БУР-ШАРОШКА ДЛЯ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБ

Полезная модель относится к устройствам для очистки внутренней поверхности труб и может быть использована в энергетической, химической, пищевой и других отраслях промышленности для очистки труб теплообменников, конденсаторов и т.п. от твердых карбонатных отложений.
Известно устройство для очистки внутренней поверхности труб, преимущественно от твердых отложений, содержащее корпус, имеющий возможность вращения с закрепленными на нем очистными элементами, выполненными в виде роликовых головок в форме тел вращения, установленных осями вдоль корпуса с возможностью вращения на своей оси и систему подачи жидкости, отличающееся тем, что роликовые головки выполнены с кольцевыми режущими кромками, установлены на корпусе через тела качения и поджаты со стороны переднего торца коромыслом к размещенной в параллельной ему плоскости и расположенной со стороны заднего торца корпуса опорной плите, при этом коромысло и опорная плита установлены так, что оси роликовых головок образуют с плоскостью, проходящей через центр заднего тела качения и ось корпуса, угол α (патент RU на полезную модель №25437, опубл. 10.10.2002, бюл. №28).
Недостатком известного устройства является узкая область применения, обусловленная закреплением режущих роликов на четко определенном диаметре внутри корпуса устройства, а также сложность эксплуатации, вызванная необходимостью установления дополнительного очистного элемента при большой заполненности или полной закупорке трубы.
Известен способ очистки внутренней поверхности труб преимущественно от твердых отложений и устройство для его осуществления, включающий ввод в очищаемую полость очистного элемента, подачу жидкости в полость очистного элемента под давлением, приведение во вращение очистного элемента, перемещение его в полости трубы с разрушением и отделением твердых отложений от поверхности трубы и их удаление из зоны очистки, отличающийся тем, что вращение очистного элемента вокруг своей оси осуществляют в направлении, противоположном направлению нарезки зубьев и со скоростью не менее 100 об/мин, а каждый зуб, затылованный по архимедовой спирали, перемещается по винтовой, одно- или многозаходной линии, причем каждый последующий зуб следует по канавке, образованной предыдущим зубом по касательной своими боковыми гранями, смещает и скалывает твердые отложения, образуя ступенчатую поверхность, до полного удаления отложений, завершаемого буртиком, нарезанным на цилиндрическом пояске очистного элемента (патент RU на изобретение №2125494, опубл. 27.01.1999).
Недостатком известного устройства является узкая область применения, обусловленная необходимостью изготовления индивидуального по диаметру устройства для каждого типа очищаемой трубы, возникновение больших сил резания и осевой составляющей нагрузки при очистке трубы от твердых отложений, возможность заклинивания устройства внутри очищаемой трубы при возникновении на его пути окалины, сварочного шва или других металлических включений.
Известно гидромеханическое устройство для очистки внутренней поверхности труб, преимущественно от твердых отложений, содержащее корпус в форме тела вращения, в передней части которого находится очистной инструмент с каналами для подачи жидкости, а хвостовая часть соединена с приводом вращения корпуса. На рабочей поверхности очистного инструмента нарезаны зубья с величиной затылования на ширине пера большей, чем величина подъема на зуб. При этом зубья на соседних перьях расположены относительно друг друга в шахматном порядке. Каждое перо начинается с торцевого зуба с углом α заточки передней поверхности, составляющим (5-15)°, а угол β заточки задней его поверхности больше угла подъема зубьев на сферической поверхности очистного инструмента. Рабочая поверхность очистного инструмента выполнена сферической, величина радиуса которой определяется из зависимости величины внутреннего диаметра трубы и радиуса ее гиба (патент RU на изобретение №2153941, опубл. 10.08.2000, бюл. №22, патент RU на полезную модель №24126, опубл. 27.07.2002, бюл. №21).
Недостатком известного устройства является узкая область применения, обусловленная необходимостью изготавливать устройство индивидуально для каждого типа-размера трубы и каждого радиуса её гиба, а также возможность заклинивания устройства внутри очищаемой трубы при возникновении на его пути окалины, сварочного шва или других металлических включений.
Известно устройство бур-шарошка для очистки внутренней поверхности труб от твердых карбонатных отложений [Бур-шарошка: Проектирование и производство систем очистки теплообменного оборудования // НПП «Сплавы». URL: https://splavy.ru/catalog/instrumenty/bur-sharoshka/ (дата обращения: 30.06.2021)], принятое в качестве прототипа, включающее корпус, выполненный в форме тела вращения, в задней части которого имеется хвостовик для присоединения гибкого вала. Режущие роликовые головки, закреплённые между опорными пластинами с возможностью вращения в средней части корпуса. При этом роликовые головки выполнены в форме тел вращения с продольными режущими кромками, а их оси расположены вдоль корпуса. В передней части корпуса жестко закреплена режущая пластина с четырьмя режущими кромками, две передних из которых расположены под углом (112-120)°, и перемычкой между ними расположенной симметрично оси.
С существенными признаками устройства совпадает следующая совокупность признаков прототипа: бур-шарошка для гидромеханической очистки внутренней поверхности труб, включающий корпус, выполненный в форме тела вращения, в задней части которого имеется хвостовик для присоединения гибкого вала, режущие роликовые головки, закреплённые в средней части корпуса между опорными пластинами с возможностью вращения, при этом режущие роликовые головки выполнены в форме тел вращения с продольными режущими кромками, а их оси расположены вдоль корпуса, в передней части корпуса жестко закреплена режущая пластина с четырьмя режущими кромками, две передних из которых расположены под углом (112-120)°, и перемычкой между ними расположенной симметрично оси.
Недостатком прототипа является недостаточная продолжительность срока службы, выражающаяся в чрезмерно быстром износе режущей пластины из-за сложности в отводе удаляемых твердых карбонатных отложений, особенно в условиях большой заполненности или полной закупорке трубы и отсутствия подачи охлаждающей жидкости в зону резания и как следствие возникновение высоких температур и чрезмерной нагрузки, а также в чрезмерно быстром износе режущих роликовых головок, который обусловлен приложением больших сил резания при возникновении на поверхности очищаемой трубы окалины, сварочного шва или других металлических включений.
Полезная модель направлена на увеличение срока службы устройства при очистке внутренней поверхности труб путем обеспечения принудительного отвода удаляемых твердых карбонатных отложений из зоны работы, уменьшения температуры во время очистки внутренней поверхности трубы, а также уменьшения сил резания приложенных к режущим роликовым головкам.
Это достигается тем, что в буре-шарошке для гидромеханической очистки внутренней поверхности труб, включающем корпус, выполненный в форме тела вращения, в задней части которого имеется хвостовик для присоединения гибкого вала, при этом в корпусе выполнена система отверстий для подачи рабочей жидкости из гибкого вала через хвостовик в зону резания, что обеспечивает принудительный отвод удаляемых твердых карбонатных отложений из зоны работы и уменьшения температуры во время очистки внутренней поверхности трубы. Режущие роликовые головки, закрепленные в средней части корпуса между опорными пластинами с возможностью вращения, при этом режущие роликовые головки выполнены в форме тел вращения с продольными режущими кромками, а их оси расположены вдоль корпуса, сами режущие роликовые головки закреплены на штифтах корпуса с возможностью дополнительного радиального перемещения, что позволяет уменьшить силы резания, приложенные к режущим роликовым головкам при возникновении на поверхности очищаемой трубы окалины, сварочного шва или других металлических включений. В передней части корпуса жестко закреплена режущая пластина с четырьмя режущими кромками, две передних из которых расположены под углом (112-120)°, и перемычкой между ними расположенной симметрично оси, при этом по периферии режущей пластины выполнен ряд технологических отверстий для образования эффекта миксера, что так же способствует принудительному отводу удаляемых твердых карбонатных отложений из зоны работы и уменьшает нагрузку на бур-шарошку.
Сущность полезной модели поясняется графическим материалом.
На фиг. 1 показан общий вид бура-шарошки для гидромеханической очистки внутренней поверхности труб; на фиг. 2 – продольный разрез устройства с системой отверстий для подачи рабочей жидкости, на фиг. 3 – поперечный разрез устройства с режущими роликовыми головками, имеющими возможность дополнительного радиального перемещения.
ε = D-d,
D
d
Бур-шарошка для гидромеханической очистки внутренней поверхности труб включает корпус 1, выполненный в форме тела вращения, в задней части которого имеется хвостовик для присоединения гибкого вала (на фигуре не показан), при этом в корпусе 1 выполнена система отверстий 2 для подачи рабочей жидкости из гибкого вала через хвостовик в зону резания. Режущие роликовые головки 3 закреплены в средней части корпуса 1 между опорными пластинами 4 с возможностью вращения, при этом режущие роликовые головки 3 выполнены в форме тел вращения с продольными режущими кромками, а их оси расположены вдоль корпуса 1, сами режущие роликовые головки 3 закреплены на штифтах 5 корпуса 1 с возможностью дополнительного радиального перемещения на величину мм, где  – диаметр центрального отверстия в режущих роликовых головках 3, мм,  – диаметр штифтов 5, мм. В передней части корпуса 1 жестко закреплена режущая пластина 6 с четырьмя режущими кромками, две передних из которых расположены под углом (112-120)°, и перемычкой между ними расположенной симметрично оси, при этом по периферии режущей пластины 6 выполнен ряд технологических отверстий 7 для образования эффекта миксера.
Бур-шарошка для гидромеханической очистки внутренней поверхности труб работает следующим образом: в хвостовик задней части корпуса 1 вкручивается по резьбе гибкий вал до упора посредством предусмотренных на хвостовой части корпуса 1 шлицевых поверхностей. Буру-шарошке через гибкий вал придается вращательное и поступательное движения и устройство своей передней частью корпуса 1 заводится в отверстие очищаемой трубы.
Благодаря форме и расположению четырёх режущих кромок режущей пластины 6, жестко закрепленной в передней части корпуса 1, бур-шарошка очищает внутреннюю поверхность трубы от основного объема твердых карбонатных отложений. При этом подаваемая через систему отверстий 2 в корпусе 1 рабочая жидкость обеспечивает принудительный отвод удаляемых твердых карбонатных отложений из зоны работы и уменьшение температуры во время очистки внутренней поверхности трубы, а ряд технологических отверстий 7, выполненных по периферии режущей пластины 6 для образования эффекта миксера, так же способствует принудительному отводу удаляемых твердых карбонатных отложений из зоны работы и уменьшает нагрузку на бур-шарошку.
Режущие роликовые головки 3, закрепленные в средней части корпуса между опорными пластинами 4 с возможностью вращения, обеспечивают окончательную очистку внутренней поверхности труб благодаря тому, что они выполнены в форме тел вращения с продольными режущими кромками, с осями, расположенными вдоль оси корпуса 1.
ε = D-d,
При этом закрепление режущих роликовых головок 3 на штифтах 5 корпуса 1 с возможностью дополнительного радиального перемещения на величину мм, позволяет уменьшить силы резания, приложенные к режущим роликовым головкам при возникновении на поверхности очищаемой трубы окалины, сварочного шва или других металлических включений.
Использование бура-шарошки позволяет увеличить срок службы устройства при очистке внутренней поверхности труб путем обеспечения принудительного отвода удаляемых твердых карбонатных отложений из зоны работы, уменьшения температуры во время очистки внутренней поверхности трубы, а также уменьшения сил резания приложенных к режущим роликовым головкам.