УСТРОЙСТВО ДЛЯ ШЛИФОВАНИЯ И ПРИТИРКИ УПЛОТНИТЕЛЬНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ЗАПОРНОЙ ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ

Полезная модель относится к машиностроению, к технологическому оборудованию, которое может быть использовано для обработки уплотнительных поверхностей затворного узла промышленной трубопроводной арматуры, как при производстве, так и в процессе ее ремонта. Преимущественно подобные устройства могут быть использованы при ремонте уплотнительных элементов затворного узла запорной трубопроводной арматуры, работающей в условиях агрессивных рабочих сред химических и нефтехимических производств.
Полезная модель относиться к приоритетному направлению развития науки и технологий «Технологии снижения риска и уменьшения последствий природных и техногенных катастроф» [Ю.Г. Смирнов, Е.В. Скиданова, С.А. Краснов. Алфавитно-предметный указатель к Международной патентной классификации по приоритетным направлениям развития науки и технологий., М. патент, 2008 г., с. 65], так как позволяет сокращать сроки ремонта уплотнительных элементов запорной арматуры нефтехимических трубопроводных магистралей.
Известна установка для обработки уплотнительных поверхностей трубопроводной арматуры (см. патент Российской Федерации 2106951, М. КЛ. 6 B24B 15/03 от 15.12.95 г. [1]), в которой зубчатое колесо соединено со шпинделем с возможностью сообщения от последнего вращающегося момента колесу. Зубчатое колесо, соединено кинематически своими зубьями с шестеренками, которые расположенными на валах с обрабатывающими инструментами (шлифовальными кругами и притирами) по окружности периферии планшайбы. Инструмент, взаимодействуя с притираемой поверхностью, вращает планшайбу относительно оси шпинделя. При этом вращение планшайбы обеспечивается за счет сил трения инструментов от взаимодействия их с обрабатываемой поверхностью.
Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого устройства, является наличие планшайбы, шлифовальных кругов, расположенных по периферии планшайбы, шпинделя.
Первый недостаток установки заключается в ее недостаточной производительности, которая обусловлена особенностью ее кинематической схемы, и выражается в том, что процесс микрорезания осуществляется попутным направлением вращения, данное явление снижает скорость микрорезания. Вторым недостатком данной установки является отсутствие осциллирующего (дрожащего) радиального движения, также снижает скорость микрорезания.
Известно устройство для шлифования и притирки уплотнительных поверхностей трубопроводной арматуры (Патент РФ на изобретение №2210482 Патентообладатели Открытое акционерное общество «Пензенское констркторско-технологическое бюро армутростроения», МПК B24B 15/00, опубликовано 20.08.2003 г. [2]).
Устройство содержит планшайбу, установленную инструментами (притирами или шлифовальными кругами) на обрабатываемую уплотнительную поверхность корпуса клиновой задвижки, установленного на клиновую плиту для расположения притираемой уплотнительной поверхности корпуса в горизонтальной плоскости.
В центральном отверстии планшайбы, соосно ей, установлена и соединена с ней при помощи крепежа ступица (стакан), на которую надето зубчатое колесо с возможностью вращения относительно нее. Колесо входит в зацепление с шестернями, которые посредством валов соединены с инструментами. Зубчатое колесо застопорено от осевого перемещения относительно ступицы кольцом. В отверстии ступицы, вдоль его образующих, в диаметрально противоположных местах выполнены два паза для штифта на шпинделе с целью передачи вращающего момента планшайбе. На зубчатом колесе по разные стороны от его оси в диаметрально противоположных местах выполнены два сквозных отверстия для свободного вхождения в них пальцев, соединенных подвижно в осевом направлении с нижним фланцем подвески и поджатых пружинами сжатия, надетыми на пальцы, в направлении к зубчатому колесу на планшайбе. При этом геометрические оси пальцев совпадают с осями отверстий в зубчатом колесе.
В устройстве встречное движение инструментов происходит за счет зубчатого колеса надетого свободно на ступицу планшайбы. Данная кинематическая схема обеспечивает более интенсивную обработку уплотнительной поверхности.
Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого устройства, является наличие планшайбы, шлифовальных кругов, расположенных по периферии планшайбы, шпинделя.
Недостатком данного устройства является отсутствие осциллирующего (дрожащего) радиального движения, что обуславливает снижение скорости микрорезания.
Известно устройство, опубликованное в научном издании [3] по применению многодисковых шлифовальных инструментальных блоков. Применение подобных шлифовальных блоков широко используется на финишном этапе в технологиях восстановления (изготовления) элементов трубопроводной арматуры. Указанный подход развивается в работах как отечественных, так и зарубежных исследователей - С.В. Сейнова, В.А. Калашникова, Ю.В. Гунденкова, Р. Эффенбергера.
Устройство содержит планшайбу, установленную инструментами (притирами или шлифовальными кругами) на обрабатываемую уплотнительную поверхность корпуса клапана, базирующегося на плите вертикально-сверлильного станка.
В центральном отверстии планшайбы имеется основание ступицы со сквозным резьбовым отверстием и смещением относительно оси симметрии. В резьбовое отверстие установлена съемная ступица, которая также имеет смещение относительно оси симметрии. Конструкция «двойной» ступицы перемещается возвратно-поступательно в вертикальном направлении, такое техническое решение позволяет изменять центр тяжести, регулировать дисбаланс или убирать его полностью. Выставленный, необходимый центр тяжести, эксцентриситет (дисбаланс) фиксируется специальной контрольной гайкой. Конструкция инструмента, с изменяемым центром тяжести, с регулируемым эксцентриситетом, при главном вращении, является производной вторичного вращения рабочих дисков с инструментом. Вторичное вращение рабочих дисков создает, сложное, круговое, осциллирующие (дрожащее), плоскопараллельное движение. Регулируемый эксцентриситет позволяет регулировать интенсивность процесса микрорезания, варьировать в некотором диапазоне скоростями вращения применяемого стационарного или мобильного электро- или пневмопривода. В корпусе имеется пять радиальных направляющих, где посредством вставки производится регулирование, изменение диаметра обрабатываемой полосы уплотнительного кольца.
Недостатком данной конструкции является отсутствие возможности производить микрорезание в режиме реверса, что снижает производительность инструмента.
За прототип принято устройство для обработки уплотнительных поверхностей трубопроводной арматуры [Гайсин С.Н., Балакирев В.А., Цвик Л.Б., Безносов С.А. Универсальная многодисковая головка для финишной обработки плоских уплотнительных поверхностей элементов трубопроводной арматуры/ Вестник ИрГТУ. 2011, №11 - с. 8-14[3]), в котором на периферии планшайбы равномерно по окружности выполнены пазы, дополнительно содержит ступицу и вставки для фиксации рабочих дисков, на боковой поверхности которых имеются прямоугольные выступы, причем рабочие диски выполнены съемными и закреплены на планшайбе посредством вставок с прямоугольными пазами, соответствующими прямоугольным выступам боковой поверхности пазов планшайбы, при этом ступица установлена в центральном отверстии планшайбы и зафиксирована стопорным кольцом со стороны рабочих дисков.
Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого устройства, являются:
- планшайба со сквозным резьбовым отверстием, которое имеет смещение относительно оси вращения планшайбы;
- на периферии планшайбы равномерно по окружности выполнены пазы, в которые вставлены съемные вставки с рабочими дисками;
- в сквозном резьбовом отверстии планшайбы установлена съемная ступица, зафиксированная контрольной гайкой со стороны рабочих дисков;
- шпиндель со сферической поверхностью, снабженный штифтом для сообщения планшайбе принудительного вращения.
У прототипа шлифовальный блок снабжен специальным шпинделем, предназначенным для передачи главного (принудительного) вращения основного диска от стационарного или мобильного привода, при этом рабочие диски, расположенные на основном, будут вращаться (осуществлять вторичное движение - вращение рабочего диска), реализуя тем самым процесс микрорезания.
Шпиндель, осуществляет функцию по передаче крутящего момента, имеет две базирующиеся поверхности, коническую для установки в стационарный привод и сферическую контактирующую непосредственно с инструментальной головкой. Базирование шпинделя через сферический контакт с инструментом, позволяет свободно самоустановиться рабочим дискам на обрабатываемой поверхности. В случае использования мобильного привода предусматривается и другой вариант, когда вал, вместо конической базирующей поверхности имеет цилиндрическую.
Вторичное вращение обрабатывающих инструментов с одной стороны повышает производительность обработки, а с другой стороны позволяет реализовать метод шлифования (в чистом виде), а не обдирку обрабатываемой поверхности.
Однако недостатком прототипа является недостаточно высокая производительность шлифования уплотнений трубопроводной арматуры из-за невозможности вращения устройства против часовой стрелки и обеспечения работы устройства в режиме реверсного вращения по причине выкручивания съемной ступицы шпинделем.
Технический результат полезной модели заключается в повышении производительности обработки уплотнений трубопроводной арматуры путем оптимизации методов обработки и рациональной, с учетом конструктивных особенностей кинематики процесса микрорезания.
Технический результат полезной модели достигается тем, что устройство для шлифования и притирки уплотнительных поверхностей запорной трубопроводной арматуры, содержащее планшайбу со сквозным резьбовым отверстием, которое имеет смещение относительно оси вращения планшайбы, на периферии планшайбы равномерно по окружности выполнены пазы, в которые вставлены съемные вставки с рабочими дисками, в сквозном резьбовом отверстии планшайбы установлена съемная ступица, зафиксированная контрольной гайкой со стороны рабочих дисков, шпиндель со сферической поверхностью, снабженный штифтом для сообщения планшайбе принудительного вращения, согласно полезной модели, съемная ступица имеет кольцевой паз со стороны шпинделя и дополнительно зафиксирована со стороны шпинделя контрольной гайкой, расположенной в кольцевом пазе съемной ступицы.
Выполнение со стороны шпинделя в съемной ступице кольцевого паза и дополнительное закрепление ступицы со стороны шпинделя контрольной гайкой, расположенной в кольцевом пазе съемной ступицы, позволяет производить микрорезание в режиме реверса, что позволяет увеличить производительность обработки уплотнений трубопроводной арматуры.
Отличия от прототипа доказывают новизну заявляемой полезной модели.
Изобретение поясняется чертежами, где
на фиг. 1 - представлена конструкция многодискового шлифовального блока в разрезе;
на фиг. 2 - представлен шлифовальный блок на виде сверху;
на фиг. 3 - представлен разрез вставки с рабочим диском.
Элементам устройства присвоены следующие цифровые обозначения:
1 - планшайба;
2 - съемная ступица;
3 - рабочий диск;
4 - контрольная гайка;
5 - шпиндель;
6 - штифт;
7 - вставка;
8 - контрольная гайка.
В состав устройства для шлифования и притирки уплотнительных поверхностей запорной трубопроводной арматуры входит планшайба 1 (фиг. 1), в которой имеется сквозное резьбовое отверстие, выполненное со смещением относительно оси симметрии. Таким образом, в конструкцию устройства искусственно внесен дисбаланс. В сквозное резьбовое отверстие ввернута съемная ступица 2 (фиг. 1), которая соответственно также имеет смещение относительно оси симметрии. Съемная ступица 2 со стороны рабочих дисков 3 (фиг. 1) зафиксирована контрольной гайкой 4 (фиг. 1). Крутящий момент устройству передает шпиндель 5 (фиг. 1) со сферической контактной поверхностью посредством штифта 6 для сообщения устройству принудительного вращения. На периферии планшайбы 1 равномерно по окружности расположены пазы, оси симметрии которых совпадают с радиальными осями рабочих дисков 3 и геометрическим центром оси вращения устройства, на боковой поверхности которых имеются прямоугольные выступы. В боковые поверхности пазов вставлены вставки 7 (фиг. 2) с прямоугольными пазами с закрепленными рабочими дисками 3 с возможностью их перемещения вдоль осей пазов. Для обеспечения возможности обратного вращения, в съемной ступице 2 (фиг. 1) со стороны шпинделя 5 выполнен кольцевой паз для установки контрольной гайки 8 в планшайбу 1 с целью обеспечения возможности вращения устройства против часовой стрелки и обеспечения работы устройства в режиме реверсного вращения.
Устройство работает следующим образом. Крутящий момент от шпинделя 5 посредством штифта 6 передается на планшайбу 1, в результате осуществляется главное (принудительное) вращение планшайбы 1, осевое усилие F через шпиндель 5 прижимает шлифовальный блок кольцевой обрабатывающей плоскостью рабочих дисков 3 к обрабатываемой уплотнительной поверхности. Микрорезание производится при этом вращением шлифовальных дисков вокруг своей оси в противоположную сторону относительно главного движения, за счет крутящего момента и сил трения (сцепления) с обрабатываемой поверхностью. Осциллирующие движение создается внесенным эксцентриситетом между положением геометрического центра шлифовального блока и регулируемым смещением съемной ступицы 2 относительно геометрического центра.
Отверстие съемной ступицы 2 шлифовального устройства монтируется при этом на вал привода (на чертеже не показан), приводящего устройство во вращение.
Литература
1. Патент №2106951 (РФ) БИ №8. 1998. Патентообладатели Сейнов С.В., Калашников В.А. Установка для обработки уплотнительных поверхностей трубопроводной арматуры.
2. Патент на изобретение №2210482. Патентообладатели Открытое акционерное общество “Пензенское конструкторско-технологическое бюро арматуростроения”
3. Гайсин С.Н., Балакирев В.А., Цвик Л.Б., Безносов С.А. Универсальная многодисковая головка для финишной обработки плоских уплотнительных поверхностей элементов трубопроводной арматуры/ Вестник ИрГТУ. 2011, №11 - с. 8-14.