Приспособление для снятия изоляции с наружной поверхности труб

Полезная модель относится к технике, преимущественно к нефтегазовому комплексу и машиностроению, и может быть использована для очистки плоских и криволинейных поверхностей, в том числе поверхностей труб, от разного рода наслоений и покрытий, например, наносимой в заводских условиях весьма усиленной изоляции.
Здесь и далее под термином «изоляция» понимается один или несколько слоев специального диэлектрического материала, который покрывает трубу и предназначен для защиты от коррозии и агрессивных химических веществ.
Здесь и далее термины «изоляция» и «изоляционное покрытие» используются взаимозаменяемо, если иное не указано прямо.
Здесь и далее термины «труба» и «трубопровод» обозначают длинный полый предмет или устройство, предназначенное для транспортировки текучей среды, и используются взаимозаменяемо, если иное не указано прямо.
При строительстве и ремонте линейной части газо-, нефте- и продуктопроводов возникает необходимость очистки наружной поверхности труб от наносимой в заводских условиях весьма усиленной изоляции, например, многослойного полиэтиленового (полимерного) покрытия. Также, изоляционное покрытие может быть не только полимерным, но и битумным, резино-битумным или другим.
Снятие старого изоляционного покрытия с наружной поверхности газонефтепроводов производится для подготовки поверхности трубы перед последующей диагностикой и нанесением антикоррозионного изоляционного покрытия. Также, изоляцию снимают, например, для замены изоляции в случае обнаружения дефектов изоляции. Также, при проведении ремонта трубопровода и вырезке дефектного участка трубопровода для дальнейшей врезки катушки необходимо подготовить торец (конец/край) трубопровода под сварку и в зависимости от термической деструкции изоляции производится снятие изоляции на определенное расстояние от торца трубопровода. При наличии изоляции с низкой термической деструкцией материала, снятие её на большое расстояние от торца нецелесообразно. Длину снятия с торца трубы изоляции для исключения термической деструкции её материала при сварке труб между собой определяют в лабораторных условиях или эмпирическим путем.
Заводское наружное двух- и трехслойное полиэтиленовое покрытие имеет высокие прочностные характеристики и сопротивляемость к нагрузкам, поэтому процесс очистки труб от такой изоляции является достаточно проблематичным.
Снятие изоляции с наружной поверхности труб производят следующими способами:
1. Индукционный нагрев. Предварительное механическое прорезание керамическим ножом изоляционного покрытия на полосы шириной 30 см до металла трубопровода, далее - прогрев полос изоляционного покрытия ручным микроволновым генератором и ручное снятие прогретого изоляционного покрытия (Безопасное снятие изоляции на действующем газопроводе / П. А. Ерошенко, В. И. Кочетов, И. А. Валиев [и др.] // Газовая промышленность. - 2018. - № S3(773). - С. 102-103);
2. Инфракрасный нагрев. С помощью источника инфракрасного излучения (например, ТЭНов) производится нагревание с внешней стороны пленочной изоляции до температуры на 20-30° ниже температуры текучести полимера. При этом пленочная изоляция еще не размягчается, и не налипает на механическое очистное устройство. Однако этого нагрева достаточно, чтобы расплавить клеевую прослойку и существенно уменьшить адгезию пленочной изоляции к трубе. Поэтому при механическом воздействии (резцами или проволочными щетками) пленочная изоляция легко отделяется от трубы (патент RU2005569C1, МПК B08B 7/00, опубл. 15.01.1994);
3. Температурный нагрев (выжигание). Например, известны способы плазменной очистки поверхностей труб. В том числе и в сочетании с предварительной механической очисткой (патент RU158106U1, МПК B08B 9/00, B08B 9/023, опубл. 20.12.2015);
4. Вращательным движением режущих насадок, выполненных в виде пластины из упругого металла или сплава металлов в форме многоугольника с по меньшей мере тремя сторонами, с угловыми режущими кромками и отверстием для закрепления насадки на приводе вращения (патент RU2656500C1, МПК B08B 9/023, B08B 1/04, опубл. 05.06.2018);
5. Вращательным и поступательным движением резцов, установленных по периметру трубы и предназначенных для снятия изоляции с торца трубы при вращении привода и механизма подачи (патент RU2733751C1, МПК B08B 9/023, опубл. 06.10.2020);
6. Путем установки устройств на поверхности трубы с использованием щеток, скребков и т.п. (например, патенты RU206071U1, опубл. 18.08.2021; RU2641821C2, опубл. 22.01.2018; RU125495U1, опубл. 10.03.2013; RU41993U1, опубл. 20.11.2004; RU2165806C1, опубл. 27.04.2001).
Также, существуют и другие способы снятия изоляции с наружной поверхности труб (например, использование дробеструйных аппаратов; использование рамы с ходовыми колесами, механизма привода рабочих органов и пульта управления; использование клетей с размещенными в них обдирающими валками с установленным на валках инструментом, снабженными приводом вращения валков).
Все вышеперечисленные способы снятия изоляции с наружной поверхности труб имеют различные недостатки:
сложность конструкции из-за наличия большого числа мелких точно сопрягаемых деталей, что приводит к низкой надежности и малой ремонтопригодности, особенно в полевых условиях;
сложность использования в полевых условиях при строительстве/ремонте трубопроводов из-за необходимости организации электроснабжения силового привода и не универсального очистного инструмента для снятия изоляции;
в результате механической очистки повреждается поверхность трубы, остаются риски и частично срезается валик сварного шва, что снижает прочность трубы;
механическая очистка скребками и металлическими щетками требует частой замены рабочего инструмента;
процесс механического удаления старого изоляционного покрытия сопровождается интенсивным образованием в зоне рабочих органов (резцов, щеток) плотного мелкодисперсного облака пылевидных частиц, состоящих из продуктов коррозии, частиц старого покрытия, земли, неизбежно оседающих на поверхность трубопровода, в том числе и за счет наведенного статического поля электричества, возникающего в результате мероприятий по электрохимзащите трубопровода;
высокая вероятность произвольного горения продуктов очистки и старой изоляции и связанная с этим опасность загрязнения окружающей среды и высокая пожарная опасность. Кроме того, за счет высокой температуры могут возникнуть неустранимые деформации трубы;
нагрев изоляции сопровождается термической деструкцией изоляции в близлежащей зоне с последующим разрушением изоляции;
всякая механическая очистка (щетки, скребки, дробь, абразивы и песок) не обеспечивает высокое качество очистки, особенно в зимнее время на поверхности труб остается много грязи и следов защитного покрытия. Не обеспечивается высокое качество очистки и в жаркое время года, когда битумное защитное покрытие размягчено и липкое. Механические частицы (дробь, песок, абразивный материал) вязнут в очищаемом покрытии, а щетки и скребки забиваются вязкой массой битума, и размазываются по очищенной поверхности;
отсутствие мобильности, невозможность использования в полевых условиях и при малых объемах работ.
Известно устройство для очистки наружной поверхности концевых участков труб от изоляции (патент RU2522346C1, МПК B08B 9/023, опубл. 10.07.2014), принятое за прототип и содержащее очистной инструмент в виде правильной прямой призмы или цилиндра с боковым отверстием для закрепления наружной изоляции. Очистной инструмент на торце соединен с рычагом, который оснащен как минимум одной рукояткой для преодоления силы адгезии изоляции к трубе.
Достоинствами технического решения являются широкие функциональные возможности за счет использования в полевых условиях и на производстве с малыми объемами работ, отсутствие потребления электроэнергии и высокая износостойкость.
Недостатком технического решения является то, что при вращении рукоятки рычага, в процессе снятия изоляции с трубы, установленная параллельно оси трубы (под термином «ось трубы» понимается продольная ось вращения трубы, то есть неподвижная прямая линия, вокруг которой труба вращается или по меньшей мере поворачивается) ось очистного инструмента (под термином «ось очистного инструмента» понимается продольная ось вращения очистного инструмента), вследствие незакреплённости очистного инструмента, смещается, нарушается параллельность и очистной инструмент перекашивается, что приводит к нарушению условий работы технического решения, так как неравномерно наматывается изоляция на очистной инструмент, меняется плотность намотки изоляции, торцы изоляции, наматываемой на очистной инструмент, отклоняются от плоскости торцов рулона намотанной изоляции. Также, приложение усилия к одному рычагу, располагающемуся только с одной стороны (конца) очистного инструмента, приводит к нарушению параллельности оси очистного инструмента относительно оси трубы, и возникаемое перекашивание очистного инструмента приводит к слабому зацеплению изоляции (так как кончик изоляции сложно защемляется боковым отверстием), а также высвобождению защемленного кончика изоляции в процессе снятия изоляции с трубы (особенно в начале процесса).
Прототип располагается на концевом (торцевом) участке трубы таким образом, чтобы в процессе снятия изоляции с трубы рычаг и рукоятка находились в свободном пространстве от торца трубыс изоляцией, что позволяет снимать изоляцию с концевых (торцевых) участков труб, но не позволяет снимать изоляцию с участков трубы, отдаленных от торца трубы, так как жестко прикрепленный к торцу очистного инструмента рычаг не позволит совершить полный оборот очистного инструмента при прокатке (прохождении) очистного инструмента по поверхности трубы с изоляцией.
Недостатком устройства является то, что оно держится около трубы за счет зацепления кончика изоляции боковым отверстием в очистном инструменте и последующего наматывания изоляции на очистной инструмент, при этом боковое отверстие характеризуется низкой степенью зацепления и удержания (закрепления) кончика изоляции в начале процесса снятия изоляции с трубы.
Также, недостатком технического решения является наличие рукоятки изогнутой формы на рычаге, передающем энергию вращения на очистной инструмент, что может привести к излому рукоятки при приложении к рукоятке усилия, достаточного для преодоления силы адгезии изоляции к трубе.
Технической проблемой уровня техники является низкая эффективность процесса снятия изоляции с наружной поверхности труб приспособлениями для снятия изоляции, характеризующимися высокой износостойкостью, отсутствием потребления электроэнергии и выполненными с возможностью использования в полевых условиях и на производстве с малыми объемами работ; низкая эффективность процесса снятия изоляции вышеупомянутыми приспособлениями для снятия изоляции обусловлена тем, что они перекашиваются в процессе снятия изоляции с трубы, а также слабо зацепляют изоляцию и плохо ее удерживают в начале процесса снятия изоляции с трубы.
Технический результат полезной модели заключается в повышении эффективности процесса снятия изоляции с наружной поверхности труб.
Технический результат достигается тем, что приспособление для снятия изоляции с наружной поверхности труб содержит очистной инструмент в виде корпуса, выполненного с возможностью вращения и имеющего на боковой поверхности отверстие для зацепления изоляции, а также соединенного с разных сторон с двумя рычагами.
Рекомендуется корпус и рычаги выполнить из прочного жесткого материала, например, металла или композита или пластика, армированного волокном.
Целесообразно, чтобы корпус имел форму цилиндра или правильной прямой призмы.
Рекомендуется корпус выполнить цельным или состоящим из двух и более составных частей, соединенных между собой резьбовым соединением.
Целесообразно корпус выполнить цельным или полым.
Оптимально, чтобы отверстие для зацепления изоляции имело размеры, достаточные для закрепления изоляции при вращении.
Допускается, чтобы в области кромки отверстия для зацепления изоляции находилось не менее одного выступающего элемента, имеющего цилиндрическую, или коническую, или клиновидную форму и выполненного в виде зуба или штыря, или клина, или лопатки, или конуса, или иглы, или крючка, или шипа, или зазубрины, или ребра, или пластины.
Рекомендуется рычаги выполнить жестко соединенными с торцом корпуса или жестко соединенными с торцом корпуса с возможностью съёма, или разборными перекидными, или неразборными перекидными.
Допускается, чтобы рычаги имели любую форму поперечного сечения, например, круглую, полукруглую, овальную, треугольную, квадратную, прямоугольную, шестиугольную, многоугольную, цилиндрическую, трубчатую.
Целесообразно длину рычагов выполнить достаточной для преодоления силы адгезии изоляции к трубе.
При приложении усилия к рычагам (которые размещены в сквозных отверстиях, выполненных на боковой поверхности очистного инструмента, выполненного в виде корпуса, и расположенных с разных сторон (концов) очистного инструмента, также рычаги могут быть прикреплены к торцам очистного инструмента), в процессе снятия изоляции с трубы, установленная параллельно оси трубы с изоляцией ось очистного инструмента, вследствие прижатия обоих концов очистного инструмента к трубе с изоляцией, не смещается, сохраняется параллельность осей и обеспечивается равномерное прижатие боковой поверхности очистного инструмента к поверхности трубы с изоляцией.
За счет равномерного прижатия боковой поверхности очистного инструмента к поверхности трубы с изоляцией очистной инструмент не перекашивается, что приводит к повышению эффективности процесса снятия изоляции с наружной поверхности трубы, так как равномерно наматывается изоляция на очистной инструмент, сохраняется плотность намотки изоляции, торцы изоляции, наматываемой на очистной инструмент, соответствуют плоскости торцов рулона намотанной на очистной инструмент изоляции. Количество рычагов должно быть не менее двух и располагаться они должны с разных сторон (концов) очистного инструмента для того, чтобы при приложении усилия к рычагам обеспечивалась параллельность оси очистного инструмента относительно оси трубы с изоляцией с одновременным обеспечением зацепления изоляции без высвобождения защемленного кончика изоляции в процессе снятия изоляции с трубы.
Размещение рычагов в сквозных отверстиях, предназначенных для размещения рычагов и выполненных на боковой поверхности очистного инструмента, позволяет снимать изоляцию не только с концевых (торцевых) участков труб, но и с участков труб, отдаленных от торца или торцов трубы, так как рычаги, выполненные с возможностью извлечения из вышеупомянутых сквозных отверстий либо перекидными (например, неразборными или разборными), позволяют совершить полный оборот очистного инструмента при прокатке очистного инструмента по поверхности трубы с изоляцией в процессе снятия изоляции с наружной поверхности трубы. Под воздействием усилий, приложенных к рычагу/рычагам очистной инструмент совершает неполный оборот, прокатываясь по поверхности трубы с изоляцией и снимая с неё изоляцию, и при приближении какого-либо рычага/рычагов к поверхности трубы с изоляцией этот рычаг/рычаги либо извлекаются из вышеупомянутых сквозных отверстий и вставляются с другой стороны очистного инструмента в эти сквозные отверстия, либо продольно поступательно перемещаются вдоль оси сквозных отверстий до того момента, когда один из торцов рычага, приближенный к поверхности очистного инструмента окажется наиболее от неё удален, а другой торец рычага, удаленный от поверхности очистного инструмента, соответственно, окажется наиболее к ней приближен. При использовании перекидных рычагов (неразборных или разборных) при приближении какого-либо перекидного рычага/рычагов к поверхности трубы с изоляцией этот перекидной рычаг/рычаги продольно поступательно перемещаются вдоль оси вышеупомянутых сквозных отверстий до того момента, когда стопорный элемент (например, шар или шайба) на одном торце рычага, приближенный к поверхности очистного инструмента окажется наиболее от неё удален, а стопорный элемент (например, шар или шайба) на другом торце этого рычага, удаленный от поверхности очистного инструмента, соответственно, окажется наиболее к ней приближен и упрется в поверхность очистного инструмента. Возможность снятия изоляции не только с концевых (торцевых) участков труб, но и с участков труб, отдаленных от торца или торцов трубы, приводит к повышению эффективности процесса снятия изоляции с наружной поверхности трубы.
Наличие не менее одного выступающего элемента (в качестве которого может быть, например, зуб, штырь, клин, лопатка, конус, игла, крючок, шип, зазубрина, ребро, пластина и т.п., а также их комбинации) в области кромки у не менее чем одного сквозного отверстия, предназначенного для зацепления изоляции и выполненного на боковой поверхности очистного инструмента, обеспечивает высокую степень зацепления (зацепа) и удержания кончика изоляции в начале процесса снятия изоляции с трубы, а также при последующем наматывании изоляции на очистной инструмент, что повышает эффективность процесса снятия изоляции с наружной поверхности трубы. Наличие нескольких выступающих элементов в области кромки сквозного отверстия для зацепления изоляции формирует впадины и/или пазы между соседними выступающими элементами, т.о. увеличивается поверхностная площадь в области кромки сквозного отверстия для зацепления изоляции, что в свою очередь увеличивает площадь контакта кончика изоляции и сквозного отверстия для зацепления изоляции, обеспечивая высокую степень зацепления и удержания кончика изоляции. Если выступающий элемент выполнен заостренным (шип, игла, штырь, крючок и т.п.), то тогда при вставлении кончика изоляции в сквозное отверстие для зацепления изоляции и натяжении изоляции очистным инструментом с дальнейшей его прокаткой по поверхности трубы с изоляцией острый конец выступающего элемента прокалывает (протыкает) кончик изоляции либо полностью (насквозь), либо частично, что обеспечивает высокую степень зацепления и удержания кончика изоляции. Единственной возможностью разъединения зацепленных между собой кончика изоляции и сквозного отверстия для зацепления изоляции является деформация или разрушение всех выступающих элементов, поэтому предпочтительнее наличие более одного выступающего элемента в области кромки сквозного отверстия для зацепления изоляции, чтобы хотя бы один выступающий элемент сохранился не подвергнутым деформации или разрушению.
Для лучшего понимания сущности заявленной полезной модели ниже представлены неограничивающие сущность полезной модели графические материалы, где:
на фиг. 1 представлено изометрическое изображение приспособления для снятия изоляции с наружной поверхности труб в разобранном состоянии с одним выступающим элементом в области кромки сквозного отверстия на боковой поверхности очистного инструмента, выполненного в виде полого корпуса (в торцы разборных перекидных рычагов не вкручены стопорные элементы в виде шаров; стрелками показано направление приближения стопорных элементов в виде шаров к торцам разборных перекидных рычагов);
на фиг. 2 представлено изометрическое изображение заявленного приспособления в разобранном состоянии - результат приближения стопорных элементов в виде шаров к торцам разборных перекидных рычагов с фиг. 1 (в торцы разборных перекидных рычагов не вкручены стопорные элементы в виде шаров; стрелками показано направление вращения стопорных элементов в виде шаров для вкручивания в торцы разборных перекидных рычагов);
на фиг. 3 представлено изометрическое изображение заявленного приспособления в собранном состоянии - результат вращения резьбовой части стопорных элементов в виде шаров в резьбовой части торцов разборных перекидных рычагов с фиг. 2 (в торцы разборных перекидных рычагов вкручены стопорные элементы, препятствующие извлечению разборных перекидных рычагов из сквозных отверстий на боковой поверхности корпуса; стрелками показано направление продольного возвратно-поступательного перемещения разборных перекидных рычагов; пунктирными линиями показаны невидимые поверхности сквозного отверстия для зацепления изоляции, размещенного на нижней боковой поверхности полого корпуса;
на фиг. 4 представлено изометрическое изображение заявленного приспособления в разобранном состоянии с пятью выступающими элементами в области кромки сквозного отверстия для зацепления изоляции, размещенного на боковой поверхности полого корпуса; с разных сторон (концов) корпуса расположено по две пары сквозных отверстий, предназначенных для размещения рычагов и расположенных на боковой поверхности корпуса диаметрально противоположно друг другу; пунктирными линиями показаны: невидимые поверхности сквозных отверстий для зацепления изоляции, размещенных на нижней и верхней боковых поверхностях полого корпуса, а также невидимые поверхности сквозных отверстий, предназначенных для размещения рычагов;
на фиг. 5 представлено изометрическое изображение заявленного приспособления в собранном состоянии без выступающих элементов в области кромки сквозного отверстия для зацепления изоляции, размещенного на боковой поверхности полого корпуса; с одной стороны (конца) корпуса в сквозные отверстия для размещения рычагов вставлен съемный рычаг, а с другой стороны корпуса, к его торцу жестко прикреплен рычаг с рукояткой;
на фиг. 6 показан вид спереди на заявленное приспособление с фиг. 3;
на фиг. 7 показан вид сверху на заявленное приспособление с фиг. 3;
на фиг. 8 показан вид слева на заявленное приспособление с фиг. 3;
на фиг. 9 представлено изометрическое изображение трубы с изоляцией, прорезанной до металла трубы для дальнейшего снятия заявленным приспособлением, а также заявленного приспособления с фиг. 3, размещенного на трубе с изоляцией;
на фиг. 10 показан увеличенный вид А с фиг. 9, где стрелками показано направление перемещения кончика изоляции для его зацепления сквозным отверстием/отверстиями для зацепления изоляции, размещенным на боковой поверхности корпуса заявленного приспособления;
на фиг. 11 показан увеличенный вид - результат перемещения кончика изоляции в сквозное отверстие/отверстия для зацепления изоляции, размещенное на боковой поверхности корпуса заявленного приспособления с фиг. 10, где стрелками показано направление вращения рычагов при приложении к ним усилий;
на фиг. 12 представлен продольный разрез трубы, показанной на фиг. 9;
на фиг. 13 показан увеличенный вид Б с фиг. 12.
Очистной инструмент приспособления для снятия изоляции с наружной поверхности труб выполнен в виде корпуса 1 (фиг. 1-7, 10, 11), имеющего форму цилиндра (фиг. 1-7, 10, 11) или правильной прямой призмы (на фигуре не показана) с осью вращения 2 (фиг. 4, 5). Корпус 1 выполнен с возможностью вращения. Корпус 1 может быть цельным (неразделённым на части) или состоящим из двух или более составных частей (на фигуре не показаны), соединяемых между собой резьбовым соединением. Корпус 1 должен быть выполнен из прочного жесткого материала, например, металла или композита, или прочного жесткого пластика, армированного волокном, и может быть сформирован по любой подходящей технологии (машинная обработка, фрезерование, точение, литье, штампование, прокат и пр. или любые комбинации таких технологий). Корпус 1 может быть изготовлен цельным (сплошным - на фигуре не показан) или при больших габаритах - полым (для уменьшения массы и материальных затрат). Дополнительно, для уменьшения массы полого корпуса 1 в нем можно выполнить перфорацию (на фигуре не показана). Перфорация выполняется любой формы, в том числе в виде отверстий с размерами, исключающими провисание изоляции 3 (фиг. 9-13) при её наматывании на корпус 1 в процессе снятия изоляции 3 с трубы 4 (фиг. 9-13).
На боковой поверхности корпуса 1 выполнено не менее одного сквозного отверстия 5 (фиг. 1-5, 7) для зацепления изоляции 3. Отверстие 5 выполняется длиной L и шириной Н (фиг. 7). При изготовлении корпуса 1 цельным (сплошным) одно отверстие 5 начинается на внешней (наружной) боковой поверхности (например, верхней) корпуса 1 и заканчивается на внешней боковой поверхности (например, нижней) корпуса 1. При изготовлении корпуса 1 полым и выполнении на боковой поверхности корпуса 1 двух отверстий 5 (фиг. 3, 4), расположенных диаметрально противоположно друг другу, первое отверстие 5 начинается на внешней боковой поверхности (например, верхней) корпуса 1 и заканчивается на внутренней боковой поверхности (верхней) корпуса 1, а второе отверстие 5 начинается на внешней боковой поверхности (соответственно, нижней) корпуса 1 и заканчивается на внутренней боковой поверхности (соответственно, нижней) корпуса 1. Соответственно, при изготовлении корпуса 1 полым и выполнении на боковой поверхности корпуса 1 одного отверстия 5, это отверстие 5 начинается на внешней боковой поверхности (например, верхней) корпуса 1 и заканчивается на внутренней боковой поверхности (верхней) корпуса 1. При формировании двух отверстий 5 в корпусе 1 предпочтительно их выполнить диаметрально противоположно друг другу; также, отверстия 5 могут быть расположены относительно оси вращения 2 корпуса 1 под углом, отличным от 180°. Отверстия 5 могут быть выполнены прямоугольной, трапециевидной и иной формы. Для зацепления и надежной фиксации изоляции 3 с толщиной h (фиг. 13) на корпусе 1 в процессе снятия изоляции 3 с трубы 4 ширина отверстия 5 - H должна быть больше толщины h изоляции 3 (H>h), а длина отверстия 5 - L должна быть больше расстояния l (фиг. 13), на котором зачищают от изоляции 3 участок трубы 4 с изоляцией 3 (L>l). Таким образом, отверстие 5 должно иметь размеры, достаточные для закрепления изоляции 3 при вращении корпуса 1.
В области кромки отверстия 5 может находиться не менее одного выступающего элемента 6 (фиг. 1, 4, 7), имеющего цилиндрическую или коническую или клиновидную форму и т.п. или их комбинацию и выполненного в виде, например, зуба, штыря, клина, лопатки, конуса, иглы, крючка, шипа, зазубрины, ребра, пластины и т.п., а также их комбинаций. Выступающие элементы 6 могут расширяться наружу с удалением от внешней поверхности корпуса 1. Кончики выступающих элементов 6 могут быть закругленными или притупленными. Выступающие элементы 6 могут быть образованы в виде единого целого с корпусом 1 или же могут быть прикреплены к нему или отлиты на нем. Продольная ось выступающего элемента 6 может быть ориентирована перпендикулярно оси вращения 2 корпуса 1 или тангенциально боковой поверхности корпуса 1 или под иным углом. Если выступающих элементов 6 - два и более (фиг. 4), то между соседними выступающими элементами 6 формируются впадины и/или пазы. Наличие как выступающего элемента (элементов) 6, так и впадин и/или пазов увеличивает поверхностную площадь в области кромки отверстия 5. Выступающие элементы 6 и корпус 1 могут быть изготовлены из одного и того же материала или из разных материалов, причем изготовление выступающих элементов 6 из такого же материала, что и корпус 1, является технологически более предпочтительным, однако изготовление выступающих элементов 6 и корпуса 1 из разных материалов не выходит за рамки настоящего технического решения.
Корпус 1 имеет (соединен) не менее двух рычагов 7 (фиг. 1-3, 5-8, 10, 11), расположенных с разных сторон (концов) корпуса 1. Рычаги 7 могут иметь любую форму поперечного сечения, например, круглую, полукруглую, овальную, треугольную, квадратную, прямоугольную, шестиугольную, многоугольную, цилиндрическую, трубчатую и т.д. Рычаги 7 должны быть выполнены из прочного жесткого материала, например, металла или композита и могут быть сформированы по любой подходящей технологии. Материал рычагов 7 должен обеспечивать прочность рычагов 7 во избежание возможных деформаций в процессе эксплуатации (например, при приложении к рычагу 7 усилий, достаточных для преодоления силы адгезии изоляции 3 к трубе 4).
Рычаги 7 могут быть выполнены съемными с возможностью извлечения/вставления из/в сквозные отверстия 8 (фиг. 4), которые выполнены на боковой поверхности корпуса 1 и предназначены для размещения рычагов 7. Также рычаги 7 могут быть выполнены перекидными (например, неразборными или разборными; у разборных перекидных рычагов 7 в/на торцы могут быть вкручены/накручены, стопорные элементы 9 (фиг. 1-3, 6-8, 10, 11), например, в виде шаров, гаек и т.п., а у неразборных перекидных рычагов 7 стопорные элементы 9 (шары, шайбы и т.п.) на торцы могут быть прикреплены, например, посредством сварки или пайки) с возможностью продольно поступательного перемещения вдоль оси пары отверстий 8, расположенных диаметрально противоположно друг другу либо оси одного отверстия 8 (если корпус 1 выполнен цельным, т.е. сплошным). Предпочтительно выполнение рычагов 7 разборными перекидными или съемными, так как после эксплуатации заявленного приспособления его объемную рабочую форму можно разобрать для удобного хранения и транспортировки в разобранном виде, практически не занимающем места; простота соединений частей заявленного приспособления между собой не требует специальных навыков для его сборки и разборки, что позволяет в считанные минуты произвести сборку и разборку.
Отверстия 8 в корпусе 1 можно выполнять любой формы, например, круглой, овальной, квадратной, треугольной, многоугольной и т.д.; предпочтительнее выполнение отверстий 8 такой же формы, как и форма сечения рычагов 7, но большего размера. При изготовлении корпуса 1 цельным (сплошным) одно отверстие 8 начинается на внешней (наружной) боковой поверхности (например, верхней) корпуса 1 и заканчивается на внешней боковой поверхности (соответственно, нижней) корпуса 1. Одно отверстие 8 в цельном (сплошном) корпусе 1 предназначено для размещения одного рычага 7. При изготовлении корпуса 1 полым и выполнении на боковой поверхности корпуса 1 двух отверстий 8, расположенных диаметрально противоположно друг другу, первое отверстие 8 начинается на внешней боковой поверхности (например, верхней) корпуса 1 и заканчивается на внутренней боковой поверхности (верхней) корпуса 1, а второе отверстие 8 начинается на внешней боковой поверхности (соответственно, нижней) корпуса 1 и заканчивается на внутренней боковой поверхности (соответственно, нижней) корпуса 1. Два отверстия 8 в полом корпусе 1 всегда располагаются диаметрально противоположно друг другу, образуя пару для размещения одного рычага 7.
Также, рычаги 7 могут быть жёстко соединены с торцом 10 (фиг. 1-8, 10, 11) корпуса 1 посредством сварки, пайки или такого механического крепления при котором они будут удерживаться на месте. Такое исполнение целесообразно при малом расстоянии l участка трубы 4 (от одного торца трубы 4 до другого торца трубы 4), на котором зачищают от изоляции 3 участок трубы 4 с изоляцией 3. Рычаги 7, жестко прикрепленные к торцу 10 корпуса 1, в процессе снятия изоляции 3 с трубы 4 должны располагаться в свободном пространстве от торца трубы 4, для того, чтобы корпус 1 заявленного приспособления совершил полный оборот при прокатке (прохождении) по поверхности трубы 4 с изоляцией 3.
рыч
рыч
рыч
Рычаги 7 могут быть разной длины, но не менее чем диаметр описанной окружности d (фиг. 7) заявленного приспособления. Длина рычагов 7 - L подбирается эмпирически таким образом, чтобы преодолеть силы адгезии прочного адгезионного слоя 11 (фиг. 13) изоляции 3 к трубе 4, а также L должна быть больше, чем максимальный диаметр корпуса 1 с полностью намотанной изоляцией 3. При большой силе адгезии изоляции 3 к трубе 4 (например, на локальных участках трубы 4 с изоляцией 3) и невозможности ее преодолеть при выбранной длине рычага 7 L, на каждый рычаг 7 может быть установлен удлинитель (на фиг. не показан), выполненный либо в виде стержня, либо в виде трубы. Конец удлинителя (выполненного в виде стержня), соединяемый с рычагом 7 (соответственно, имеющим трубчатую форму поперечного сечения), в сечении может иметь вогнутые части, выступающие внутрь, и выпуклые части, выступающие наружу, которые чередуются и/или повторяются; и иметь любую геометрическую форму, например, такую, как треугольник, криволинейный треугольник, квадрат, прямоугольник, параллелограмм, ромб, трапецоид, трапеция, дельтоид, пятиугольник, шестиугольник, семиугольник, восьмиугольник, девятиугольник, десятиугольник, круг с внешними выступами, эллипс или овал. Конец удлинителя (выполненного в виде трубы), соединяемый с рычагом 7 (соответственно, выполненным в виде стержня) в сечении имеет соответствующую рычагу 7 форму вогнутых и выпуклых частей.
рыч
Для определения длины рычага 7 - L вычисляем максимальный диаметр описанной окружности d корпуса 1 при снятии изоляции 3 с трубы 4 с наружным диаметром D (фиг. 12). Для начала определим количество оборотов корпуса 1 вокруг трубы 4 для снятия изоляции 3:
где n - количество оборотов корпуса 1 вокруг трубы 4;
D - наружный диаметр трубы 4 с изоляцией 3, мм;
d - наружный диаметр описанной окружности корпуса 1, мм.
Определяем максимальный диаметр корпуса 1 при снятии изоляции 3 по формуле:
max
где d- максимальный диаметр корпуса 1 с полностью намотанной изоляцией 3, мм;
d - наружный диаметр описанной окружности корпуса 1;
n - количество оборотов корпуса 1 вокруг трубы 4 с изоляцией 3, определяемое по формуле (1);
h - толщина изоляции 3, мм.
рыч
Предпочтительно, чтобы длина рычага 7 - L превышала максимальный диаметр корпуса 1 с полностью намотанной изоляцией 3 - для удобства захвата рычага 7 рукой (при условии отсутствия рукоятки 12 (фиг. 5)).
В зависимости от различных факторов (силы адгезии адгезионного слоя 11, расстояния l, на котором зачищают от изоляции 3 участок трубы 4 с изоляцией 3 (от торца трубы 4 до надреза 13 (фиг. 9-11, 13) изоляции 3 по окружности трубы 4 либо от одного надреза 13 изоляции 3 по окружности трубы 4 до другого надреза 13 изоляции 3 по окружности трубы 4, либо от одного торца трубы 4 до другого торца трубы 4), зоны пластической деформации, допустимого усилия для работы) эмпирическим путем подбирается длина удлинителя рычага 7.
Каждый рычаг 7 может быть оборудован не менее, чем одной рукояткой 12; наличие рукояток 12 возможно, но не обязательно.
Приспособление для снятия изоляции с наружной поверхности труб работает следующим образом.
Если рычаги 7 выполнены разборными перекидными (фиг. 1-3, 6-11), то для получения объемной рабочей формы заявленного приспособления и его использования нужно провести сборку заявленного приспособления. Сборка производится следующим образом: если корпус 1 выполнен полым, то каждый рычаг 7 вставляется в одну из пар отверстий 8 и размещается там путем вставления кончика рычага 7 в первое отверстие 8, продольно поступательного перемещения вдоль оси этого отверстия 8, вставления кончика рычага 7 во второе отверстие 8 и продольно поступательного перемещения вдоль оси этого второго отверстия 8. В/на торцы вставленного в пару отверстий 8 рычага 7 вкручивают/накручивают (фиг. 1, 2) стопорные элементы 9, например, в виде шаров или гаек. Если корпус 1 выполнен цельным (сплошным), то каждый рычаг 7 вставляется в одно из отверстий 8 и размещается там путем вставления кончика рычага 7 в отверстие 8 и продольно поступательного перемещения вдоль оси этого отверстия 8. В/на торцы вставленного в отверстие 8 рычага 7 вкручивают/накручивают стопорные элементы 9, например, в виде шаров или гаек. В случае отсутствия необходимости разборки объемной рабочей формы заявленного приспособления для транспортировки и хранения, то рычаги 7 выполняются неразборными перекидными; порядок действий по размещению рычага 7 в корпусе 1 почти совпадает с вышеуказанным порядком размещения для разборных перекидных рычагов 7, только стопорные элементы 9 вместо вкручивания/накручивания в/на торцы рычага 7 - жестко и неразъемно (на фиг. не показано) прикрепляют к торцам, например. посредством сварки или пайки. Если используются съемные рычаги 7 (фиг. 5), то их вставляют/извлекают в/из отверстий 8 в процессе снятия изоляции 3 с трубы 4 с изоляцией 3 и предварительная сборка не требуется. В случае, если рычаги 7 соединены с торцом 10 корпуса 1 посредством сварки или пайки (фиг. 5), то предварительная сборка заявленного приспособления также не требуется.
Изоляция 3 с трубы 4 может сниматься на различных участках трубы 4, например: от торца трубы 4 до надреза 13 изоляции 3 по окружности трубы 4 (фиг. 9-11, 13) либо от одного надреза 13 изоляции 3 по окружности трубы 4 до другого надреза 13 изоляции 3 по окружности трубы 4, либо от одного торца трубы 4 до другого торца трубы 4. Для каждого вышеперечисленного участка трубы 4, подготовленного для снятия изоляции 3 с трубы 4 может использоваться универсальное заявленное приспособление со съемными либо перекидными рычагами 7. Заявленное приспособление с жестко прикрепленным к торцу 10 корпуса 1 рычагом 7 (фиг. 5) ограничено в использовании, так как для снятия изоляции 3 требуется, чтобы жестко прикрепленный к торцу 10 корпуса 1 рычаг 7 находился в свободном пространстве от трубы 4. Если к обоим торцам 10 корпуса 1 жестко прикреплены рычаги 7, то такое приспособление можно использовать только при снятии изоляции 3 с трубы 4, характеризующейся малой длиной от одного торца до другого торца.
После подготовки заявленного приспособления подготавливают поверхность трубы 4. На участке трубы 4 (например, концевом (торцевом)) на расстоянии l от торца (фиг. 13) любым режущим инструментом (керамический нож, фреза, ножовка и т.п. - на фиг. не показаны) делается первый надрез 13 изоляции 3 по окружности трубы 4 до соприкосновения рабочей поверхности режущего инструмента со стенкой трубы 4. Затем, также режущим инструментом, на участке трубы 4 делается второй надрез 14 (фиг. 10) по длине l изоляции 3 до соприкосновения рабочей поверхности режущего инструмента со стенкой трубы 4. Один из образовавшихся кончиков 15 (фиг. 11) изоляции 3 отслаивается с помощью, например, лопатки или скребка (на фиг. не показаны). Заявленное приспособление (например, с перекидными разборными рычагами 7 (фиг. 9-11)) плотно прижимается к изоляции 3 трубы 4 (рядом с отслоенным кончиком 15 изоляции 3) и выравнивается таким образом, чтобы ось вращения 2 корпуса 1 была параллельна оси вращения 16 (фиг. 12) трубы 4 с изоляцией 3. Отслоенный кончик 15 изоляции 3 вставляется (фиг. 11) в отверстие/отверстия 5 корпуса 1. При наличии выступающих элементов 6 в области кромки отверстия 5 после вставления кончика 15 изоляции 3 в отверстие/отверстия 5 и натяжения изоляции 3 посредством поворота заявленного приспособления вокруг оси вращения 2 корпуса 1 конец каждого выступающего элемента 6 прокалывает насквозь или частично кончик 15 изоляции 3, что обеспечивает высокую степень зацепления и удержания кончика 15 изоляции 3. При отсутствии выступающих элементов 6 в области кромки отверстия 5 после вставления кончика 15 изоляции 3 в отверстие/отверстия 5 и натяжения изоляции 3 посредством поворота заявленного приспособления вокруг оси вращения 2 корпуса 1 под воздействием усилий, приложенных к рычагу/рычагам 7, кончик 15 изоляции 3 защемляется в отверстии/отверстиях 5, и изоляция 3 начинает наматываться на корпус 1.
Под воздействием усилий, приложенных к рычагу/рычагам 7, расположенным с разных сторон корпуса 1, корпус 1 совершает неполный оборот, прокатываясь по поверхности трубы 4 с изоляцией 3 и снимая с неё изоляцию 3, наматывая ее на себя (на корпус 1), и при приближении какого-либо рычага/рычагов 7 к поверхности трубы 4 с изоляцией 3, съемный рычаг/рычаги 7 извлекаются из отверстий 8 и вставляются с другой стороны корпуса 1 в эти отверстия 8, либо рычаг/рычаги 7 продольно поступательно перемещаются вдоль оси отверстий 8 до того момента, когда один из торцов рычага 7, приближенный к поверхности корпуса 1 окажется наиболее от неё удален, а другой торец рычага 7, удаленный от поверхности корпуса 1, соответственно, окажется наиболее к ней приближен. При использовании перекидных рычагов 7 (неразборных или разборных) при приближении какого-либо перекидного рычага/рычагов 7 к поверхности трубы 4 с изоляцией 3 этот перекидной рычаг/рычаги 7 продольно поступательно перемещаются вдоль оси отверстий 8 до того момента, когда стопорный элемент 9 (например, шар или шайба) на одном торце рычага 7, приближенный к поверхности корпуса 1 окажется наиболее от неё удален, а стопорный элемент 9 (например, шар или шайба) на другом торце этого рычага 7, удаленный от поверхности корпуса 1, соответственно, окажется наиболее к ней приближен и упрется в поверхность корпуса 1. После этого корпус 1 продолжает совершать неполный оборот до очередного приближения какого-либо рычага/рычагов 7 к поверхности трубы 4 с изоляцией 3.
При необходимости место отслаивания изоляции 3 и адгезионного слоя 11 от трубы 4 подогревают горячим паром или пламенем (на фигуре не показаны). Корпус 1, совершая полные обороты при прокатке корпуса 1 по поверхности трубы 4 с изоляцией 3, наматывает на себя изоляцию и постепенно увеличивается в диаметре. Заявленное приспособление при прокатке корпуса 1 по всей окружности трубы 4 с изоляцией 3 позволяет равномерно удалить изоляцию 3 и производить последующие технологические операции с трубой 4.
Примеры практической реализации.
Пример №1.
Для очистки трубы 4 диаметром 1020 мм от изоляции 3 было изготовлено приспособление для снятия изоляции с наружной поверхности труб из металлической трубы круглого сечения с наружным диаметром d - 100 мм и толщиной стенки - 4 мм. Длина корпуса 1 составила 400 мм; в корпусе 1 было выполнено 2 отверстия 5 прямоугольной формы, ширина прямоугольных отверстий 5 была равна 20 мм, длина прямоугольных отверстий 5 была равна 250 мм. В области кромки отверстия 5 отсутствовали выступающие элементы 6.
1
Толщина h изоляции 3 трубы 4 с изоляцией - 5 мм, толщина hадгезионного слоя - 1 мм.
1
D=1020+2(h+h)=1020+2(5+1)=1032 мм - наружный диаметр трубы 4 с изоляцией 3 и адгезионным слоем 11;
1
n=D/d=1032/100≈10 оборотов - приблизительное количество оборотов корпуса 1 вокруг трубы 4 для снятия изоляции 3, без учета увеличения диаметра корпуса 1 с каждым оборотом на 2(h+h), с учетом увеличения диаметра корпуса 1 количество оборотов меньше 10;
max
1
1
d=d+n2(h+h)=100+102(5+1)=220 (мм) - максимальный диаметр корпуса 1 с полностью намотанной изоляцией 3 без учета увеличения диаметра корпуса 1 с каждым оборотом на 2(h+h), а также без учета возможной неравномерности наматывания изоляции 3 на корпус 1;
Расстояние l от торца трубы 4 до надреза 13 составляло 190 мм, ширина снимаемой изоляции - 170 мм.
рыч
Длина рычага 7 - L была выбрана равной 500 мм, диаметр рычага 7, выполненного в виде стержня - 20 мм. Количество рычагов - 2, они были размещены с разных сторон (концов) корпуса 1 и выполнены разборными перекидными. Рычаги 7 были размещены в парах отверстий 8 оси которых были перпендикулярны друг другу (фиг. 3). В процессе снятия изоляции 3 с трубы 4 место отслаивания изоляции 3 и адгезионного слоя 11 от трубы 4 подогревали горячим паром.
Таблица №1.
Оборот корпуса 1, № п./п.
1
2
3
4
5
6
7
Диаметр корпуса 1, мм
100
116
134
149
166
181
199
Длина снятой изоляции 3 с трубы 4, мм
100
216
350
499
665
846
1032
В таблице №1 представлены результаты снятия изоляции 3 с трубы 4, количество оборотов корпуса 1 заявленного приспособления - 7, максимальный диаметр корпуса 1 с полностью намотанной изоляцией 3 - 199 мм (с учетом неравномерности наматывания изоляции 3 на корпус 1). Заявленное приспособление не потребляло электроэнергию, не имело изнашиваемых и требующих замены элементов, поэтому затраты на обслуживание были полностью исключены. Заявленное приспособление было просто в изготовлении и не потребовало больших материальных затрат, так как не имеет сложных конструктивных элементов и может быть изготовлено в любых механических мастерских.
Пример №2.
Для очистки трубы 4 диаметром 720 мм от изоляции 3 было изготовлено приспособление для снятия изоляции с наружной поверхности труб из металлической трубы круглого сечения с наружным диаметром d - 100 мм и толщиной стенки - 5 мм. Длина корпуса 1 составила 380 мм; в корпусе 1 было выполнено 2 отверстия 5 овальной формы, ширина прямоугольных отверстий 5 была равна 23 мм, длина прямоугольных отверстий 5 была равна 200 мм. В области кромки отверстия 5 разместили (посредством сварки) два выступающих элемента 6 в виде шипов.
1
Толщина h изоляции 3 трубы 4 с изоляцией - 5 мм, толщина hадгезионного слоя - 1 мм.
1
D=720+2(h+h)=720+2(5+1)=732 мм - наружный диаметр трубы 4 с изоляцией 3 и адгезионным слоем 11;
1
n=D/d=732/100≈7 оборотов - приблизительное количество оборотов корпуса 1 вокруг трубы 4 для снятия изоляции 3, без учета увеличения диаметра корпуса 1 с каждым оборотом на 2(h+h), с учетом увеличения диаметра корпуса 1 количество оборотов меньше 7;
max
1
1
d=d+n2(h+h)=100+72(5+1)=184 (мм) - максимальный диаметр корпуса 1 с полностью намотанной изоляцией 3 без учета увеличения диаметра корпуса 1 с каждым оборотом на 2(h+h), а также без учета возможной неравномерности наматывания изоляции 3 на корпус 1;
Расстояние l от одного надреза 13 до другого надреза 13 составляло 180 мм.
рыч
Длина рычага 7 - L была выбрана равной 450 мм, диаметр рычага 7, выполненного в виде стержня - 20 мм. Количество рычагов - 2, они были размещены с разных сторон (концов) корпуса 1 и выполнены съемными. Рычаги 7 были размещены в парах отверстий 8, оси которых были перпендикулярны друг другу (фиг. 4). В процессе снятия изоляции 3 с трубы 4 место отслаивания изоляции 3 и адгезионного слоя 11 от трубы 4 подогревали пламенем пропанокислородной горелки (на фиг. не показана), размещенной внутри трубы 4; температура наружной поверхности трубы 4 не превышала 200°С, что обеспечивало размягчение адгезионного слоя 11.
Таблица №2.
Оборот корпуса 1, № п./п.
1
2
3
4
5
6
Диаметр корпуса 1, мм
100
115
132
150
166
174
Длина снятой изоляции 3 с трубы 4, мм
100
215
347
497
663
732
В таблице №2 представлены результаты снятия изоляции 3 с трубы 4, количество оборотов корпуса 1 заявленного приспособления - 5,5; максимальный диаметр корпуса 1 с полностью намотанной изоляцией 3 - 174 мм (с учетом неравномерности наматывания изоляции 3 на корпус 1).
В примерах №1 и №2 вследствие прижатия обоих концов корпуса 1 к трубе 4 с изоляцией 3, заявленное приспособление не смещалось, сохранялась параллельность оси вращения 2 корпуса 1 относительное оси вращения 16 трубы 4 с изоляцией 3 и обеспечивалось равномерное прижатие боковой поверхности корпуса 1 к поверхности трубы 4 с изоляцией 3. Количество рычагов - не менее двух, а также их расположение с разных сторон (концов) корпуса обеспечило при приложении усилия к рычагам параллельность оси корпуса относительно оси трубы с изоляцией с одновременным обеспечением зацепления изоляции без высвобождения защемленного кончика изоляции в процессе снятия изоляции с трубы.
В примерах №1 и №2 за счет равномерного прижатия боковой поверхности корпуса к поверхности трубы с изоляцией корпус не перекашивался, что привело к повышению эффективности процесса снятия изоляции с наружной поверхности трубы, так как равномерно наматывалась изоляция на корпус, сохранялась плотность намотки изоляции, торцы изоляции, наматываемой на корпус, соответствовали плоскости торцов рулона намотанной на корпус изоляции, а также обеспечивалось зацепление изоляции без высвобождения защемленного кончика изоляции в процессе снятия изоляции с трубы. Зацепление изоляции и удержание защемленного кончика изоляции в процессе снятия изоляции с трубы было дополнительно улучшено в примере практической реализации №2 за счет размещения в области кромки отверстия выступающих элементов.
Таким образом, достигается технический результат, заключаемый в повышении эффективности процесса снятия изоляции с наружной поверхности трубы.