УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВНЕШНЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБЫ

Полезная модель относится к области механической обработки труб и может использоваться для наружной очистки водо-газопроводных труб от битума, старой пленочной изоляции и других отложений на внешней поверхности труб.
Так, из уровня техники известно устройство для очистки труб, которое содержит роликовые опоры, механизм вращения трубы около своей оси и узел очистки внешней поверхности трубы, где механизм вращения трубы выполнен в виде нескольких пар катков, а узел очистки включает щетки и резцы, расположенные на передвижной каретке (патент РФ №50882, опубликованный 27.01.2006).
За наиболее близкий аналог к патентуемому решению принято устройство для очистки труб, которое содержит роликовые опоры, механизм вращения труб вокруг своей оси, выполненный в виде нескольких пар катков с возможностью регулирования расстояния между ними под диаметр трубы, узел очистки внешней поверхности труб, включающий расположенные на одном портале щетки и резцы, подстраиваемые под диаметр трубы (патент РФ №107712, опубликованный 27.08.2011).
Недостатком известного решения и наиболее близкого аналога является выполнение щеточного узла и узла с резцами совместно на одном портале, что исключает возможность отельной настройки узла с резцами и щеточного узла, а также возможность расположения узла с резцами и щеточного узла на разных уровнях относительно очищаемой трубы, что приводит к недостаточному качеству очистки труб разного диаметра. Кроме того, известные решения позволяют осуществлять очистку труб, начиная с диаметра 219 мм, и не позволяют в силу своей конструкции очищать трубы меньшего диаметра.
Технической проблемой заявленной полезной модели является создание устройства для очистки труб простой конструкции с возможностью ее использования в полевых условиях для труб диаметром от 159 мм до 1420 мм.
Технический результат, достигаемый при реализации данной полезной модели, заключается в повышении качества очистки труб любых диаметров, в том числе диаметром от 159 мм до 1420 мм.
Указанный технический результат достигается в устройстве для очистки внешней поверхности трубы, содержащем раму с расположенными на ней роликовыми опорами, механизмом вращательно-поступательного перемещения трубы в виде катков, резцовым узлом и щеточным узлом, при этом щеточный узел выполнен с возможностью вертикального перемещения и горизонтального возвратно-поступательного перемещения по направлению к очищаемой трубе, а резцовый узел - с возможностью вертикального перемещения, горизонтального возвратно-поступательного перемещения по направлению к очищаемой трубе и изменения угла наклона резца резцового узла.
Благодаря выполнению устройства для очистки внешней поверхности трубы, содержащем раму с расположенными на ней роликовыми опорами, механизмом вращательно-поступательного перемещения трубы в виде катков, резцовым узлом и щеточным узлом, где щеточный узел выполнен с возможностью вертикального перемещения и горизонтального возвратно-поступательного перемещения по направлению к очищаемой трубе, а резцовый узел - с возможностью вертикального перемещения, горизонтального возвратно-поступательного перемещения по направлению к очищаемой трубе и изменения угла наклона резца резцового узла обеспечивается повышение качества очистки труб разных диаметров.
Портал с резцовым узлом, портал с щеточным узлом и механизм вращательно-поступательного перемещения трубы обеспечивают максимально эффективную очистку трубы благодаря последовательному воздействию резца для грубой очистки, который счищает основную часть битума, пленочной изоляции, большие отложения ржавчины, мусора и щетки, которые удаляют остатки загрязнений.
Благодаря раздельному выполнению резцового узла и щеточного узла (на отдельных порталах), щеточного узла с возможностью вертикального перемещения и горизонтального возвратно-поступательного перемещения по направлению к очищаемой трубе, а резцового узла с возможностью вертикального перемещения, горизонтального возвратно-поступательного перемещения по направлению к очищаемой трубе и изменения угла наклона резца обеспечивается возможность отдельной настройки резца и щетки в зависимости от диаметра трубы и типа очищаемого материала на внешней поверхности трубы (битума, пленки, других отложений), контроля усилия прижима и возможность расположения резца и щетки на разных уровнях, что позволит повысить качество очистки труб любых диаметров. Например, при размещении резцового узла в нижнем секторе очищаемой трубы, где труба дополнительно давит на резец своим весом, обеспечивается более качественная очистка, а размещение щетки в верхней части (секторе) трубы обеспечит дополнительный прижим трубы к резцу. В случае размещения резца сбоку очищаемой трубы, щетку располагают на диаметрально противоположном участке трубы, чтобы компенсировать давление. В случае очистки труб малых диаметров от 159 мм при расположении резца в нижнем секторе трубы веса самой трубы не достаточно для давления на резец, однако благодаря возможности расположения щетки в верхнем секторе трубы обеспечивается дополнительное давление трубы на резец и труба не будет приподниматься.
В частности, механизм вращательно-поступательного перемещения трубы в виде катков выполнен с возможностью изменения скорости перемещения трубы и изменения направления движения трубы, что обеспечивает дополнительное повышение качества очистки за счет возможности очистки разнозагрязненных участков трубы с разными скоростями.
В щеточном узле щетка может быть выполнена подпружиненной, что обеспечивает дополнительное повышение качества очистки при очистке трубы с эллипсностью или с другими неровностями поверхности.
В частности, катки механизма вращательно-поступательного перемещения трубы выполнены с возможностью подстраивания под диаметр очищаемой трубы для расположения трубы любого диаметра.
В частности, устройство снабжено кабиной управления с пультом управления для управления механизмом вращательно-поступательного перемещения трубы, резцовым узлом и щеточным узлом.
Заявленная полезная модель поясняется чертежами.
На фиг.1 представлен общий вид устройства.
На фиг. 2 – вид сверху.
На фиг. 3 – вид сбоку.
На фиг. 4 – разбивка трубы на сектора.
Согласно заявленной полезной модели устройство для очистки внешней поверхности трубы содержит основание 1, например, в виде козловых упоров, на котором шарнирно закреплена рама 2 с роликовыми опорами и механизмом вращательно-поступательного перемещения трубы в виде катков 18. Устройство для очистки внешней поверхности трубы снабжено резцовым узлом 4 и щеточным узлом 3, жестко закрепленными каждый на своей раме 19 и 20, которые жестко закреплены на раме 2 с роликовыми опорами.
Механизм вращательно-поступательного перемещения трубы выполнен в виде нескольких пар приводных (соединенных с приводом 6) и неприводных катков 18, имеющих резиновую поверхность, и содержит и механизм разворота катков, который меняет угол между положением трубы и роликовой опорой, за счет этого получается вращательно-поступательное движение. Меняя углы соприкосновения в ту или иную сторону оператор изменяет скорость подачи трубы и может менять направление движения очищаемой трубы 7 на обратное. Частная форма исполнения устройства с механизмом отклонения (поворота) в горизонтальной плоскости всех пар катков имеет привод отклонения (поворота) катков в горизонтальной плоскости, который соединен через муфту с карданной передачей и винтовой передачей (винт с гайкой). Гайка винтовой передачи соединена со связкой рамок, которая прикреплена (связана) с парами колес. С противоположной стороны от крепления связки рамок каждая пара колес имеет крепление к раме 2 при помощи пальцев. Существуют исполнения устройства, конструкция которых позволяет поворачивать всего один каток либо одну пару катков.
В частном случае реализации неприводные катки выполнены с возможностью раздвигания и подстройки под любой диаметр трубы 7. Для подстройки под диаметр трубы неприводные катки с подшипниковыми узлами передвигаются по направляющим рамы 2 роликовых опор и крепятся болтовыми соединениями в местах, соответствующих диаметрам труб. Направляющие ориентированы перпендикулярно к продольной оси рамы.
Щеточный узел 3 выполнен с возможностью вертикального перемещения и горизонтального возвратно-поступательного перемещения по направлению к очищаемой трубе 7 и содержит закрепленную на его конце подпружиненную щетку 12 с возможностью ее вращения. Щеточный узел 3 соединен с порталом щеточного узла 21, закрепленного на раме щеточного узла 19, шарнирными тягами 17 по принципу пантографа (шарнирного многозвенного механизма), приводимого в движение лебедкой 15 с двигателем 16, благодаря чему обеспечивается возможность вертикального перемещения щеточного узла 3. На механизме по типу пантографа 17 имеется площадка 14 с направляющими, по которым горизонтально возвратно-поступательно по направлению к трубе 7 движется каретка 13, с закрепленной на ней щеткой 12 с приводом 23 для ее вращения. Движение каретки 13 обеспечивается за счет ее соединения с собственным приводным механизмом (на фигурах не показан). Щетка 12 подпружинена относительно каретки 13 для исключения влияния формы трубы и неровностей поверхности трубы на качество очистки. Щетка 12 выдерживает нагрузку до одной тонны. Рабочая часть щетки 12 выполнена из отдельных отрезков проволоки или другого материала.
В частности устройство для очистки наружной поверхности трубы содержит дополнительный щеточный узел с возможностью вертикального перемещения и горизонтального возвратно-поступательного перемещения по направлению к очищаемой трубе, закрепленный на раме с роликовыми опорами. Указанные щеточные механизмы могут двигаться независимо друг от друга, тем самым дополнительно повышая качество очистки.
Резцовый узел 4 выполнен с возможностью вертикального перемещения, горизонтального возвратно-поступательного перемещения по направлению к очищаемой трубе 7 и изменения угла наклона резца 10. Резцовый узел 4 закреплен на портале резцового узла 22, который жестко соединен с рамой резцового узла 20. Рама резцового узла 20 жестко закреплена с рамой 2 с роликовыми опорами. На портале резцового узла 22 установлены две вертикальные направляющие 8 с элементами крепления резцедержателя 11 на разных высотах с помощью запорных штырей, благодаря чему обеспечивается возможность вертикального перемещения резцового узла 4. Вертикальные направляющие 8 выполнены с отверстиями под запорные штыри, которые жестко ограничивают отклонение резцедержателя вверх и вниз. Резцедержатель 11 с расположенным на одном из ее концов резцом 10 представляет собой винтовой механизм с возможностью горизонтального возвратно-поступательного перемещения резца 10 по направлению к трубе 7 при помощи собственного привода 9. В частности резцедержатель 11 содержит корпус в виде квадратной трубы с закрепленном на нем приводом 9 винтового механизма. Внутри корпуса находится подвижная штанга с закрепленной на ней гайкой винтового механизма. Винт винтового механизма входит в зацепление с приводом 9 винтового механизма и при вращении перемещает штангу вперед или назад по направлению к трубе 7. На другом конце штанги - близким к трубе закреплена поворотная головка 24 с жестко закрепленным на ней резцом или резцами. Головка выполнена с возможность поворота, т.е. изменения и фиксации угла наклона резца 10, что позволяет устанавливать резец на необходимый угол в зависимости от типа загрязнения.
В частности устройство для очистки наружной поверхности трубы содержит три дополнительных независимых резцовых узла, выполненных с возможностью вертикального перемещения, горизонтального возвратно-поступательного перемещения по направлению к очищаемой трубе и изменения угла наклона резца. На каждом резцедержателе может находится один или два резца в зависимости от сложности покрытия. Также может применяться дисковый резец с твердосплавной кромкой и с шириной режущей кромки от 5 до 60 мм. Резцовый узел осуществляет грубую очистку внешней поверхности трубы от изоляции и различных загрязнений.
Устройство снабжено кабиной управления 5 с пультом управления для управления механизмом вращательно-поступательного перемещения трубы, щеточным узлом 3: двигателем 16, приводным механизмом каретки 13 и приводом 23 щетки 12 и резцовым узлом 4: приводом 9 винтового механизма резцедержателя. Кабина управления 5 с пультом управления жестко закреплена на раме на месте с наибольшим углом обзора. Процессом очистки управляет оператор, находящийся в кабине управления 5. Таким образом, соблюдается нормы и правила охраны труда: повышается шумоизоляция, защита от внешних факторов.
Устройство для очистки внешней поверхности трубы работает следующим образом.
Очищаемую трубу 7 с помощью механизма горизонтального перемещения располагают между двумя рядами катков 18 механизма вращательно-поступательного перемещения трубы, расстояние между катками регулируется в зависимости от диаметра трубы. В зависимости от характера загрязнений и диаметра трубы осуществляют отдельно настройку и регулировку щеточного узла 3 и отдельно настройку и регулировку резцового узла 4. Резцовый узел 4 преимущественно располагают таким образом, чтобы резец 10 касался трубы в ее нижних секторах (секторе 2 и 3 согласно фиг.4). При таком расположении резца 10 и вращении трубы снизу вверх относительно резца (как показано на фиг. 3) обеспечивается наилучшие срезание загрязнений с наружной поверхности трубы, поскольку исключается скапливание стружки на трубе и забивание резца 10 стружкой, а также труба 7 своим весом дополнительно давит на резец, тем самым усиливая его воздействие на загрязнения. Регулирование высоты установки резца 10 осуществляют вручную путем установки резцодержателя 11 с резцом 10 на элементы крепления направляющих 8 на необходимом уровне и фиксацию на данном уровне с помощью запорных штырей, также устанавливают и фиксируют необходимый угол наклона резца путем поворота головки 24 с резцом 10. Щеточный узел 3 преимущественно располагают таким образом, чтобы щетка 12 касалась трубы 7 в ее верхней части (в 1 и 4 секторах согласно фиг. 4) тем самым дополнительно прижимая трубу 7 к резцу 10. Оператор на пульте управления включают двигатель 16 лебедки 15, которая тянет тросы и поднимает шарнирные тяги 17, выполненные по принципу пантографа, таким образом осуществляют вертикальное перемещение щеточного узла. В случае размещения резца 10 сбоку очищаемой трубы 7, щетку 12 располагают на диаметрально противоположном участке трубы, чтобы компенсировать давление от резца 10. В случае очистки труб малых диаметров от 159 мм при расположении резца 10 в нижнем секторе трубы веса самой трубы не достаточно для давления на резец, однако благодаря возможности расположения щетки 12 в верхнем секторе трубы обеспечивается дополнительное давление трубы на резец 10 и труба не будет приподниматься. Таким образом, в зависимости от характера загрязнений и диаметра трубы осуществляют настройку резцового узла 4 путем его вертикального перемещения на необходимый уровень и настройку щеточного узла 3 путем его вертикального перемещения на необходимый уровень. Затем включают механизм вращательно-поступательного перемещения трубы, выполненного в виде катков 18, труба 7 начинает вращаться относительно продольной оси. Оператор с пульта управления разворачивает катки 18 и придает трубе вращательно-поступательное движение, по достижению трубой резцового узла 4 включает привод 9 винтового механизма резцедержателя и подводит резец 10 к трубе 7, а по достижению щеточного узла 3 включает вращение щетки 12 и подводит щетку к поверхности трубы, включая приводной механизм каретки 13, создавая необходимое усилие для качественной очистки. В процессе очистки благодаря выполнению щетки 12 подпружиненной исключается влияние на качество очистки возможной эллипсности трубы и неровностей поверхности трубы. После прохода трубы через резцовый 4 и щеточный 3 узел труба очищается. Оператор выключает перемещение трубы и вращение щетки, отводит резец 10 и щетку 12 в исходное положение. Устройство готово к дальнейшей работе.
Таким образом, благодаря использованию устройства для очистки внешней поверхности трубы обеспечивается повышение качества очистки труб диаметром от 159 мм до 1420 мм.