УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБОПРОВОДОВ
DEVICE FOR CLEANING THE INNER SURFACE OF PIPELINES

Область техники
Изобретение относится к устройствам для очистки внутренней поверхности трубопроводов, например, в металлургической, химической промышленности и других отраслях, где требуется очистка трубопроводов от твердых осадкообразований, в частности, например, к устройствам очистки газоходов для отходящих газов от электролизеров для получения алюминия.
Уровень техники
Из уровня техники известна машина для очистки внутренних поверхностей газоходов (патент РФ №2616746, С25С 3/22, опубл. 13.04.2017 г.), которая содержит неподвижный корпус закрытого типа, с установленным внутри него намоточным барабаном с размещенным на нем в спиральном желобе валопроводом, выполненным в виде гибкого вала или пружины с рабочим инструментом на конце, выполненным в виде конической фрезы с лезвиями, размещенный снаружи неподвижного корпуса гидропривод вращения барабана, причем за счет вращения барабана осуществляется поступательное перемещение валопровода и размещенный снаружи неподвижного корпуса гидропривод вращения валопровода вокруг своей оси. Барабан вращается на двух опорах. На одной опоре закреплен гидромотор привода вращения барабана, на второй опоре расположен вывод валопровода от спирального желоба на барабане внутри корпуса к расположенному снаружи корпуса гидромотору привода вращения валопровода, который выполнен через ось опоры, через неподвижно закрепленную к барабану трубу.
Недостатком известного устройства является сложность конструкции из-за излишне увеличенной длины валопровода на участке между гидромотором привода вращения валопровода и местом входа валопровода в спиральный желоб барабана, где валопровод проходит это расстояние внутри неподвижно закрепленного внутри барабана трубопровода. Излишняя длина валопровода связана с конструктивной необходимостью выполнения для обеспечения работоспособности значительно большого радиуса изгиба валопровода, поскольку ось вращения гидромотора привода вращения валопровода и ось вращения валопровода, находящегося в спиральном желобе снаружи барабана, не совпадают. В связи с увеличенной длинной валопровода требуется дополнительная большая мощность гидропривода на вращение валопровода. Кроме того, у устройства ограниченный доступ к узлам, находящимся внутри корпуса устройства и низкая ремонтопригодность, из-за сложности замены деталей при ремонте и обслуживании, из-за того, что отсутствует доступ к расположенным внутри закрытого корпуса барабана, валопроводу и другим узлам. Из-за закрытого корпуса оценить техническое состояние или удобно и оперативно обслужить узлы, расположенные внутри корпуса и внутри барабана, можно только при полной разборке устройства.
В качестве прототипа выбрано известное устройство очистки трубопроводов системы газоудаления алюминиевого электролизера (патент РФ №2625152, С25С 3/22, опубл. 11.07.2017 г.), содержащее неподвижный корпус закрытого типа с намоточным барабаном внутри корпуса, гидромотор привода вращения барабана, который посредством цепной передачи соединен с валом, по которому вдоль оси на роликах может перемещаться намоточный барабан со спирально намотанным валопроводом, выполненным в виде пружины, при этом пружина выполнена с возможностью перемещения с помощью роликов по направляющей трубе с выходом из корпуса, причем на свободном конце пружины закреплен рабочий инструмент в виде чистящего наконечника, а другой конец пружины закреплен на валу гидромотора, который расположен внутри полости барабана.
Недостатками известного устройства являются сложность конструкции, из-за того, что привод вращения барабана имеет малонадежную открытую цепную передачу, работающую в агрессивной среде электролизного корпуса при повышенной запыленности и повышенной температуре. Цепь в процессе интенсивной эксплуатации требует периодической натяжки и постоянной смазки. Барабан вращается на валу, имеющем две опоры, причем одна опора излишне конструктивно усложнена за счет того, что через нее осуществляется и привод вращения вала с намоточным барабаном и через эту же опору подается гидравлическая жидкость к гидромотору привода вращения валопровода. Кроме того, из-за плохого доступа к узлам, находящимся внутри закрытого корпуса, устройство характеризуется недостаточной надежностью при работе и низкой ремонтопригодностью, из-за сложности замены деталей при ремонте и обслуживании, поскольку гидромотор привода вращения валопровода расположен внутри полости барабана, который в свою очередь расположен внутри закрытого корпуса. Кроме того, внутри закрытого корпуса отсутствует доступ и к валу, вдоль которого перемещается барабан и отсутствует доступ к валопроводу. Из-за закрытого корпуса оценить техническое состояние или обслужить узлы, расположенные внутри корпуса и внутри барабана, можно только при полной разборке устройства. Раскрытие сущности изобретения.
Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и повышение эксплуатационных характеристик устройства, обеспечивающих удобство при обслуживании и замене деталей при ремонте.
Технический результат достигается за счет того, что в устройство для очистки внутренней поверхности трубопроводов (15), содержащем корпус (1) с установленным внутри него барабаном (2), на наружной поверхности которого закреплен по спирали желоб (3), с размещенным на нем валопроводом (4) с рабочим инструментом (5) на конце, привод вращения барабана (8) и привод вращения валопровода (10), новым является то, что валопровод (4) соединен с валом неподвижно закрепленного снаружи барабана (2) привода вращения валопровода (10) и установлен с возможностью одновременного поступательного перемещения от привода вращения барабана (8), установленного снаружи корпуса (1), и осевого вращения от привода вращения валопровода (10), барабан (2) установлен на двух подшипниковых опорах (6) и (7), причем одна из опор (7) выполнена с возможностью подвода рабочей жидкости посредством вращающейся муфты (9) для привода вращения валопровода (10), а на другой опоре (6) размещен привод вращения барабана (8).
Дополнительно для доступа к приводу вращения валопровода (10) и барабану (2) на наружной поверхности корпуса (1) предусмотрены открывающиеся крышки (13) и (14).
Изобретение поясняется в чертежах, где показано:
на фиг. 1 - общий вид устройства в рабочем положении (вид  со стороны продольного паза корпуса);
на фиг. 2 - общий вид устройства (вид  со стороны продольного паза корпуса, часть корпуса снята);
на фиг. 3 - общий вид устройства (вид 3/4 со стороны открывающихся крышек корпуса);
на фиг. 4 - общий вид устройства с открытой крышкой обслуживания намоточного барабана, и с открытой крышкой обслуживания привода вращения валопровода, изометрия;
на фиг. 5 - разрез по оси намоточного барабана.
Перечень конструктивных элементов
1 - корпус;
2 - намоточный барабан;
3 - спиральный желоб;
4 - валопровод;
5 - рабочий инструмент;
6 - подшипниковая опора барабана;
7 - подшипниковая опора барабана;
8 - привод вращения барабана;
9 - вращающаяся муфта подвода рабочей жидкости;
10 - привод вращения валопровода;
11 - направляющая втулка валопровода;
12 - продольный паз корпуса;
13 - открывающаяся крышка корпуса;
14 - открывающаяся крышка корпуса;
15 - обрабатываемый трубопровод;
16 - укладыватель витков;
17 - маслопровод.
Устройство состоит из неподвижного корпуса 1, внутри которого установлен намоточный барабан 2. На наружной поверхности намоточного барабана 2 закреплен спиральный желоб 3, имеющий U-образный профиль. Внутри закрытого пространства желоба 3 под внутренней поверхностью обечайки корпуса 1 проходит валопровод 4, выполненный, например, в виде гибкого вала или пружины. На выходящем из корпуса 1 конце валопровода 4 жестко закреплен рабочий инструмент 5, выполненный, например, в виде специальной многолезвийной коническо-цилиндрической фрезы.
Намоточный барабан 2 имеет возможность вращения на двух подшипниковых опорах барабана 6 и 7. Вращение намоточного барабана 2 производится приводов вращения барабана 8, который установлен снаружи корпуса 1 и закреплен на подшипниковой опоре барабана 6. На второй подшипниковой опоре барабана 7 установлена вращающаяся муфта 9 к установленному снаружи на намоточном барабане 2 приводу вращения валопровода 10. Подвод рабочей жидкости от вращающейся муфты 9 к приводу вращения валопровода 10 осуществляется расположенными внутри намоточного барабана 2 маслопроводами 17. Привод вращения барабана (8) и привод вращения валопровода (10) осуществляется, например, гидромоторами.
Валопровод 4 снаружи намоточного барабана 2 со стороны подшипниковой опоры 7 вращающейся муфты (9) проходит внутри направляющей втулки валопровода 11, закрепленной снаружи на торце намоточного барабана 2, и жестко закреплен к валу привода вращения валопровода 10.
Валопровод 4 своим рабочим инструментом 5 имеет возможность входить внутрь обрабатываемого трубопровода 15, выходя с намоточного барабана 2 из корпуса 1 через выполненный в его обечайке продольный паз корпуса 12, вдоль которого перемещается укладыватель витков 16. Направление подачи валопровода 4 внутрь обрабатываемого трубопровода 15 задается направляющим механизмом (не показан).
Для обеспечения свободного доступа при проведении обслуживания или ремонта к приводу вращения валопровода 10, на наружной обечайке корпуса 1 предусмотрена открывающаяся крышка корпуса 13, а для обеспечения свободного доступа к валопроводу 4 и намоточному барабану 2 предусмотрена открывающаяся крышка корпуса 14.
Устройство работает следующим образом.
Очистка внутренней поверхности обрабатываемого трубопровода 15 осуществляется рабочим инструментом 5, который жестко закреплен на конце валопровода 4. Для проведения очистки, рабочий инструмент 5 и обрабатываемый трубопровод 15 совмещаются рабочим инструментом 5 напротив входа в обрабатываемый трубопровод 15. Подача рабочего инструмента 5 в обрабатываемый трубопровод 15 осуществляется через продольный паз корпуса 12, получая направление укладывателем витков 16 за счет разматывания валопровода 4 в замкнутом пространстве, ограниченном стенками спирального U-образного желоба 3 и внутренней поверхностью наружной обечайки корпуса 1, с намоточного барабана 2 приводом вращения барабана 8, а вращение валопровода 4 с рабочим инструментом 5 осуществляется приводом вращения валопровода 10. При этом привод вращения валопровода 10 закреплен на наружной части намоточого барабана 2 внутри корпуса 1, вращается вместе с намоточным барабаном 2. Вращение привода 10 обеспечивается за счет подвода рабочей жидкости гидросистемы через вращающуюся муфту 9 по маслопроводам 17, закрепленным и вращающимся вместе с намоточным барабаном 2.
После ввода рабочего инструмента 5 в обрабатываемый трубопровод 15, под действием вращающего момента и осевой выталкивающей силы, возникающей от вращения намоточного барабана 2, валопровод 4 своим рабочим инструментом 5, вращаясь вдоль своей оси и одновременно перемещаясь, выталкивается вперед за счет разматывания в замкнутом пространстве с вращающегося барабана 2, снимает отложения с внутренней поверхности обрабатываемого трубопровода 15.
После завершения очистки рабочим инструментом 5 необходимого участка обрабатываемого трубопровода 15 производится наматывание валопровода 4 в спиральный желоб 3 намоточного барабана 2 за счет включения противоположного, реверсивного подаче вращения, привода вращения барабана 8, при этом укладыватель витков 16 задает направление подачи валопровода 4 в спиральный желоб 3, привод вращения валопровода 10 продолжает вращение в прежнем направлении, что облегчает процесс намотки валопровода 4 в спиральный желоб 3 намоточного барабана 2.
Доступ для обслуживания или ремонта к приводу вращения валопровода 10 обеспечивается за счет открывания крышки корпуса 13, расположенной на наружной обечайке корпуса 1. Доступ для обслуживания валопровода 4, расположенного на намоточном барабане 2, и обслуживания намоточного барабана 2 обеспечивается за счет открывания крышек корпуса 13 и 14 одновременно.
Проведенные испытания устройства подтвердили его работоспособность, простоту и надежность конструкции. Техническое решение промышленно применимо, поскольку изготовлено, испытано и предполагается к использованию на алюминиевых заводах для очистки внутренней поверхности трубопроводов.