УСТАНОВКА ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ НА ВНУТРЕННЮЮ ПОВЕРХНОСТЬ ТРУБ
INSTALLATION FOR APPLICATION OF COATING ONTO INTERNAL PIPE SURFACE

Изобретение относится к области нанесения покрытий, а именно композиционных составов высокой вязкости, на внутреннюю поверхность труб.
Для трубных изделий, работающих в условиях воздействия различных сред, одним из основных конструктивных элементов является наличие на внутренней поверхности защитного покрытия с жесткими допусками по толщине и массе.
Особенностью установки для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность труб является то, что ее конструктивно-компоновочная схема позволяет обеспечить высокие технические требования на нанесенное покрытие.
Известен способ формования теплозащитного покрытия по патенту РФ №2185895, B05D 7/22, опубл. 27.07.2002 г., по которому композицию наносят из дозатора поперечно-винтовой укладкой объемной дозы по линейному закону на единицу покрываемой поверхности за один оборот трубы с последующим вращением трубы с высокой скоростью для разравнивания состава.
Предполагаемая установка предназначена для реализации данного способа в части нанесения состава методом выдавливания из дозатора на внутреннюю поверхность вращающейся трубы без последующего разравнивания состава.
Известна установка для внутреннего окрашивания труб с помощью поршня (см., например, В.Л. Гоц. Техника окраски внутренних поверхностей. - М.: Машиностроение, 1971 г., с.45, рис.21), содержащая раму, поршень, насаженный на шток в вертикальном положении. Определенное количество состава наливается поверх поршня, который затем протаскивается по трубе вниз, при этом состав осаждается на внутренней поверхности трубы.
Такая конструкция установки для внутреннего окрашивания труб с помощью поршня позволяет осуществить нанесение покрытия на гладкую внутреннюю поверхность трубы.
Однако эта конструкция не позволяет обеспечить нанесение покрытия на внутреннюю поверхность трубы со ступенчатым профилем, а также однородную толщину покрытия вдоль образующей в результате отекания состава.
Таким образом, задачей данного технического решения являлось обеспечение нанесения покрытия без жестких требований по толщине и массе.
Общими признаками известного технического решения с предлагаемой авторами конструкцией является наличие поршня и штока.
Наиболее близкой по технической сути и достигаемому техническому результату является конструкция установки для окрашивания внутренних поверхностей изделий с помощью краскораспылителя (см., например, В.Л. Гоц. Техника окраски внутренних поверхностей. - М.: Машиностроение, 1971 г., с.67, рис.35), принятая авторами за прототип, содержащая станину, устройство фиксации трубы, механизм возвратно-поступательного перемещения каретки, штангу, поршневой дозатор (краскораспылитель).
Такая конструкция установки для окрашивания внутренней поверхности изделий с помощью краскораспылителя позволяет обеспечить покрытие внутренних поверхностей разнообразной формы, в том числе ступенчатой.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известной установки для окрашивания внутренней поверхности изделий с помощью краскораспылителя, принятой авторами за прототип, относится то, что конструкция краскораспылителя не обеспечивает нанесение состава высокой вязкости.
Таким образом, задачей данного технического решения являлось нанесение лакокрасочных материалов низкой и средней вязкости на внутреннюю поверхность труб.
Общими признаками известного технического решения с предлагаемой авторами конструкцией установки нанесения покрытия на внутреннюю поверхность труб является наличие станины, устройства фиксации трубы, механизма возвратно-поступательного перемещения каретки, штанги, поршневого дозатора (краскораспылитель).
В отличие от прототипа в предлагаемой авторами установке для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность труб устройство фиксации трубы выполнено в виде пенала, смонтированного в опорах с возможностью вращения, а каретка снабжена редуктором, состоящим из цепной передачи и двух шестерен, смонтированных попарно со звездочками на валах, при этом одна из шестерен взаимодействует с зубчатой рейкой, закрепленной на станине, а другая - с реечным толкателем, установленным соосно с подпружиненным штоком, размещенным внутри штанги и контактирующим с поршнем дозатора.
В частном случае, т.е. в конкретных формах выполнения, изобретение характеризуется следующими признаками:
- в пенале выполнен продольный вырез, соответствующий габариту трубы, на внутренней поверхности закреплены закладные опорные элементы, а над вырезом смонтированы откидные хомуты с быстродействующими затворами;
- в исходном положении реечный толкатель и шток установлены с интервалом s=L/i-l, где L - длина хода каретки; i - передаточное число редуктора; l - длина хода поршня в дозаторе.
Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом.
Указанные признаки, отличительные от прототипа, и на которые распространяется испрашиваемый объем правовой защиты, во всех случаях достаточны.
Задачей предлагаемого изобретения является создание установки для нанесения покрытий на внутреннюю поверхность труб на основе композиций высокой вязкости, обеспечение равномерного нанесения состава, стабильности толщины и массы покрытия, улучшение эксплуатационных характеристик и снижение потерь наносимого состава.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной установке для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность труб, содержащей станину, устройство фиксации трубы, механизм возвратно-поступательного перемещения каретки, штангу с установленным на конце поршневым дозатором, особенность заключается в том, что устройство фиксации трубы выполнено в виде пенала, смонтированного в опорах с возможностью вращения, а каретка снабжена редуктором, состоящим из цепной передачи и двух шестерен, смонтированных попарно со звездочками на валах, при этом одна из шестерен взаимодействует с зубчатой рейкой, закрепленной на станине, а другая - с реечным толкателем, установленным соосно с подпружиненным штоком, размещенным внутри штанги и контактирующим с поршнем дозатора.
Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между ними позволяет, в частности, за счет:
- выполнения устройства фиксации трубы в виде пенала, смонтированного в опорах с возможностью вращения и снабжения каретки редуктором, состоящим из цепной передачи и двух шестерен, смонтированных попарно со звездочками на валах, при этом одна из шестерен взаимодействует с зубчатой рейкой, закрепленной на станине, а другая - с реечным толкателем, установленным соосно с подпружиненным штоком, размещенным внутри штанги и контактирующим с поршнем дозатора, обеспечить равномерное нанесение состава, стабильную толщину и массу покрытия, снижение потерь наносимого состава. При этом обеспечивается жесткая кинематическая связь между перемещением каретки и поршня в дозаторе, что обуславливает точное дозирование состава вдоль образующей трубы, а при равномерном вращении трубы - по всей ее поверхности.
Признаки, характеризующие изобретение в конкретных формах исполнения, позволяют, в частности, за счет:
- выполнения в пенале продольного выреза, соответствующего габариту трубы, закрепления на внутренней поверхности пенала закладных опорных элементов и применения откидных хомутов с быстродействующими затворами, улучшить эксплуатационные характеристики, облегчая загрузку и выгрузку трубы,
- установки в исходном положении реечного толкателя и штока с интервалом s=L/i-l, где L - длина хода каретки, i - передаточное число редуктора, а l - длина хода поршня в дозаторе, улучшить эксплуатационные характеристики при установке и снятии дозатора, так как данный интервал обуславливает холостой ход каретки, который определяет расстояние между дозатором, установленным на штанге, и устройством фиксации трубы.
Сущность изобретения заключается в том, что в известной установке для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность труб, содержащей станину, устройство фиксации трубы, механизм возвратно-поступательного перемещения каретки, штангу с установленным на конце поршневым дозатором, в отличие от прототипа, согласно изобретению, устройство фиксации трубы выполнено в виде пенала, смонтированного в опорах с возможностью вращения, а каретка снабжена редуктором, состоящим из цепной передачи и двух шестерен, смонтированных попарно со звездочками на валах, при этом одна из шестерен взаимодействует с зубчатой рейкой, закрепленной на станине, а другая - с реечным толкателем, установленным соосно с подпружиненным штоком, размещенным внутри штанги и контактирующим с поршнем дозатора.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид установки для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубы, на фиг.2 - поперечный разрез устройства фиксации трубы, на фиг.3 - редуктор и штанга с дозатором, на фиг.4 - поперечный разрез редуктора.
Предлагаемая установка для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность труб содержит станину 1, каретку 2, редуктор 3, штангу 4, поршневой дозатор 5, устройство фиксации трубы 6, смонтированное в опорах 7 с возможностью вращения, выполненное в виде пенала с продольным вырезом, соответствующим габариту трубы, и снабженное откидными хомутами 8 с быстродействующими затворами 9. На внутренней поверхности пенала закреплены закладные опорные элементы 10. Редуктор 3 закреплен на каретке 2 и состоит из цепной передачи 11, выполненной в виде двух звездочек 12 и 13, объединенных цепью 14, причем звездочка 12 установлена на валу 15 в блоке с шестерней 16, взаимодействующей с реечным толкателем.17, внутри которого установлен винтовой упор 18, а звездочка 13 установлена на валу 19 в блоке с шестерней 20, взаимодействующей с зубчатой рейкой 21, закрепленной на станине 1. Внутри штанги 4, закрепленной на каретке 2, расположен подпружиненный шток 22, который в исходном положении фиксируется пружиной 23.
На конце штанги 4 установлен поршневой дозатор 5, поршень 24 которого находится в контакте с подпружиненным штоком 22. Полость B закрыта крышкой 25 с выпускным патрубком 26. На каретке 2 установлен механизм возвратно-поступательного перемещения 27. Реечный толкатель 17 и подпружиненный шток 22 установлены в исходном положении с интервалом s.
Установка для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность труб работает следующим образом.
Полость B поршневого дозатора 5 заполняют составом на отдельной позиции в вертикальном положении при снятой крышке 25. После навинчивания крышки 25 поршневой дозатор 5 устанавливают на штанге 4. Трубу размещают в устройстве фиксации 6 на опорных элементах 10 и зажимают откидными хомутами 8 с быстродействующими затворами 9. Включают вращение трубы и продольное перемещение каретки 2, при этом шестерня 20, обкатываясь относительно рейки 21, через валы 19 и 15, звездочки 13 и 12 цепной передачи 11, сообщает вращение шестерне 16, перемещающей реечный толкатель 17, упор 18 которого, пройдя интервал s, воздействует на подпружиненный шток 22. Шток 22, сжимая пружину 23, перемещает поршень 24, и через выпускной патрубок 26 состав струей выдавливают на внутреннюю поверхность трубы. При вращении трубы состав укладывается на поверхности по винтовой линии с заданным шагом. Нанесение состава заканчивают в крайнем правом положении каретки 2, при этом поршень 24 выбирает ход в дозаторе 5, освобождая полость B от состава. Жесткая кинематическая связь между зубчатой рейкой 21 и реечным толкателем 17 обеспечивает четкое, без погрешностей, соотношение между перемещением каретки 2 и поршня 24, определяемое передаточным числом редуктора 3, что обуславливает равномерное выдавливание состава вдоль образующей трубы, стабильную толщину и массу покрытия по всей внутренней поверхности трубы. По окончании цикла детали установки взаимодействуют в обратном порядке, возвращаясь в исходное положение. Окончательное распределение состава по всей внутренней поверхности трубы производят на дополнительном оборудовании под действием центробежных сил при высокой частоте вращения трубы.
Применение установки для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность труб в соответствии с изобретением обеспечивает равномерное нанесение композиционных составов высокой вязкости, стабильную толщину и массу покрытия, улучшение эксплуатационных характеристик и снижение потерь наносимого состава.
Указанный положительный результат подтвержден проведенными испытаниями образцов установок для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность труб, выполненными в соответствии с изобретением.
В настоящее время, в соответствии с изобретением, разработана конструкторская документация на установку нанесения покрытия на внутреннюю поверхность труб, изготовлены образцы промышленных установок.