УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ НАРУЖНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБ

Полезная модель относится к устройствам для очистки наружной поверхности труб и отрезков труб, бывших в эксплуатации, от старой изоляции и может быть использована для ремонта и строительства трубопроводов.
На территории России, а также стран ближнего зарубежья, пролегает большое количество магистральных трубопроводов. Большинство трубопроводов были построены еще в советское время и пролежали в земле не одно десятилетие. Трубы в земле имеют ограниченный срок эксплуатации порядка 25 лет. Многие из них находятся под повышенным давлением и содержат опасные для человека горючие и токсичные вещества. Отклонения в состоянии трубопроводов часто приводят к авариям, которые приносят колоссальный экономический и экологический ущерб. Замена труб по истечении срока эксплуатации - особенно дорогостоящая операция. При эксплуатации трубопроводов необходимы постоянные наблюдения за их состоянием, своевременное выявление различных нарушений в состоянии труб и их ремонт. Предварительным этапом при ремонте трубопровода является очистка его наружной поверхности от старой изоляции. К очистке поверхности трубы предъявляются высокие требования, т.к. от качества очистки будет зависеть долговечность защиты трубопровода от коррозии.
Известна машина для очистки наружной поверхности трубопровода, защищенная патентом РФ №2170631, кл. В08В 9/023, опубл. 2001.07.20. Машина содержит раму с боковинами и прикрепленными к ней ходовыми колесами, два носителя инструментов с приводами их вращения, каждый из которых выполнен в виде гибкого обруча и движитель носителя инструментов по оси трубопровода. Приводы вращения носителей инструментов имеют цепи, охватывающие носители инструментов, а каждый носитель инструментов состоит из шарнирно закрепленных П-образных секций с зубьями для цепи, причем движитель носителя инструментов выполнен в виде смонтированных в секциях под углом к продольной оси гибкого обруча роликов, базированных на наружной поверхности трубопроводов.
Недостатком известной машины для очистки наружной поверхности трубопровода является достаточно жесткая кинематическая связь между опорными роликами гибкого обруча с инструментами, опирающимися на поверхность трубы. Поэтому всегда есть вероятность того, что при попадании опорных роликов на сварной шов или на случайную неровность поверхности трубы может произойти разрыв между секциями гибкого обруча. Также есть вероятность того, что при очистке поверхности трубы будет забиваться
пространство в П-образной секции с зубьями для цепи остатками изоляции, что затруднит вращение гибкого обруча по поверхности трубы, вследствие чего может выйти из строя цепь привода гибкого обруча.
Кроме перечисленных недостатков известная машина для очистки наружной поверхности трубопровода не может быть использована для очистки отрезков трубы, т.к. необходимо жестко зафиксировать торцы трубы для исключения проворота трубы относительно продольной оси очистной машины. Использование данной машины при осуществлении жесткой фиксации торцов трубы также не позволит полностью очистить отрезок трубы, т.к. компоновка машины осуществлена так, что ходовые колеса машины расположены перед носителем инструмента и при очистке отрезков трубы будет всегда оставлять неочищенные участки на поверхности трубы, вследствие того, что ходовые колеса раньше достигнут торца трубы чем очистной инструмент.
Известно устройство для очистки наружной поверхности трубопровода, защищенное авторским свидетельством SU №1505609, кл. В08В 9/02, опубл. 07.09.1989 Бюл. №33.
Устройство содержит раму с рабочими органами и шарнирами, и приводом рабочих органов, бесприводные вращающиеся щетки. Рама имеет полый зубчатый венец с рабочими органами, ходовыми колесами. Очистной ротор выполнен разъемным и содержит венцы, каждый из которых вращается на четырех роликах. Режущие очистные инструменты установлены на оси и снабжены противовесами, а другой конец рычага имеет режущий очистной инструмент.
Известное устройство для очистки наружной поверхности трубопровода не может быть использовано для очистки отрезков трубы, т.к. необходимо жестко зафиксировать торцы трубы для исключения проворота трубы относительно продольной оси устройства. Данное устройство не предназначено для очистки отрезков трубы, имеющих меньшую длину, чем длина самого устройства, что ограничивает область применения данного устройства. Использование данного устройства для очистки отрезков трубы при осуществлении жесткой фиксации торцов трубы является трудоемким процессом, т.к. придется постоянно монтировать и демонтировать устройство на трубе, что потребует больших временных и технологических затрат. Из-за компоновки устройства, содержащего впереди ротор с резцовым инструментом, сзади ротор с щеточным инструментом, приходится очищать трубу в два этапа, сначала в одну сторону, потом переставить устройство и двигаться в противоположную сторону. Такой метод очистки малопроизводителен, т.к. много времени уходит на монтаж и демонтаж машины, а также фиксацию торцов отрезка трубы.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату, выбранным в качестве прототипа, является устройство для очистки наружной
поверхности труб, защищенное патентом на полезную модель №40223, кл. В08В 9/02, опубл. 2004.09.10.
Известное устройство содержит раму, роторы с механизмом подъема роторов и инструментами в виде резцов и металлических щеток, установленных на шарнирных двуплечих рычагах с контргрузами, приводы роторов с клиноременной передачей, подающие роликоопоры и механизмы вертикального поджима очищаемой трубы. Каждый ротор выполнен в виде ведомого шкива и клиноременной передачи с направляющей канавкой для реборд нижних опорных катков, оси которых имеют единый корпус, и реборд верхних раздельных поджимных опорных катков, корпуса которых смонтированы на раме устройства с возможностью регулировки по высоте относительно продольной оси очищаемой трубы, поджим которой к подающим роликоопорам осуществлен механизмами вертикального поджима очищаемой трубы в виде регулируемых роликов с винтовой парой и штурвалом, а инструменты в виде резцов и металлических щеток, установленные на шарнирных двуплечих рычагах с контргрузами, размещены на торцовой плоскости ротора в виде шкива клиноременной передачи.
Недостатками известного устройства являются: данное устройство, по своей конструкции, предназначено только для очистки малых диаметров труб и не может быть применено для очистки труб больших диаметров; узел очистки расположен между подающими роликами, что ограничивает применение данного устройства для очистки отрезков труб малой длины; для преодоления сил трения, возникающих при очистке отрезков трубы, необходимо применить большое усилие прижатия трубы к поверхности подающих роликов, что может привести к появлению эллипсности трубы и, вследствие этого, к некачественной очистке.
Задача, решаемая предлагаемой полезной моделью, - создание установки для очистки наружной поверхности труб, способной очищать не только целые трубы, но и отрезки трубы разной длины и диаметра.
Технический результат от использования полезной модели заключается в повышении производительности установки, качества очистки, снижении трудоемкости процесса очистки и обеспечении удобства эксплуатации.
Указанный результат достигается тем, что в установке для очистки наружной поверхности труб, включающей очистную машину, содержащую раму, передний и задний роторы, с установленными на них рабочими органами, привод роторов, механизмы перемещения трубы относительно очистной машины, механизмы перемещения трубы относительно очистной машины выполнены в виде опорной и рабочей тележек, установленных по обеим сторонам от очистной машины соосно с общей осью переднего и заднего роторов.
Привод роторов выполнен в виде независимых приводов для переднего и заднего роторов, при этом каждый привод содержит электродвигатель и цепные передачи в качестве передающих механизмов.
Опорная и рабочие тележки содержат ходовые части, каждая из которых содержит раму, привод хода и установленный на раме полый цилиндр.
На торцах полых цилиндров опорной и рабочей тележек, со стороны заднего и переднего роторов очистной машины соответственно, установлены центраторы, каждый из которых выполнен в виде рычажного механизма с приводом.
В качестве рабочих органов на переднем и заднем роторах установлены резцовые рабочие органы.
В качестве рабочих органов на переднем и заднем роторах установлены щеточные рабочие органы.
В качестве рабочих органов на переднем роторе установлены резцовые рабочие органы, на заднем роторе установлены щеточные рабочие органы.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, на фиг.1 - приведен общий вид установки, на фиг.2 - приведен общий вид установки с зафиксированной трубой, на фиг.3 - вид очистной машины с резцовыми рабочими органами, на фиг.4 - вид А очистной машины с резцовыми рабочими органами, на фиг.5 - вид Б очистной машины с резцовыми рабочими органами, на фиг.6 - вид рабочей и опорной тележек, на фиг.7 - вид В рабочей и опорной тележек, на фиг.8 - очистная машина с щеточными рабочими органами, на фиг.9 - вид Г очистной машины с щеточными рабочими органами, на фиг.10 - вид Д очистной машины с щеточными рабочими органами, на фиг.11 - очистная машина с комбинированными рабочими органами, на фиг.12 - вид Е очистной машины с комбинированными рабочими органами, на фиг.13 - вид Ж очистной машины с комбинированными рабочими органами.
Установка для очистки наружной поверхности труб включает очистную машину 1, опорную 2 и рабочую 3 тележки. Вдоль оси очистной машины 1 уложен рельсовый путь 4. Труба, предназначенная для очистки, обозначена позицией 5. Очистная машина 1 содержит раму 6, в роликовых опорах 7 которой, установлены передний 8 и задний 9 роторы, с расположенными на них рабочими органами 10. Передний 8 и задний 9 роторы имеют независимые приводы. Каждый привод содержит электродвигатель и цепные передачи в качестве передающих механизмов: электродвигатель 11 и цепную передачу 12 переднего ротора 8; электродвигатель 13 и цепную передачу 14 заднего ротора 9. Вокруг переднего 8 и заднего 9 роторов установлены защитные кожуха 15. Опорная 2 и рабочая 3 тележки установлены по обеим сторонам от очистной машины 1 соосно с общей осью переднего 8
и заднего 9 роторов и содержат ходовые части 16, каждая из которых содержит раму 17, привод хода 18 и установленный на раме 17 полый цилиндр 19.
На торцах полых цилиндров 19 опорной 2 и рабочей 3 тележек, со стороны заднего 9 и переднего 8 роторов очистной машины 1 соответственно, установлены центраторы 20, каждый из которых выполнен в виде рычажного механизма с приводом 21.
В качестве рабочих органов на переднем 8 и заднем 9 роторах могут быть установлены резцовые рабочие органы 10 (фиг.3, 4, 5).
В качестве рабочих органов на переднем 8 и заднем 9 роторах могут быть установлены щеточные рабочие органы 22 (фиг.8, 9, 10).
В качестве рабочих органов на переднем роторе 8 могут быть установлены резцовые рабочие органы 10, на заднем роторе 9 установлены щеточные рабочие органы 22 (фиг.11, 12, 13).
Установка работает следующим образом.
Устанавливается на ровную поверхность рельсовый путь 4, затем устанавливают очистную машину 1 так, чтобы рельсовый путь проходил внутри рамы 6 очистной машины 1, а оси переднего 8 и заднего 9 роторов, установленных в роликовых опорах 7, были параллельны рельсовому пути 4. Рама 6 очистной машины 1 должна быть жестко закреплена на фундаменте для исключения вибрации при очистке поверхности трубы или отрезков трубы. На рельсовый путь 4, по разные стороны от очистной машины 1, устанавливают опорную 2 и рабочую 3 тележки. Рабочие тележки перемещаются по рельсовому пути 4 за счет привода хода 18, установленного на раме 17 ходовой части 16 каждой тележки. Ось полого цилиндра 19, установленного на раме 17 каждой тележки совпадает с общей осью переднего 8 и заднего 9 роторов. Внутри полого цилиндра 19 каждой тележки расположен привод 21, приводящий в движение центраторы 20.
Труба 5, предназначенная для очистки, грузоподъемным устройством подается в зону установки ее на тележки, при условии нахождения опорной тележки 2 в исходном положении (в зоне очистной машины 1, фиг.2), а рабочая тележка 3 отведена за край трубы 5. Один край трубы устанавливается на упор опорной тележки 2, после чего рабочая тележка 3 подводится ко второму краю трубы 5. После установки края трубы 5 на упор рабочей тележки 3 включаются центраторы 20 тележек, которые жестко фиксируют трубу. В режиме «ОЧИСТКА ТРУБЫ», включается привод хода 18 рабочей тележки 3, которая перемещает трубу 5 и опорную тележку 2 по рельсовому пути 4.
При подходе края трубы 5 к рабочим органам, установленным на переднем роторе 8 очистной машины 1, автоматически включается передний ротор 8 очистной машины 1, приводимый в движение электродвигателем 11 через цепную передачу 12, а при подходе края трубы 5 к рабочим органам, установленным на заднем роторе 9 очистной машины 1,
автоматически включается задний ротор 9 очистной машины 1, приводимый в движение электродвигателем 13 через цепную передачу 14. На раме 6 очистной машины 1 со стороны переднего 8 и заднего 9 роторов установлены кожуха 15, предохраняющие обслуживающий персонал от отлетающих частей старой изоляции трубы в процессе очистки.
В качестве рабочих органов на переднем 8 и заднем 9 роторах, в зависимости от состояния поверхности трубы и типа изоляции на данной трубе, могут устанавливаться разные рабочие органы:
- резцовые рабочие органы 10 могут применяться для снятия всех видов изоляции;
- щеточные рабочие органы 22 могут применяться для снятия ржавчины с поверхности трубы;
- комбинация рабочих органов, на переднем роторе 8 резцовые рабочие органы 10, а на заднем роторе 9 - щеточные рабочие органы 22, могут применяться для труб, у которых на поверхности есть остатки старой изоляция и труба покрыта ржавчиной.
При завершении очистки, по мере подхода заднего края трубы 5 к соответствующему ряду рабочих органов происходит поочередное отключение сначала переднего ротора 8, а затем заднего ротора 9 очистной машины 1.
В процессе проведения работ по очистке трубы возможна повторная очистка ее участков.
Для снятия трубы с тележек, по завершении очистки, необходимо подвести такелажные петли грузоподъемного устройства под трубу 5, центраторы 20 вернуть в исходное положение, приподнять трубу над упорами тележек, отвести опорную тележку 2 от края трубы 5, переместить трубу 5 в зону очищенных труб.
При укладке рельсового пути 4 используются стандартные рельсы, колея рельсового пути 4 устанавливается по колесам ходовой части 16 опорной 2 и рабочей 3 тележек.
Рама 6 очистной машины 1, кожух 15, рама 17 ходовой части 16 опорной 2 и рабочей 3 тележек, полые цилиндры 19 опорной 2 и рабочей 3 тележек представляет собой сварную конструкцию из стального проката.
Роликовые опоры 7, передний 8 и задний 9 ротора, рабочие органы 10 и 22, рычаги центраторов 20 выполнены из стального проката.
Привод переднего 8 и заднего 9 роторов состоит из стандартных изделий: электродвигателей 11 и 13, цепных передач 12 и 14. Приводы хода 18, и приводы центраторов опорной 2 и рабочей 3 тележек также состоят из стандартных электродвигателей и редукторов.
Предлагаемая установка для очистки наружной поверхности труб по сравнению с прототипом имеет следующие преимущества:
1. Производительность установки повышается за счет сокращения времени на установку и фиксацию трубы опорной и рабочей тележками благодаря наличию центраторов на тележках.
2. Качество очистки повышается за счет неподвижной установки очистной машины и жесткой фиксации торцов трубы центраторами опорной и рабочей тележек, что дает уменьшение воздействия динамических нагрузок на процесс очистки поверхности трубы и повышает качество очистки. Центраторы кроме того, что предназначены для фиксации торцов трубы, выполняют еще функцию выравнивания эллипсности трубы, что также повышает качество очистки поверхности трубы.
3. Снижается трудоемкость процесса очистки и повышается удобство в эксплуатации установки за счет исключения ручного труда, установка не требует дополнительной переналадки при установке и снятии трубы. Процесс очистки трубы проходит автоматически.