ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ ШАБЛОН

Полезная модель относится к области неразрушающего контроля и может быть использована, в частности, для шаблонирования насосно-компрессорных труб.
Известен цилиндрический шаблон, имеющий наружный диаметр, соответствующий допустимому проходному сечению контролируемой трубы (РД 39-1-1151-84 «Технические требования на разбраковку насосно-компрессорных труб. РД 39-1-1151-84», утвержденные Миннефтепромом СССР 20.08.1984 http://www.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc&base=ESU&n=l 8164#025332788104 58383)
Контроль трубы осуществляется проталкиванием цилиндрического шаблона по всей длине трубы с помощью тяги с приводом. При наличии недопустимых загрязнений или дефектов на внутренней поверхности трубы, а также при избыточном искривлении трубы шаблон в трубе застревает так, что реверсивный привод не в состоянии в некоторых случаях извлечь шаблон при работе установки шаблонирования в автоматическом режиме. Для извлечения шаблона приходится переводить установку в режим ручного управления и применять кувалду или другие приспособления для создания страгивающего ударного усилия, что является непроизводительным и не безопасным для производства работ.
Подобные явления возможны в кинематических парах разных видов, это называется заклиниванием механизма, при котором кинематическая пара возобновляет подвижность только в результате приложения страгивающего усилия - определенной силы страгивания (см. Григорьев А.Ю., Молчанов Ю.С. Теория механизмов и машин. Экспериментальные исследования трения при страгивании и скольжении тел: Учеб.-метод. пособие. СПб.: НИУ ИТМО; ИХиБТ, 2014, С. 6-7 https://books.ifmo.ru/file/pdf/1583.pdf).
Наиболее близким техническим решением является известный цилиндрический шаблон, имеющий наружный диаметр, соответствующий допустимому проходному сечению контролируемой трубы (RU 16089 U1). Привод перемещения тяги (штанги) снабжен механизмом ограничения усилия рабочего хода, выполненным в виде двух муфт - фрикционной и обгонной, причем фрикционная муфта установлена на входном валу привода перемещения штанги и снабжена регулировочным устройством, а обгонная муфта установлена на выходном валу и кинематически связана с фрикционной муфтой, что позволяет обеспечить извлечение цилиндрического шаблона за счет увеличения усилия привода при обратном ходе по сравнению с усилием при прямом ходе, которое косвенно является причиной застревания шаблона.
Однако такое техническое решение приводит к усложнению установки шаблонирования за счет необходимости ее оснащения дополнительными механизмами ограничения усилия рабочего хода с целью использования на обратном ходу шаблона усилия, превышающего усилие, используемое для перемещения шаблона в прямом направлении. Эти дополнительные механизмы требуют увеличения подводимой электрической мощности, снижают надежность оборудования и не обеспечивают гарантированного извлечения шаблона. При этом для достижения усилия при обратном ходе, достаточного для страгивания шаблона из позиции заклинивания, требуется использование привода большей мощности.
Технической проблемой, решение которой обеспечивается при использовании предлагаемой полезной модели и которая не могла быть решена при использовании указанных выше аналогов, является создание цилиндрического шаблона, лишенного указанных недостатков.
Технический результат, обеспечиваемый предлагаемой полезной моделью при ее использовании, состоит в возможности извлечения шаблона при заклинивании без увеличения мощности привода.
Указанный технический результат достигается тем, что цилиндрический шаблон, имеющий наружный диаметр, соответствующий допустимому проходному сечению контролируемой трубы, снабжен страгивающим приспособлением, выполненным в виде внутреннего поршня с возможностью закрепления на тяге.
На фиг. 1 приведен общий вид цилиндрического шаблона 1 со страгивающим приспособлением 2, выполненным в виде внутреннего поршня с возможностью закрепления на тяге - штанге 3. На фиг. 2 показан внутренний поршень 2, находящийся в крайнем левом положении внутри цилиндрического шаблона 1. На фиг. 3 показан внутренний поршень 2, находящийся в крайнем правом положении внутри цилиндрического шаблона 1.
Осуществление полезной модели иллюстрируется на примере шаблонирования бывших в употреблении насосно-компрессорных труб в условиях ремонтной базы.
Насосно-компрессорную трубу, подлежащую шаблонированию, укладывают на позицию шаблонирования и закрепляют на жесткой тяге (штанге 3) внутренний поршень 2 цилиндрического шаблона 1. Для контроля внутреннего диаметра и кривизны труб используют цилиндрический шаблон, имеющий наружный диаметр, соответствующий допустимому проходному сечению контролируемой трубы соответствующего типоразмера («Технические требования на разбраковку насосно-компрессорных труб. РД 39-1-1151-84», утвержденные Миннефтепромом СССР 20.08.1984 http://www.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc&base=ESU&n=18164#025332788104 58383) и включают привод механизма возвратно-поступательного перемещения штанги 3 стандартной мощности 0,75 кВт. Цилиндрический шаблон 1, имеющий гладкую наружную поверхность, проталкивается во внутреннюю полость трубы и перемещается в ней до упора, расположенного на противоположном конце трубы. После этого штангу 3 возвращают в исходное положение. При наличии недопустимых загрязнений или дефектов на внутренней поверхности трубы, а также при избыточном искривлении трубы штанга 3 с цилиндрическим шаблоном 1 застревает в трубе. Внутренний поршень 2 имеет свободный ход относительно цилиндрического шаблона 1 и является фактически промежуточным звеном между цилиндрическим шаблоном 1 и штангой 3. При движении цилиндрического шаблона 1 внутри трубы под действием усилия со стороны штанги 3 внутренний поршень 2 находится в крайнем левом положении, в котором штанга 3 упирается в цилиндрический шаблон 1, как показано на фиг. 2. При извлечении цилиндрического шаблона 1 после окончания процесса шаблонирования, в том числе в случае заклинивания цилиндрического шаблона 1, внутренний поршень 2 перемещается внутри цилиндрического шаблона 1 в крайнее правое положение, как показано на фиг. 3. При этом внутренний поршень 2, ударяясь о торец цилиндрического шаблона 1, создает дополнительное страгивающее ударное усилие, которое является суммой сил инерции внутреннего поршня 2 и штанги 3. Такое техническое решение позволяет не прерывать процесс шаблонирования в автоматическом режиме и не снижать производительность установки шаблонирования при заклинивании шаблона. В случае необходимости процедура страгивания ударным усилием может быть повторена в автоматическом режиме до полного извлечения шаблона.
Экспериментально было установлено, что при использовании цилиндрического шаблона по предлагаемой полезной модели для шаблонирования бывших в употреблении насосно-компрессорных труб при скорости перемещения шаблона 20-30 м/мин с применением стандартного привода перемещения мощностью 0,75 кВт указанное дополнительное ударное усилие внутреннего поршня 2 вместе с усилием привода позволило в течение рабочей смены страгивать и извлекать цилиндрический шаблон во всех случаях его заклинивания без привлечения ручных ударных страгивающих усилий. При использовании в течение рабочей смены цилиндрического шаблона по прототипу с приводом перемещения тяги, снабженным механизмом ограничения усилия рабочего хода, для шаблонирования насосно-компрессорных труб из той же партии в тех же условиях, несмотря на приложение на прямом ходе усилия, соответствующего 2/3 мощности привода, при приложении полной мощности привода (0,75 кВт) на обратном ходе для извлечения шаблона не хватило усилия в 40% случаев его заклинивания. При этом для каждого ручного извлечения шаблона требуется до 30 минут при производительности установки шаблонирования 40-60 труб/час.