения корпуса.
Сущность полезной модели
Задача, на решение которой направлена полезная модель, является:
Создание эффективного устройства для очистки внутренней поверхности труб преимущественно от мягких отложений с максимальным предохранением очищаемой поверхности трубы от механических
повреждений очистным элементом, а также упрощение конструкции и повышение долговечности и ремонтопригодности очистного элемента.
При осуществлении полезной модели могут быть получены следующие технические результаты:
А. Повышение эффективности очистки за счет выполнения каждого из очистных элементов в виде чашечного резца, расположенного на оси, опертой с обоих торцов на шарики (тела качения), размещенные в корпусе Б. Упрощение конструкции очистного элемента. В. Повышение долговечности и ремонтопригодности устройства.
Указанные технические результаты достигаются за счет того, что устройство для очистки внутренней поверхности труб от отложений содержит корпус, имеющий возможность вращения, с закрепленным в нем очистными элементами, выполненными в форме тел качения, установленных на осях, развернутых относительно оси корпуса, при этом очистные элементы выполнены в виде круглых чашечных резцов и размещены в корпусе на осях с возможностью вращения на телах качения. Такое конструктивное решение позволяет реализовать в устройстве угол поворота а оси очистного элемента в пределах 0<α<180°, в зависимости от требований к производительности и качеству очистки. В диапазоне углов α≤90° чашечный резец работает по схеме, общепринятой в теории и практике обработки металлов. В зоне разворота чашек α=90 градусов увеличивается потребное значение крутящего момента на приводе. В диапазоне 90<α<180° схема удаления отложений характеризуется изменением составляющей силы на передней поверхности чашки, способствующей продвижению устройства по трубе и уменьшению, т.о., усилия подачи. При этом разворот чашечного резца «задним углом» («спиной») к направлению подачи способствует центрированию устройства и уменьшению повреждаемое внутренней поверхности трубы.
Признаки, отличительные от прототипа, выражаются следующей совокупностью признаков: «очистные элементы выполнены в виде круглых чашечных резцов и размешены в корпусе на осях с возможностью вращения на телах качения, а их оси развернуты в направлении вращения корпуса на угол а, при этом значение угла а может устанавливаться в пределах 0<α<180°Ї.
Очистку производят путем перемещения в полости трубы устройства, корпус которого имеет возможность вращения вокруг своей оси. На корпусе закреплены под углом а к его оси (и к образующей трубы) очистные элементы в виде чашечных резцов, вращающихся на осях, опертых на шарики (тела качения). Угол а в устройстве может быть установлен (задан) в диапазоне 0<α<180°, в зависимости от твердости отложений и требований к степени очистки поверхности трубы после очистки.
Выполнение очистных элементов в виде чашечных резцов позволяет предохранить очищаемую поверхность от механических повреждений.
Расположение оси чашечных резцов на шариках (телах качения) позволяет выполнить простую, компактную конструкцию, обладающую минимальным трением при вращении, с возможностью регулировки и замены изношенных шариков.
Таким образом, использование предлагаемой полезной модели позволяет применительно к условиям очистки (толщины, твердости отложений, требований к состоянию поверхности трубы) производить удаление отложений наиболее эффективно, с высоким качеством очистки и минимальными энергетическими потерями и потерями времени на ремонт и обслуживание устройства.
Таким образом, задача полезной модели решена.
Перечень фигур чертежей
На фиг.1 изображен общий вид устройства с применением чашечного резца при 0<α<90°
На фиг.2 - схема размещения устройства в трубе.
На фиг.3, 4 - схема размещения устройства (две проекции) с расположением чашечных резцов при а=90°.
На фиг.5 и 6 - схема устройства с расположением чашечных резцов под углом 90<α<180°
Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной
модели
Устройство содержит корпус 1, в задней части которого имеется хвостовик 2 для подсоединения гибкого вала 3 для передачи крутящего момента и отверстие 4 для подвода жидкости (воды) в зону очистки. В передней части корпуса выполнены полости 5, в которых располагаются оси 6 чашечных резцов 7. Оси 6 установлены в корпусе на шариках 8 и 9 и поджаты винтом 10с возможностью вращения. Оси расположены в корпусе под углом а (со стороны передней поверхности чашечного резца) к оси корпуса, при этом значение угла а может составлять 0<α<180°. На фиг.1 угол а составляет 5°. Диаметр корпуса выбирается из условий лучшего центрирования устройства в трубе 11 и улучшения качества удаления отложений 12. Чашечные резцы 7 в корпусе могут располагаться под углом α=90° (фиг.3, 4) В этом случае неровности после удаления отложений минимальны и подача может быть максимально допустимой твердостью отложений.
При развороте чашечных резцов на угол 90<α<180° (фиг.5, 6), изменяется схема удаления отложений в связи с тем, что резцы развернуты «задним углом» в сторону движения устройства. В данном случае сколотый шлам передней гранью резца направляется не в сторону продвижения устройства, а в обратную. При этом создается тяговая сила, облегчающая продвижение устройства в трубе.
Устройство работает следующим образом. Корпус устройства размещают в трубе и продвигают до соприкосновения очистного элемента с отложениями. Далее включают привод вращения
устройства. Вращающееся устройство перемещается внутри трубы. Очистные элементы (чашечные резцы) 7, вращаясь, в свою очередь, на своих осях относительно трубы и, опираясь на шарики 8 и 9, вычищают отложения. Для различных условий чистки (толщина, твердость отложений) устанавливается свой угол а разворота, способствующий наиболее эффективной очистке. Кроме того, вращаясь в шариках, резцы не только счищают отложения, но и, поворачиваясь, меняют свою режущую кромку, замедляя тем самым процесс износа очистных элементов. Самоцентрирование резцов обеспечивает минимальное повреждение поверхности и высокое качество очистки.
Таким образом, подтверждена возможность осуществления полезной модели.
При осуществлении полезной модели получены следующие технические результаты:
А. Повышается эффективность и качество очистки внутренней поверхности трубы от мягких отложений.
Б. Упрощается конструкция и увеличивается срок службы очистных элементов.
В. Повышается ремонтопригодность устройства.
Г. Сохраняется поверхность очищаемой трубы от механических повреждений очистными элементами.