устройство для очистки наружной поверхности трубопровода

Формула изобретения

1. Устройство для очистки наружной поверхности трубопровода, содержащее приводную раму в виде кольцевой разъемной каретки на колесной опоре, выполненной в виде колеса, закрепленные по окружности каретки очистные элементы, отличающееся тем, что колесо установлено на приводном валу с возможностью перемещения вокруг трубопровода вдоль его оси и по спирали, причем ось приводного вала перпендикулярна оси трубопровода, а ось колеса перпендикулярна оси приводного вала и установлена с возможностью разворота вокруг нее от 0 до 360^o к оси трубопровода, при этом приводной вал снабжен средством для регулирования угла установки колеса относительно оси трубопровода.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство для регулирования угла установки колеса относительно оси трубопровода выполнено в виде мотор-редуктора и приводной цепи.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что очистные элементы в виде цилиндрических щеток, шарнирно закрепленных на кольцевой каретке с возможностью вращения вокруг своей оси в подпружиненных одноплечих рычагах со смещением относительно друг друга не более 90^o, и имеют ширину (0,3 - 1)D, где D - диаметр трубопровода.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что цилиндрические щетки выполнены в виде пучков металлической щетины, запрессованной во втулки рядами или в шахматном порядке.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области очистки поверхности цилиндрических изделий и может быть использовано в теплоэнергетике, химической, газовой и нефтехимической промышленности при ремонте и монтаже магистральных трубопроводов в трассовых условиях для очистки наружной поверхности от ржавчины, окалины, мелкодисперсной пыли перед укладкой армирующего и изоляционного материала.

Для очистки трубопроводов используются выпускаемые промышленностью машины типа ОМ-1 (см. книгу Л.Я.Цикерман "Противокоррозионная изоляция подземных металлических трубопроводов" Госстройиздат, 1960 г., стр.75).

Эти машины имеют невысокую производительность. Они громоздки, имеют большой вес, более 4 т, для них требуются двигатели значительной мощности. Для качественной очистки труб можно осуществлять до 3-4 проходов машины по одному отрезку трубы, они не обеспечивают перемещения по спирали, поэтому нужна частая переналадка оборудования.

Разработаны трубоочистительные машины, работающие на инерционно-ударном принципе, однако и они полностью не отвечают технико-экономическим требованиям трассовых условий, а именно, средняя чистота поверхности составляет 0,6-0,7 условных единиц, что недостаточно.

Известно устройство для очистки наружной поверхности труб, включающее шарнирно смонтированную на раме опору и цилиндрический очистной инструмент в виде щетки с ворсом на торцовой поверхности (см. авторское свидетельство СССР N 770570, опубл. 1980 г.).

Использование этого устройства не обеспечивает качественную очистку поверхности трубопровода, так как перемещение очистного инструмента происходит только вдоль оси трубопровода, а монтаж и демонтаж трудоемок и затруднен в стесненных условиях траншей.

Известен рабочий орган устройства для очистки наружной поверхности трубопровода. Рабочий орган выполнен в виде установленного в корпусе ротора с приводными валами, на концах которых симметрично оси приводного вала и перпендикулярно ей закреплен очистной инструмент в виде цилиндрической щетки (см. авторское свидетельство СССР N 1335343, опубл. 07.09.87).

Недостатком этого устройства является громоздкость, затрудненный монтаж и демонтаж, а также низкие технологические возможности вследствие малой площади соприкосновения очистного инструмента с очищаемой поверхностью.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство очистки наружной поверхности трубопровода, содержащее приводную раму в виде кольцевой разъемной каретки на колесной опоре в виде колеса, закрепленные по окружности каретки очистные элементы (см. авторское свидетельство СССР N 1645048, опубл. 30.04.91).

Устройство обеспечивает перемещение рабочего органа вдоль оси трубопровода, а очистные элементы щетки имеют возможность криволинейно двигаться по поверхности отведенного сегмента трубопровода. Однако эта конструкция не обеспечивает высокую эффективность очистки вследствие недостаточной подвижности и мобильности очистных инструментов.

Предлагаемым изобретением решается технический результат - повышение эффективности очистки и улучшение технологических и эксплуатационных возможностей.

Для достижения этого технического результата в устройстве для очистки наружной поверхности трубопровода, содержащем приводную раму в виде кольцевой разъемной каретки на колесной опоре, выполненной в виде колеса, и закрепленные по окружности каретки очистные элементы, согласно изобретению, колесо установлено на приводном валу с возможностью перемещения вокруг трубопровода вдоль его оси и по спирали, причем ось приводного вала перпендикулярна оси трубопровода, а ось колеса перпендикулярна оси приводного вала и установлена с возможностью разворота вокруг нее от 0 до 360^o к оси трубопровода. Приводной вал снабжен средством для регулирования угла установки колеса относительно оси трубопровода, выполненного в виде мотор-редуктора и приводной цепи. Очистные элементы выполнены в виде цилиндрических щеток, шарнирно закрепленных на кольцевой каретке с возможностью вращения вокруг своей оси в подпружиненных одноплечих рычагах со смещением относительно друг друга не более 90^o, и имеют ширину (0,3-1)D, где D - диаметр трубопровода. Цилиндрические щетки выполнены в виде пучков металлической щетины, запрессованной во втулки рядами или в шахматном порядке.

Каждый из отличительных признаков влияет на поставленные задачи следующим образом.

Выполнение колесной опоры в виде колеса, установленного с возможностью перемещения вокруг трубопровода, вдоль его оси и по спирали при соблюдении указанных соотношений обеспечивает мобильность, подвижность перемещения каретки с очистными элементами во всех возможных направлениях относительно поверхности трубопровода. Это ведет к достижению высокой эффективности очистки поверхности от окалины, ржавчины, мелкодисперсной пыли.

Наличие средства для регулирования угла уставки колеса позволяет оперативно удалить загрязнения с поверхности, направив очистные элементы на нужный участок, кроме того, этот признак позволяет последовательно проходить нужные участки трубопровода, что в конечном итоге преследует цель - улучшение технологических возможностей.

Выполнение очистных элементов в виде цилиндрических щеток, установленных указанным образом, гарантирует достижение максимально возможной чистоты поверхности трубопровода. Щетки достаточно широкие, их ширина находится в пределах (0,3-1)D, где D - диаметр трубопровода. Это обеспечивает высокую производительность устройства, так как обрабатываемая площадь поверхности достаточно велика, а размещение их вокруг поверхности трубопровода со смещением относительно друг друга не более 90^o гарантирует очистку всей кольцевой поверхности даже при незначительном /90^o/ повороте кольцевой каретки вокруг оси трубопровода. При этом цилиндрические щетки, вращаясь вокруг своей оси, одновременно могут двигаться вдоль, вокруг оси трубопровода и по спирали, обеспечивая высокую эффективность очистки. Кроме того, наличие металлической щетины, запрессованной указанным образом вместе с признаком, описывающим установку щеток в подпружиненных рычагах, обеспечивает прочное сцепление щеток с поверхностью трубопровода и осуществляет демпфирование очистных элементов при прохождении неровных участков, что влияет на эффективность очистки. Конструкция включает в себя малогабаритную колесную опору, устройство компактно, имеет малый вес и габариты, гарантирует быстрый монтаж и демонтаж, что позволяет говорить об улучшении эксплуатационных возможностей.

Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежом.

На чертеже показан общий вид устройства для очистки наружной поверхности трубопровода в поперечном разрезе.

Устройство содержит установленную на трубопроводе 1 приводную раму в виде кольцевой разъемной каретки 2 на колесной опоре 3. Колесная опора 3 выполнена в виде колеса 4, установленного на приводном валу 5 с возможностью перемещения вокруг трубопровода 1, вдоль его оси и по спирали за счет того, что ось колеса 4 перпендикулярна оси приводного вала 5 и установлена с возможностью разворота вокруг нее от 0 до 360^o к оси трубопровода 1. Приводной вал 5 снабжен средством для регулирования угла установки колеса 4 относительно оси трубопровода 1, состоящим из мотор-редуктора 6 и приводной цепи.

Кольцевая разъемная каретка 2 укреплена на трубопроводе 1 натяжным механизмом 7, а по ее окружности равномерно относительно поверхности трубопровода 1 шарнирно закреплены в подпружиненных одноплечих рычагах 8 очистные элементы 9, контактирующие с наружной поверхностью трубопровода 1.

Очистные элементы 9 выполнены в виде цилиндрических щеток шириной (0,3-1)D, где D - диаметр трубопровода 1, и установлены с возможностью вращения вокруг своей оси приводными механизмами 10, а также смещены относительно друг друга на угол не более 90^o.

Цилиндрические щетки 9 выполнены в виде пучков металлической щетины, запрессованной во втулки рядами или в шахматном порядке.

Устройство работает следующим образом.

При монтаже трубопроводов перед укладкой на поверхность армирующего и изоляционного материала необходимо провести тщательную очистку поверхности от ржавчины, окалины, прилипшей грязи и пыли. Для этого предлагаемое устройство устанавливают и стягивают вокруг трубопровода 1 натяжным устройством 7. При этом кольцевая разъемная каретка 2 опирается на поверхность трубопровода колесом 4, причем обеспечивается прочное сцепление колеса 4 с поверхностью трубопровода 1 и плотное прилегание жесткой металлической щетины цилиндрических щеток 9 к очищаемой поверхности. После включения приводных механизмов 10 цилиндрические щетки 9 начинают вращение вокруг своей оси, а после дистанционного включения привода колеса 4, оно начинает свое движение под заданным мотор-редуктором 6 через цепную передачу углом по поверхности трубопровода 1, увлекая за собой кольцевую каретку 2 и цилиндрические щетки 9. При этом в зависимости от наличия загрязнений траектория движения колеса 4 и вслед за ним цилиндрических щеток 9 может быть выбрана вокруг оси трубопровода 1, вдоль нее или по спирали. Таким образом, цилиндрические щетки 9, вращаясь вокруг своей оси, одновременно двигаются во всех необходимых для очистки направлениях, при этом металлическая щетина, расположенная рядами или в шахматном порядке, сдирает и удаляет окалину, ржавчину, другие загрязнения, оставляя за собой чистую поверхность.

Для качественной очистки всей поверхности трубопровода оператору с помощью дистанционного управления достаточно сделать разворот колеса 4, а вместе с ним кольцевой каретки 2 не более чем на 90^o вокруг оси трубопровода.

После завершения процесса очистки устройство демонтируют в обратной последовательности.

Устройство для очистки наружной поверхности трубопровода обеспечивает:

- качественное удаление ржавчины, окалины и мелкодисперсной пыли перед укладкой армирующего и изоляционного покрытия с наружной поверхности магистральных трубопроводов различного диаметра: от 500 до 2000 мм;

- надежный прижим очистных элементов к очищаемой поверхности с одновременным прохождением их вокруг, вдоль оси трубопровода и по спирали при повороте кольцевой каретки всего лишь на 90^o вокруг оси трубопровода;

- высокую производительность устройства, скорость очистки ~ 25 м/час;

- возможность монтажа и демонтажа устройства в течение 5-10 мин в любом месте непрерывного трубопровода в трассовых условиях;

- сравнительную легкость конструкции - не более 200 - 300 кг.

Опытный образец устройства изготовлен и прошел испытания.