УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБЫ

Полезная модель относится к области механической обработки труб и может использоваться для внутренней очистки стальных труб от нефтяных и шламовых отложений, которые имеют пластичную структуру (мягкие отложения) с различной степенью вязкости.
Так, из уровня техники известна установка для внутренней механической очистки труб, которая состоит из рамы, узла захвата, приводной тележки, штанги, узла поддержки штанги, при этом узел поддержки состоит из рамы и двух стоек, на которых закреплен валик (вращающийся шкив) (патент Китая №203108902, опубликованный 07.08.2013).
За наиболее близкий аналог к патентуемому решению принята установка для внутренней механической очистки труб, которая состоит из рамы установки, узла захвата, приводной тележки, при этом на тележке закреплена штанга для очистки труб, на которой закрепляется сменный поршень и щётка для очистки внутренней поверхности труб разного диаметра (патент Китая №203917426, опубликованный 11.05.2014).
Недостатками известных решений и наиболее близкого аналога является возможность очистки только твёрдых отложений, что способствует снижению качества очистки внутренней поверхности труб. Кроме того, использование других известных способов для очистки мягких отложений, например, применение гидроклинера для очистки под напором воды увеличивает стоимость конструкции, а нагревание отложений для очистки может привести к возгоранию, что небезопасно. Также использование только поршня недостаточно для эффективной очистки трубы, так как может привести к засорению его элементов, а применение щётки существенно снижает эффективность очистки мягких отложений в трубе.
Технической проблемой заявленной полезной модели является создание устройства для очистки труб с возможностью ее использования в полевых условиях для труб с нефтяными и шламовыми отложениями.
Технический результат, достигаемый при реализации данной полезной модели, заключается в повышении эффективности очистки внутренних поверхностей труб, загрязненных мягкими отложениями с различной степенью вязкости.
Указанный технический результат достигается в устройстве для очистки внутренней поверхности трубы, которое содержит основание с установленными на одной из его сторон узлом захвата трубы, а на противоположной стороне рамой с направляющими и тележкой с возможностью ее перемещения по направляющим рамы, причём тележка снабжена штангой с поршнем и крыльчаткой, а на раме установлен узел поддержки штанги, расположенный между узлом захвата трубы и тележкой, при этом крыльчатка выполнена с лопастями и ножами.
Благодаря выполнению устройства для очистки внутренней поверхности трубы, содержащем раму с направляющими, тележку с возможностью ее перемещения по направляющим рамы и узел поддержки штанги обеспечивается повышение эффективности очистки внутренней поверхности трубы.
Выполнение штанги с поршнем и крыльчаткой обеспечивают максимально эффективную очистку трубы благодаря последовательному воздействию крыльчатки для основной части загрязнений и поршня, который удаляет остатки загрязнений.
Благодаря узлу захвата трубы происходит её надёжная фиксация для очистки, а его выполнение позволяет производить очистку по всей длине трубы, что повышает эффективность очистки внутренней поверхности трубы.
Выполнение крыльчатки с лопастями и ножами способствует наилучшему удалению мягких отложений за счёт срезания, что повышает эффективность очистки внутренней поверхности трубы.
В частности, поршень выполнен с резиновыми дисками и металлическими дисками, что обеспечивает дополнительное повышение эффективности очистки внутренней поверхности трубы.
В частности, ножи выполнены подпружиненными, максимально подстраиваясь под внутреннюю поверхность трубы, что обеспечивает дополнительное повышение эффективности очистки внутренней поверхности трубы.
В частности, тележка выполнена с устройством для регулировки высоты штанги  для её вертикального перемещения, тем самым штангу подстраивают под нужное положение трубы, что обеспечивает дополнительное повышение эффективности очистки внутренней поверхности трубы.
Заявленная полезная модель поясняется чертежами.
На фиг.1 – представлен общий вид устройства.
На фиг. 2 – вид сбоку.
На фиг. 3 – общий вид поршня с крыльчаткой.
Согласно заявленной полезной модели устройство для очистки внутренней поверхности трубы содержит основание с опорами 1, например, по форме треугольников. На одной из сторон основания 1 закреплена рама 2 для перемещения тележки 3 в плоскости и в заданном горизонтальном направлении, которая состоит из сваренных из профильной трубы элементов конструкции. С одной стороны рамы установлен уголок в качестве направляющего и удерживающего тележку 3 на раме 2.
Тележка 3 представляет собой сварную раму из швеллера и уголка, в нижней части тележки выполнены отверстия для крепления колес. В нижней части рамы тележки 3 приварена площадка под лебедку, на которой закреплен барабан лебедки и мотор-редуктор для перемещения тележки 3. С двух сторон, на краях рамы 2 установлены блоки колес для прохождения троса лебедки.
На раме тележки 3 установлено устройство для регулировки высоты штанги 4 с приводным механизмом для совмещения оси обрабатываемой трубы с осью механизма для очистки (штанга с поршнем и крыльчаткой), и может быть выполнено в виде пантографа и состоит из подвижной рамы, четырех стоек, двух тяг, а также установлен приводной механизм штанги 5, который приводит в движение вал внутри штанги, тем самым, приводя в движение крыльчатку 6 для удаления отложений.
На одной из сторон основания 1, противоположно раме 2 с направляющими и тележкой 3,  установлен узел захвата трубы 7, который предназначен для фиксации трубы при очистке. Узел содержит захваты 8, каждый из которых состоит из прямоугольной рамы, двух рычагов, ребра жесткости, а также приводного механизма рычагов, в которую входят мотор-редуктор, шарико-винтовая пара (ШВП) и пара тяг. Все три захвата 8 соединены между собой в нижней части тягой для синхронной работы при наклоне захватов 8 и обеспечения параллельности по отношению друг к другу. В верхней части захватов 8 расположены фиксаторы 9 (фиг. 2), которые обеспечивают более плотное прилегание захватов 8 к поверхности обрабатываемой трубы. Крепятся фиксаторы 9 при помощи металлического пальца через отверстия в рычаге и фиксаторе. Отверстия выполнены вдоль оси рычага с определенным шагом, рассчитанным для разных диаметров обрабатываемой трубы. Расположение фиксаторов 9 на захватах 8 изменяется в зависимости от диаметра удерживаемых труб для их лучшей фиксации.
На одной из сторон рамы 2 установлен узел поддержки штанги 10, который расположен между узлом захвата трубы 7 и тележкой 3, и предназначен для поддержки штанги 5 и регулировки ее по высоте в зависимости от диаметра обрабатываемой трубы. Узел состоит из рамы, направляющей винта ШВП, по которому перемещается ползун, тяги, перекладины, трех кронштейнов, двух опор вертикальных и валика, который непосредственно поддерживает край штанги 5 с поршнем 11 и крыльчаткой 6. Тяга перемещает опоры вертикальные, состоящие из двух труб, перемещение осуществляется через перекладину. Крепление движущихся частей конструкции происходит через неподвижно закрепленные кронштейны и подвижные оси, установленные в них. Приводной механизм подъема устройства для регулировки высоты положения штанги 4 и приводной механизм узла поддержки штанги 9 работают синхронно, тем самым обеспечивается горизонтальное положение штанги 5.
Штанга 5 представляет собой сварную конструкцию из швеллера и стальной полосы, образующих конструкцию фермы. Внутри швеллеров расположены подшипниковые опоры и система карданных валов, которые приводят в движение крыльчатку 6 с лопастями 12 и ножами 13. Подшипниковые опоры закреплены на верхнем швеллере при помощи болтов. Сама штанга 5 при монтаже с одной стороны закрепляется на устройство для регулировки высоты штанги 4 сварным соединением, а с другой стороны на штангу 5 устанавливается сменный поршень 11 с крыльчаткой 6 для очистки внутренней поверхности труб разного диаметра.
Поршень 11 предназначен для очистки внутренней поверхности труб и состоит из набора металлических дисков 14 и дисков 15 изготовленных, например, из маслобензостойкой резины, закрепленных на едином основании 16. Основание 16 представляет собой сваренный из листов металла каркас прямоугольной формы. На определённом расстоянии в обе стороны от центра каркаса приварены два металлических неподвижных диска 17 определенного диаметра (диаметры дисков рассчитаны под различные диаметры обрабатываемых труб) для удержания металлических и резиновых дисков 14,15, которые набираются по очереди к внешнему краю каркаса и скрепляются болтовыми соединениями. При этом резиновые диски 15 выполняются по максимальному внутреннему диаметру трубы, а металлические диски 14 выполняются меньше диаметра трубы. Количество металлических и резиновых дисков 14,15 зависит от степени загрязнения – чем сильнее загрязнены трубы, тем больше дисков устанавливается для очистки, что дополнительно повышает эффективность очистки труб.
На поршень 11 установлена крыльчатка 6, которая выполнена с лопастями 12 и с ножами 13, расположенными параллельно оси крыльчатки 6 и предназначенными для срезания отложений. Лопасти 12 могут быть выполнены круглыми, а ножи 13 выполнены подпружиненными и шарнирно закреплены на лопастях 12 по диагонали. Между ножами 13 крест-накрест установлена пружина, поэтому при заходе в трубу они складываются и обхватывают внутреннюю поверхность, что дополнительно повышает эффективность очистки. Ножи 13 имеют скос на задней части ножа для захода в трубу при обратном движении штанги 5. Вся счищаемая масса не разбрасывается за счёт центробежной силы, а смещается к центру под давлением вновь очищаемой массы. Для её удаления операторы могут использовать горячий воздух (фен), пар и тд.
Устройство для очистки внутренней поверхности трубы работает следующим образом.
Очистка осуществляется партиями в зависимости от диаметра труб, также подбираются и устанавливаются крыльчатка 6 и поршень 11 под каждую партию с соответствующим диаметром трубы. В начале технологического процесса неочищенная труба укладывается перекладчиками на узел захвата трубы 7 для фиксации трубы.  Расположение фиксаторов 9 на захватах 8 изменяется в зависимости от диаметра удерживаемых труб для более плотного захвата трубы. Настройка расстояния производится перед технологическим процессом.
Оператор из кабины управления включает приводной механизм наклона захватов 8 и приводит их в горизонтальное положение. Далее включают приводной механизм наклона захватов 8 в обратном направлении, тем самым обеспечивая вертикальное положение захватов 8. Затем приводится в движение приводной механизм самих захватов 8, через ШВП и систему рычагов, захваты 8 зажимают трубу и удерживают ее жестко к раме узла захвата трубы 7, процесс фиксации трубы при помощи органов управления выполняет оператор.
Далее оператор при помощи органов управления в кабине настраивает расположение штанги 5 с поршнем 11 и крыльчаткой 6 по высоте, в зависимости от диаметра обрабатываемых труб высота расположения штанги меняется. Приводной механизм устройства для регулировки высоты штанги 4 и приводной механизм узла поддержки штанги 10 работают синхронно, тем самым обеспечивается горизонтальное положение штанги 5.
Затем оператор включает приводной механизм лебедки, который перемещает тележку 3 с устройством для регулировки высоты штанги 4 и штангу 5 с поршнем 11 и крыльчаткой 6 в зону очистки трубы, где крыльчатка 6 входит в трубу и срезает отложения за счёт вращения с помощью ножей 13, а поршень 11 выталкивает оставшиеся отложения. В штанге 5 расположена система соединенных карданных валов для вращения крыльчатки 6 и приводятся в движение установленным на устройстве для регулировки высоты штанги 4 мотор-редуктором, управление которым производит оператор из кабины управления. Далее оператор при помощи органов управления возвращает тележку 3 с устройством для регулировки высоты штанги 4 в исходное положение при помощи лебедки, и поршень 11 еще дочищает стенки внутри трубы при движении обратно. Затем оператор приводит в движение приводной механизм захватов 8 и разжимает их, освобождая трубу, при этом приводя захваты 8 в горизонтальное положение. Далее перекладчик забирает очищенную трубу с узла захвата трубы 7. Управление устройством внутренней очистки поверхности трубы производит оператор, контроль качества очистки поверхности трубы визуальный. Полностью очищенная внутри труба снимается перекладчиком и попадает на транспортную систему и далее на установку наружной очистки.
Таким образом, благодаря использованию устройства для очистки внутренней поверхности трубы обеспечивается повышение эффективности и качества очистки труб.