УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ Российский патент 1995 года по МПК B08B9/02 

Изобретение относится к чистке и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, особенно при чистке технологического оборудования в металлургии высокореакционных металлов.

При выплавке высокореакционных сплавов, например титановых, на внутренних поверхностях кристаллизаторов плавильных печей, трубопроводов и другого оборудования оседают загрязнения, в состав которых входят частички, характеризующиеся высокой твердостью и повышенными адгезионными свойствами: шлаки, окалина, корольки застывшего металла и т.п.

Очистка поверхностей от такого рода загрязнений предъявляет особые требования к инструменту очистных машин.

Известно устройство для очистки поверхности, содержащее вал и ударные инструменты в виде цепей.

Недостатками устройства являются низкая эффективность из-за малой площади поверхности, обрабатываемой одновременно каждым ударным инструментом, и повышенный износ цепей вследствие малой поверхности, задействованной в процессе очистки. Кроме того, в установившемся процессе устройство не обеспечивает значительную силу ударов, что, в свою очередь, резко снижает эффективность его работы.

Известно устройство для чистки внутренней поверхности трубы, содержащее центробежные скребки, работающие по принципу центробежных регуляторов, и закрепленные на основании при помощи тяг.

Данное устройство практически не обеспечивает очистку поверхностей от вышеописанных загрязнений.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является цепной ротор со сменными держателями цепей и цепями, в особенности для очистки труб и/или каналов [1]
В данном устройстве вследствие того, что в процессе очистки центробежная сила значительно превышает возбуждающее усилие, не происходит ударов цепей об очищаемую поверхность, необходимых для скалывания осевших на нее твердых вкраплений. Это приводит к низкой эффективности устройства при очистке поверхностей с разнородными загрязнениями. Кроме того, малая площадь рабочей поверхности очистных элементов приводит к их быстрому изнашиванию.

Как видно из вышеописанного, известными устройствами практически невозможно очистить оборудование, применяемое в металлургии высокореакционных металлов. Такую задачу решает предлагаемое устройство.

Возможность высокоэффективной очистки поверхности от прилипших к ней твердых частиц обеспечивается за счет сочетания периодических ударов очистных средств вдоль оси вращения несущего элемента, периодических радиальных микроударов и скребковых воздействий.

При этом увеличение суммарной площади рабочей поверхности очистных средств и более равномерное распределение нагрузки уменьшают износ очистных средств и повышают долговечность устройства.

В предлагаемом устройстве для чистки поверхности, содержащем ротор и дистально закрепленные на нем очистные средства, выполненные в виде цепей, точки крепления которых в соответствии с изобретением лежат на прямых, скрещивающихся с продольной осью ротора, при этом очистные средства имеют кольца, свободно нанизанные на звенья цепи.

Кольца выполнены в виде тороидов с периодическим профилем на внешней стороне.

Диагональное размещение цепей по поверхности ротора и снабжение их кольцами, имеющими дополнительные степени свободы по сравнению со звеньями цепей, обеспечивают при перемещении вращающегося ротора вдоль очищаемой поверхности периодические колебания колец по направлению перемещения и перекатывание их с проскальзыванием по поверхности, приводящие к чередующимся ударным и скребковым воздействиям на загрязнения.

Тороидальная форма колец с периодическим профилем приводит к микроударам колец при перекатывании их по очищаемой поверхности, повышающим эффективность очистки.

Благодаря тому, что функцию очистных средств выполняют кольца, износ звеньев цепи становится минимальным. При этом рабочей поверхностью очистных средств служит вся внешняя поверхность колец, что значительно снижает их изнашиваемость.

На фиг. 1 изображено устройство для чистки поверхности; на фиг.2 вид по стрелке А на фиг.1; на фиг.3 сечение Б-Б на фиг.1.

Устройство для чистки поверхности содержит ротор 1, на котором расположены цепи 2, на каждое звено которых нанизаны кольца 3. Концы цепей закреплены дистально на торцах ротора болтовыми соединениями 4 таким образом, что прямая, проведенная через токи крепления каждой цепи, скрещивается с продольной осью ротора. Кольца 3 выполнены в виде тороидов (фиг.3), на внешнюю сторону колец нанесен периодический профиль.

Устройство для чистки поверхности работает следующим образом.

В процессе чистки вращающийся ротор 1 перемещают вдоль очищаемого изделия. Под действием центробежных сил кольца 3 прижимаются к очищаемой поверхности. Причем благодаря тому, что точки крепления дистальных концов цепей 2 лежат на прямой, скрещивающейся с продольной осью ротора 1, цепи располагаются под углом к образующей очищаемой поверхности. При этом усилие, передаваемое со стороны очищаемой поверхности на кольца 3, действует по нормали к прямой, соединяющей дистальные концы цепи, следовательно, появляется осевая составляющая этого усилия, действующая вдоль оси вращения ротора. Под действием осевой составляющей звенья цепи 2 оттягиваются при вращении ротора 1 вдоль его продольной оси.

Модуль осевой составляющей пропорционален центробежным силам и увеличивается при их увеличении. Вследствие предложенного крепления дистальных концов цепи происходит отрыв колец 3 от очищаемой поверхности.

При дальнейшем вращении ротора 1 кольца, вышедшие из контакта с очищаемой поверхностью, под действием центробежных сил и сил тяжести вновь соприкасаются с очищаемой поверхностью. При этом в момент соприкосновения линейная скорость колец становится равной нулю, а также нарушается связь между звеньями цепи. Следовательно, каждое кольцо можно рассматривать как отдельное очищающее средство ударного действия.

Таким образом, в процессе работы устройства происходят периодические колебания колец очистных средств вдоль оси вращения ротора, обеспечивающие удары по очищаемой поверхности.

При вращении ротора кольца 3 перекатываются проскальзыванием по очищаемой поверхности. При этом они работают как скребки. Причем благодаря возможности свободного вращения колец на звеньях цепи рабочая поверхность колец резко увеличивается (вся внешняя поверхность), поэтому значительно снижается их нагрев, а следовательно, и интенсивность изнашивания. Одновременно износ самих звеньев становится минимальным.

Благодаря тому, что очистные средства 3 выполнены в виде тороидов с периодическим профилем внешней стороны, при вращении ротора они, перекатываясь по очищаемой поверхности, получают кинематическое возбуждение. При этом они, работая как скребки, наносят дополнительно периодические микроудары по очищаемой поверхности.

Использование: чистка внутренних цилиндрических поверхностей изделий от загрязнений, характеризующихся повышенной прочностью и адгезионными свойствами. Сущность изобретения: устройство содержит ротор и дистально закрепленные на нем чистящие средства, исполненные в виде цепей. Точки крепления дистальных концов цепей лежат на прямых, скрещивающихся с продольной осью ротора. Очистные средства имеют кольца, свободно нанизанные на звенья цепи. Кольца выполнены в виде тороидов с периодическим профилем на внешней стороне. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ, содержащее ротор и дистально закрепленные на нем очистные средства, выполненные в виде цепей, отличающееся тем, что точки крепления концов цепей лежат на прямых, скрещивающихся с продольной осью ротора, при этом очистные средства имеют кольца, свободно нанизанные на звенья цепи. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что кольца выполнены в виде тороидов с периадическим профилем на внешней стороне.