УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ НА ВНУТРЕННЮЮ ПОВЕРХНОСТЬ ТРУБ

Полезная модель используется для электрохимической обработки изделий, такой как анодирование, микродуговое оксидирование, нанесение гальванических покрытий для получения коррозионностойких, эрозионностойких, теплостойких и других покрытий на внутренней поверхности труб, и может применяться в машиностроении, нефтяной, газовой, химической и авиационной промышленности.
Известно устройство для нанесения теплозащитных покрытий на внутреннюю поверхность, содержащее источник питания, ванну для электролита, внутренний электрод в виде стержня, насос и шланги подвода и отвода электролита (Отчет о НИР «Анодно-катодный микродуговой метод нанесения теплозащитных покрытий на изделия из сплава Д16». Гос. регистрационный №01819012140, инв. №02860088878. ИНХ СО АН СССР. Новосибирск, 1986, с.18-21, 54, 62).
Недостатками известного устройства являются: ограниченность возможностей устройства по обработке труб большого размера (ограниченно мощностью источника питания); неравномерность толщины покрытия по длине трубы из-за нагрева и обеднения электролита при прохождении по трубе, причем особенно велика неравномерность на трубах переменного сечения из-за различия эффективной плотности тока на участках трубы разного диаметра; низкая работоспособность внутреннего электрода в результате того, что плотность тока на нем выше, чем на обрабатываемой внутренней поверхности трубы (отношение площадей поверхности внутреннего электрода и внутренней поверхности трубы меньше единицы).
Ближайшим техническим решением является устройство для нанесения электрохимических покрытий на внутреннюю поверхность трубы, содержащее источник питания, ванну для электролита, внутренний электрод в виде мешалки, герметизирующие шайбы с фторопластовыми уплотнениями, насос и шланги подвода и отвода электролита (Авторское свидетельство СССР №1323611, кл. C25D 7/04, C25D 19/00, 1987). Устройство обеспечивает нанесение равномерных по толщине покрытий на внутреннюю поверхность труб большого размера (не ограниченно мощностью источника питания).
Недостатками известного устройства являются: невозможность обработки труб переменного сечения; работоспособность внутреннего электрода недостаточна, так как отношение площади его поверхности к площади обрабатываемого участка внутренней поверхности трубы примерно равно единице; сложность технической реализации устройства, связанная с необходимостью герметизации движущейся по трубе ячейки (своей для каждого типоразмера трубы) обеспечением ее равномерного продвижения с заданной скоростью.
Полезная модель направлена на увеличение работоспособности внутреннего электрода и повышение качества за счет обеспечения равномерности покрытия по толщине при обработке труб переменного сечения.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для нанесения электрохимических покрытий на внутреннюю поверхность труб, состоящее из источника питания, ванны для электролита, электрода, выполненного в виде перфорированной трубы с дисперсной засыпкой из материала, стойкого к электролиту, двух насосов и шлангов подвода-отвода электролита, снабжено коромыслом с реверсивным электроприводом и заборными патрубками, струйными релейными элементами, системой управления, соединенной с реверсивным электроприводом, и насосами, при этом заборные патрубки установлены на концах коромысла и соединены через насосы и струйные релейные элементы со шлангами подвода-отвода электролита.
На фиг.1 представлена общая схема устройства для нанесения электрохимических покрытий на внутреннюю поверхность труб; на фиг.2 - блок-схема системы управления.
Устройство состоит из источника 1 питания, ванны 2 для электролита 3, внутреннего электрода 4, насосов 5 и 6, шлангов 7 и 8 подвода-отвода электролита 3, коромысла 9 с реверсивным электроприводом 10 и расположенных на его концах заборных патрубков 11 и 12, которые через струйные релейные элементы 13 и 14 подсоединены соответственно к шлангам 7 и 8 подвода-отвода электролита. Внутренний электрод 4 для обработки трубы 15 выполнен полым и перфорированным из сплава, стойкого к электролиту, и заполнен дисперсной засыпкой 16 из того же сплава. Необходимая скорость прокачки электролита и время погружения заборных патрубков 11 и 12 в электролит обеспечивается с помощью системы 17 управления, которая включает ЭВМ 18, блоки 19 и 20 запаздывания, аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 21 и 22 и цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) 23-28.
Устройство работает следующим образом.
В программу ввода ЭВМ 18 закладывают информацию о геометрии трубы (диаметр, длина, объем участков расширения и сужения), мощности источника питания (максимальный ток), необходимой плотности тока процесса и общего времени обработки трубы 15. Эта информация поступает в ЭВМ 18. По известным формулам рассчитывают скорость прокачки электролита, время задержки для блоков 19 и 20 запаздывания и время погружения заборных патрубков 11 и 12 в электролит. После сигнала готовности с ЭВМ 18 производят пуск устройства. С ЭВМ 18 поступают команды: через ЦАП 28 на источник 1 питания, который подает напряжение на трубу 15 и внутренний электрод 4, через ЦАП 23 на насос 6, который начинает откачку с расчетной производительностью, а через ЦАП 24 на реверсивный электропривод 10 коромысла 9, которое на расчетное время погружает заборный патрубок 11 в ванну 2 с электролитом 3. В результате этого всасывается расчетная порция электролита 3, Через ЦАП 25 на блок 19 запаздывания, представляющий собой электрическое реле времени, с ЭВМ 18 поступает управляющий сигнал, устанавливающий расчетное время задержки. После прохождения порции электролита по трубе 15 она попадает в струйный релейный элемент 14, осуществляющий скачкообразное изменение управляющего воздействия «включено» - «выключено» по мере прохождения электролита, которое через определенное время задержки, формируемое блоком 19 запаздывания, и достаточное для полного освобождения системы от электролита, через ЦАП 21 поступает на ЭВМ 18. По окончании этого воздействия ЭВМ 18 через ЦАП 23 отключает насос 6, через ЦАП 25 включает насос 5, а через ЦАП 24 - реверсивный электропривод 10 коромысла 9, которое на определенное время погружает заборный патрубок 12 в электролит 3, после чего осуществляется прокачка порции электролита в обратном направлении. Очередной реверс работы устройства осуществляют аналогично с помощью струйного релейного элемента 13, ЦАП 27, блока 20 запаздывания и АЦП 22. По истечении времени обработки ЭВМ 18 автоматически отключает устройство.
Конструктивные особенности устройства обеспечивают равномерность покрытия по толщине при обработке труб переменного сечения и увеличение работоспособности внутреннего электрода, исключают перегрев и истощение электролита.
1 - источник питания
2 - ванна
3 - электролит
4 - внутренний электрод
5, 6 - насосы
7, 8 - шланги подвода-отвода электролита
9 - коромысло
10 - реверсивный электропривод
11, 12 - заборные патрубки
13, 14 - струйные релейные элементы
15 - обрабатываемая труба
16 - дисперсная засыпка
17 - система управления
18 - ЭВМ
19, 20 - блоки запаздывания
21, 22 - аналого-цифровые преобразователи (АЦП)
23-28 - цифроаналоговые преобразователи (ЦАП)