УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ЛЕНТОЧНОГО ИЗОЛЯЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ НА ТРУБОПРОВОД

Полезная модель относится к области строительства, ремонта и эксплуатации магистральных нефтепроводов, нефтепродуктопроводов, газопроводов.
Известны различные конструкции устройств для нанесения ленточного изоляционного покрытия на трубопровод. К таким устройствам относятся, например машина типа ОМП (ОМ 321 П, МИТ 820.00.000, МИАД 820.00.000, УИ 820, а также ручные изоляционные машины типа 3575.00.000).
Данные машины обладают низкой производительностью, высокой трудоемкостью и низкой эксплуатационной надежностью изоляционного покрытия.
Наиболее близким решением к заявляемому решению является известная конструкция устройства для нанесения ленточного изоляционного покрытия на трубопровод по свидетельству РФ на полезную модель N 13684, F 16 L 58/02, 59/14, 12.11.1999.
Данное устройство вариантов состоит из разъемного поворотного ротора и приводной каретки (приводного статора) с электроприводом, включающим электродвигатель, редуктор, цепную передачу, цепочное и Зубчатое колеса.
На разъемном поворотном роторе размещены две обмоточных головки (шпули), на которых:
на первой шпуле закреплен рулон с исходным изоляционным материалом, включающим изоляционную ленту и антиадгезив,
на второй шпуле закреплен рулон с защитной оберткой.
На разъемном поворотном роторе размещены направляющие валики для ориентации изоляционной ленты и защитной обертки, на переднем фланце установлены подпружиненные поворотные ведущие ролики с
металлическими дисками, имеющими заостренные кромки, а на Заднем фланце установлены подпружиненные обрезиненные поворотные ведомые ролики, причем все ролики выполнены контактирующими с трубопроводом.
Приводная каретка (приводной статор) снабжена опорными роликами выполненными из металлических дисков с заостренными кромками, размещенных на резиновой втулке, установленными со стороны переднего фланца разъемного поворотного ротора и выполненными взаимодействующими с трубопроводом, при этом приводная каретка подсоединена к разъемному поворотному ротору посредством тяг, расположенных на зубчатом колесе.
На разъемном поворотном роторе находится также механизм смотки антиадгезива, выполненный в виде подпружиненной поворотной рамки с узлом крепления оправки от использованного рулона, а также привода узла крепления оправки, выполненного в виде двух резиновых роликов, контактирующих друг с другом и с трубопроводом и выполненных с передаточным отношением, обеспечивающим постоянное усилие натяжение антиадгезива, при этом механизм смотки размещен под утлом к продольной оси трубопровода и параллельно оси рулона с изоляционным материалом.
Такое устройство, хотя и позволяет наносить на трубопровод различные рулонные материалы с высокой производительностью, однако, некоторые конструктивные особенности затрудняют его использование в ряде применений.
Во-первых, данное устройство обеспечивает изоляцию трубопровода по схеме "1+1" (один слой изоляции и один слой обертки), что исключает применение данного устройства там, где требуется нанесение изоляции повышенной толщины по схеме "2+1" (два слоя изоляции и один слой обертки).
Во-вторых, непосредственный контакт резинового ролика привода механизма смотки антиадгезива с поверхностью трубопровода, покрытой праймером, вызывает возможность его проскальзывания, что в свою очередь приводит к неравномерному снятию антиадгезионного слоя с рулона изоляционного материала.
В-третьих, из-за непосредственного контакта данного ролика с праймером нарушается целостность слоя праймера на трубопроводе, что приводит к ухудшению адгезии изоляционного материала к поверхности трубопровода.
Задачей, на решение которой направлено заявляемая полезная модель, является существенное повышение эффективности Защиты трубопроводов путем повышения качества изоляционного покрытия, а также за счет повышения надежности работы изоляционной машины и расширения диапазона ее использования.
Данная задача решается с помощью технического результата от использования предлагаемой полезной модели, заключающегося в расширении арсенала уже имеющихся технических средств определенного назначения, позволяющих, во-первых, обеспечить нанесение покрытия повышенной толщины по схеме "2+1" (два слоя изоляции и один слой обертки), во-вторых, обеспечить высокое качество изоляционного покрытия путем обеспечения равномерного по толщине праймера За счет исключения его разрушения в процессе нанесения покрытия и, в-третьих, обеспечить надежную работу узла смотки антиадгезива путем исключения неравномерности работы его привода.
Указанный результат достигается тем, что в известном устройстве для нанесения ленточного изоляционного покрытия на трубопровод, состоящем из разъемного поворотного ротора с двумя одинаковыми обмоточными головками (шпулями), на одной из которых закреплен рулон с
исходным изоляционным материалом, включающим изоляционную ленту и антиадгезив, а на другой закреплен рулон с защитной оберткой, и приводного статора с электроприводом, включающим электродвигатель, редуктор, цепную передачу, цевочное и зубчатое колеса, приводной статор подсоединен к разъемному поворотному ротору посредством тяг, расположенных на зубчатом колесе, на разъемном поворотном роторе около каждой шпули параллельно им установлены два направляющих валика для ориентации изоляционной ленты и защитной обертки, кроме этого, на переднем фланце разъемного поворотного ротора установлены подпружиненные поворотные ведущие ролики с металлическими дисками, имеющими заостренные кромки, а на заднем фланце установлены подпружиненные обрезиненные поворотные ведомые ролики, причем все ведущие и ведомые ролики выполнены контактирующими с изолируемым трубопроводом и установлены под углом к оси трубопровода, обеспечивая обкатывание разъемного поворотного ротора вокруг трубопровода по винтовой линии и одновременно обеспечивая поступательное движение всей установки вдоль оси трубопровода, на приводном статоре установлены опорные ролики, выполненные взаимодействующими с трубопроводом, на разъемном поворотном роторе размещен также механизм смотки антиадгезива,
дополнительно внесены следующие усовершенствования:
во-первых, дополнительно введена третья шпуля, на которой закреплен второй рулон с исходным изоляционным материалом, размещенная на разъемном поворотном роторе параллельно первым двум шпулям, причем все три шпули равномерно разнесены по окружности ротора,
во-вторых, на разъемном поворотном роторе около третьей шпули параллельно ей установлен третий направляющий валик для ориентации второй изоляционной ленты,
в-третьих, каждая из трех шпуль содержит вал, на цилиндрической
поверхности которого установлены обоймы - первая и вторая, имеющие возможность свободного вращения вокруг своей оси, причем на поверхностях обойм, выполненных контактирующими с оправкой рулона изоляционного материала или обертки, имеются ребра, при этом каждая из обойм соединена с соответствующей полумуфтой, каждая из которых снабжена фрикционным элементом, кроме того, посадочные отверстия полумуфт имеют прямоугольное сечение, а соответствующие им шейки вала шпули - диаметрально противоположные лыски с обеих сторон, благодаря чему полумуфты Зафиксированы от проворота вокруг своей оси, кроме этого, первая полумуфта зафиксирована от осевого перемещения двумя подпружиненными защелками, а вторая полумуфта расположена на другом конце вала шпули и установлена с возможностью осевого перемещения, ограниченного положением ступицы маховика, посаженного на шейку вала шпули на резьбе,
при этом, каждая шпуля установлена на корпусе разъемного поворотного ротора на двух стойках, закрепленных на кронштейнах, размещенных на внутренних поверхностях фланцев корпуса разъемного поворотного ротора, шейка вала шпули входит во внешнюю проушину стойки и фиксируется откидной накладкой и откидным болтом с барашковой гайкой, а проушина одной из стоек входит в квадратную проточку на шейке вала шпули, что обеспечивает фиксацию вала от проворота и от перемещения в осевом направлении,
в-четвертых, на разъемном поворотном роторе около третьей шпули дополнительно размещен второй механизм смотки антиадгеЭива, идентичный первому, причем каждый из механизмов смотки выполнен в виде подпружиненной поворотной рамки с узлом крепления приемной оправки, состоящим из кронштейна и двух ступиц, и ременного привода узла крепления оправки, включающего ремень, первый шкив, закрепленный
на направляющем валике, второй шкив. Закрепленный на одной из ступиц, и третий (натяжной) шкив, обеспечивающий натяжение ремня, при этом каждый механизм смотки размещен между фланцами разъемного поворотного ротора под углом к продольной оси трубопровода и параллельно оси соответствующего рулона с изоляционным материалом.
Введение дополнительных узлов и элементов, а также особое выполнение уже имеющихся узлов позволяют существенно повысить производительность проведения изолировочных работ в трассовых условиях, а также повысить эффективность защиты трубопроводов путем повышения качества изоляционного покрытия.
Заявляемое устройство обеспечивает возможность нанесения многослойных рулонных изоляционных материалов, например, типа ленты ЛИТКОР, на наружную поверхность магистральных трубопроводов диаметром 1220 мм при ремонте без остановки перекачки продуктов.
Нанесение изоляционной ленты на трубопровод производится путем ее намотки с натягом и прикатывания роликами по всей поверхности, причем изоляция трубопровода производится по схеме "2+1" (два слоя изоляции и один слой обертки).
Предлагаемая полезная модель пояснена чертежами, на которых:
- на Фиг.1 изображен общий вид заявляемого устройства для нанесения ленточного изоляционного покрытия на трубопровод;
- на Фиг.2 изображен вид справа на Заявляемое устройство для показа поперечного сечения разъемного поворотного ротора;
- на Фиг.3 изображена типовая конструкция шпули для установки рулона изоляционной ленты или рулона обертки;
- на Фиг.4 показан вид сбоку по стрелке А на шпулю (Фиг.3);
- на Фиг.5 показана типовая схема крепления шпули на разъемном поворотном роторе;
- на Фиг.6 изображен механизм смотки антиадгезива;
- на Фиг.7 показана схема нанесения изоляционных материалов и обертки на трубопровод, а также смотки антиадгезива.
Заявляемое устройство для нанесения ленточного изоляционного покрытия на трубопровод (см. Фиг.1) содержит:
разъемный поворотный ротор 1 с тремя обмоточными головками (шпулями), на которых на первой 2 и на второй 3 шпулях (см. Фиг.2,7) закреплены рулоны 4 с исходным изоляционным материалом (например, многослойной лентой типа "ЛИТКОР"), включающим изоляционную ленту 5 и антиадгезив 6, а на третьей шпуле 7 Закреплен рулон 8 с оберткой 9 (например, полиэтиленовой пленкой без мастики), и с тремя направляющими валиками 10 для ориентации двух изоляционных лент 5 и обертки 9,
приводной статор 11 (см. Фиг.1) с установленным на нем электроприводом, включающим электродвигатель 12, муфту (на чертеже не показана), редуктор 13, цепную передачу 14, цевочное 15 и зубчатое 16 колеса, подсоединен к разъемному поворотному ротору 1 посредством тяг 17, расположенных на зубчатом колесе 16.
Кроме этого, на разъемном поворотном роторе 1 на его переднем фланце установлены подпружиненные поворотные ведущие ролики 18 с металлическими дисками, имеющими заостренные кромки, а на заднем фланце установлены подпружиненные обрезиненные поворотные ведомые ролики 19, причем все ролики выполнены контактирующими с трубопроводом 20 и установлены под углом к оси трубопровода 20, обеспечивая обкатывание разъемного поворотного ротора 1 вокруг трубопровода 20 по винтовой линии и одновременно обеспечивая поступательное движение всей установки вдоль оси трубопровода 20.
На приводном статоре 11 установлены опорные ролики 21, выполненные взаимодействующими с трубопроводом 20.
Управление работой установки осуществляется с помощью дистанционного пульта 22, размещенного на выдвижном поводе (штанге) 23.
На разъемном поворотном роторе 1 размещены также два одинаковых механизма смотки 24 антиадгезива 6, каждый из которых выполнен (см. Фиг.6) в виде подпружиненной поворотной рамки 25 с узлом крепления приемной оправки 26, состоящим из кронштейна 27 и двух ступиц 28, и ременного привода узла крепления оправки 26, включающего ремень 29, первый шкив 30, закрепленный на направляющем валике 10, второй шкив 31, закрепленный на одной из ступиц 28, и третий (натяжной) шкив 32, обеспечивающий натяжение ремня 29.
Ступицы 28 механизма смотки обеспечивают надежное крепление и приведение во вращение приемной оправки 26 (в качестве которой используется оправка от использованного рулона 4 или 8), на которую наматывается антиадгезив 6. Каждая ступица 28 является активной и ее поверхность, контактирующая с приемной оправкой 26, имеет ребра (на чертеже не показаны). Во время движения разъемного поворотного ротора 1 ступица 28 приводится во вращение при помощи вышеописанного ременного привода с передаточным отношением, обеспечивающим постоянное усилие натяжения антиадгезива 6.
Кроме этого, каждый механизм смотки 24 размещен между передним и задним фланцами разъемного поворотного ротора 1 под утлом к продольной оси трубопровода 20 и параллельно оси соответствующего рулона 4 с изоляционным материалом (см. Фиг.1).
Разъемный поворотный ротор 1 (см. Фиг.2) выполнен из двух частей, соединенных между собой шарниром 33 и охватывающих по образующей цилиндра изолируемый трубопровод 20.
Все три шпули 2, 3, 7, предназначенные для установки двух рулонов 4 с исходным изоляционным материалом и рулона 8 с оберткой 9, имеют одну и ту же следующую конструкцию.
Каждая шпуля 2 (3, 7) (см. Фиг.3) содержит вал 34, на
цилиндрической поверхности которого установлены обоймы - первая 35 и вторая 36, имеющие возможность свободного вращения вокруг своей оси.
Между этими обоймами 35, 36 производится установка либо рулона 4 изоляционного материала, либо рулона 8 с оберткой 9.
Для улучшения сцепления с оправкой 26 рулона 4 (8) на поверхностях обойм 35, 36 контактирующих с указанной оправкой 26 рулона 4 (8), выполнены ребра 37.
Каждая из обойм - первая 35 и вторая 36 соединена со своей полумуфтой - соответственно первой 38 и второй 39, каждая из которых оборудована фрикционным элементом 40.
При этом посадочные отверстия полумуфт 38,39 имеют прямоугольное сечение, а соответствующие им шейки вала 34 шпули 2 (3,7) - диаметрально противоположные лыски с обеих сторон, благодаря чему полумуфты 38, 39 зафиксированы от проворота вокруг своей оси.
Первая полумуфта 38 зафиксирована от осевого перемещения двумя подпружиненными защелками 41 (см. Фиг.4).
Вторая полумуфта 39, расположенная на другом конце вала 34 шпули, установлена с возможностью значительного осевого перемещения, которое ограничивается положением ступицы маховика 42, посаженного на шейку вала 34 шпули 2 (3, 7) на резьбе.
Благодаря такой конструкции шпули 2 (3, 7) достигается как возможность установки рулонов 4 (8) различной ширины, так и возможность изменения натяжения изоляционной ленты при укладке ее на трубопровод 20 За счет изменения силы трения во фрикционных парах полумуфт 38, 39.
Каждая шпуля 2 (3, 7) установлена на корпусе 43 (см. Фиг.2) разъемного поворотного ротора 1 на двух стойках 44, закрепленных на кронштейнах 45 (см. Фиг.5), размещенных на внутренних поверхностях фланцев 46 корпуса 43.
Шейка вала 34 шпули 2 (3, 7) входит во внешнюю проушину 47
стойки 44 и фиксируется откидной накладкой 48 и откидным болтом 49 с барашковой гайкой 50. При этом проушина 47 одной из стоек 44 входит в квадратную проточку на шейке вала 34 шпули 2 (3, 7), что обеспечивает фиксацию вала 34 от проворота и от перемещения в осевом направлении.
Три направляющих валика 10 (см. Фиг.2, 7), служащие для ориентации элементов изолирующего материала и обертки, вращаются каждый вокруг своей оси на двух подшипниках качения (на чертеже не показаны). При этом оси направляющих валиков 10 крепятся к внутренним проушинам 51 (см. Фиг.5) стоек 44 крепления шпуль 2 (3, 7).
Заявляемое устройство для нанесения ленточного изоляционного покрытия на трубопровод эксплуатируется следующим образом:
Перед началом проведения изоляционных работ на выбранный для ремонта участок трубопровода 20 устанавливают разъемный поворотный ротор 1 и приводной статор 11. При этом для нормальной работы установки расстояние от дна траншеи до нижней образующей трубопровода 21 должно быть не менее 500 мм.
После этого разъемный поворотный ротор 1 и зубчатое колесо 16 центрируют таким образом, чтобы по возможности обеспечить равномерный зазор между трубопроводом 20 и корпусом 43 разъемного поворотного ротора 1, между зубчатым колесом 16 и трубопроводом 20, а также обеспечить нормальное зацепление зубчатого 16 и цевочного 15 колес.
Поворотные ведущие ролики 18 на переднем фланце и поворотные ведомые ролики 19 на заднем фланце разъемного поворотного ротора 1 устанавливают под углом около 8 град. к продольной оси трубопровода 20 для обеспечения требуемого нахлеста изоляционных материалов.
Величину горизонтального перемещения разъемного поворотного ротора 1 за один оборот устанавливают меньше ширины наматываемой
изоляционной ленты 5 и поэтому лента укладывается на трубопровод 20 с необходимым перекрытием.
Затем с разъемного поворотного ротора 1 снимают шпули 2, 3, 7 и размещают на шпулях 2, 3 рулоны 4 с изоляционным материалом, а на шпулю 7 рулон 8 с оберткой 9, после чего шпули 2, 3, 7 снова устанавливают на разъемный поворотный ротор 1. При этом шпулю 2 устанавливают в месте размещения первого механизма смотки 24 антиадгезива 6.
После этого в механизме смотки 24 устанавливают и закрепляют приемную оправку 26 от использованного рулона 4 или 8.
Затем отделяют в начале полотна рулона 4 изоляционную ленту 5 от антиадгезива 6. Начало изоляционной ленты 5 протягивают по направляющему валику 10 и закрепляют на наружной поверхности трубопровода 20 с помощью нанесенного на изоляционной ленте 5 с одной стороны липкого слоя мастики, а начало антиадгезива 6 перемещают вокруг наружной поверхности рулона 4 и закрепляют на наружной поверхности оправки 26 механизма смотки 24.
После этого включают электропривод и производят поворот разъемного поворотного ротора 1 на 120 град., после чего аналогичным образом устанавливают шпулю 3 со вторым рулоном 4 изоляционного материала, в месте размещения второго механизма смотки 24 антиадгезива 6, в котором также, как и в первом, устанавливают и закрепляют приемную оправку 26 от использованного рулона 4 или 8.
Затем с помощью электропривода поворачивают разъемный поворотный ротор 1 еще на 120 град., после этого электропривод выключают и устанавливают на разъемный поворотный ротор 1 третью шпулю 7 с защитной оберткой 9.
При последующей подаче электропитания на электродвигатель 12 вращение от него передается через муфту (на чертеже не показана), редуктор 13, цепную передачу 14 и цевочное колесо 15 на зубчатое
колесо 16, а через тяги 17 на разъемный поворотный ротор 1, который при помощи поворотных ведущих роликов 18 и поворотных ведомых роликов 19 перемещается по трубопроводу 20 по винтовой линии, а приводной статор 11 на опорных роликах 21 перемещается по трубопроводу 20 вдоль его продольной оси.
При вращении разъемного поворотного ротора 1 происходит поворот установленных на шпулях 2, 3, 7 рулонов 4 с изоляционным материалом и рулона 8 с оберткой 9. При этом две изоляционных ленты 5 и защитная обертка 9 сматываются с рулонов 4, 8, проходят по направляющим валикам 10 и наматываются друг за другом на трубопровод 20 по винтовой линии, а антиадгезив 6 наматывается на оправки 26 механизмов смотки 24.
Таким образом, нанесение изоляционной ленты 5 с двух рулонов 4, и защитной обертки 9 с рулона 8 на трубопровод 20, а также наматывание антиадгезива 6 на оправку 26 механизма смотки 24 производится За счет вращательно-поступательного движения разъемного поворотного ротора 1 со шпулями 2, 3, 7 вдоль "бесконечного" трубопровода 20.
При этом поворотные ведущие ролики 18, металлические диски которых имеют заостренную кромку, обеспечивают движение разъемного поворотного ротора 1 без проскальзывания относительно трубопровода 20, что обеспечивает требуемую величину нахлеста изоляционной ленты 5 (25...30 мм), а обрезиненные поворотные ведомые ролики 19, размещенные на заднем фланце разъемного поворотного ротора 1, производят прикатку изоляционной ленты к трубопроводу 20 по всей поверхности, в том числе мест нахлеста и сварного шва, что обеспечивает более высокую прилипаемость изоляционной ленты к трубопроводу 20.
Изоляционная лента 5 и защитная обертка 9 укладываются на трубопровод 20 без гофр, что обеспечивается установкой шпуль 2, 3, 7 на разъемном поворотном роторе 1 под углом относительно продольной
оси трубопровода 20, а величина нахлеста устанавливается разворотом поворотных ведущих роликов 18 и поворотных ведомых роликов 19.
Условием, обеспечивающим плотное прилипание изоляционной ленты 5 по всей защищаемой поверхности трубопровода 20 и создающим герметичность в нахлесте, является во-первых, постоянное натяжение изоляционной ленты 5 и защитной обертки 9 по всей их ширине, что обеспечивается фрикционными парами полумуфт 38, 39 шпуль 2, 3, 7, и, во-вторых, прикатка изоляционной ленты 5 и защитной обертки 9 по всей их поверхности к трубопроводу 20 обрезиненными поворотными ведомыми роликами 19, что, в свою очередь, обеспечивает эксплуатационную надежность нанесенной на трубопровод 20 изоляции.
При этом соотношение ширины поворотных ведомых роликов 19, шага винтовой линии и количество поворотных ведомых роликов 19, взаимодействующих с изоляционной лентой 5, выбраны из условия обеспечения надежной прикатки изоляционной ленты 5 с оберткой 9 по всей их поверхности.
По окончании намотки всего имеющегося на шпулях 2, 3, 7 полотна изоляционной ленты 5 и защитной обертки 9 шпули 2, 3, 7 снимают, а на их место устанавливают на разъемный поворотный ротор 1 дополнительные шпули с предварительно размещенными на них другими рулонами с изоляционным материалом и защитной оберткой.
Кроме того, с механизма смотки 24 снимают оправку 26 с намотанным на нее антиадгезивом 6 и устанавливают в механизм смотки 24 другую оправку 26 от использованного рулона 4 или 8, после чего процесс нанесения изоляционного покрытия на трубопровод 20 повторяется.
Управление работой установки осуществляется оператором дистанционно с бровки траншеи при помощи выдвижной штанги 23 с пультом управления 22.
Использование предлагаемой полезной модели позволяет:
1. Обеспечить качественное проведение изолировочных работ на прямолинейных участках трубопровода с утлом подъема не более 15 градусов к горизонту и на криволинейных участках с внутренним радиусом не менее 35 м.
2. Обеспечить нанесение на трубопровод изоляционного покрытия повышенной толщины по схеме "2+1" (два слоя изоляции и один слой обертки).
3. Обеспечить высокое качество изоляционного покрытия путем повышения степени его прилипания к трубопроводу за счет обеспечения равномерности толщины праймера.
4. Повысить надежность работы установки путем обеспечения надежной работы узла смотки антиадгезива.