МАШИНА ДЛЯ ОЧИСТКИ НАРУЖНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБОПРОВОДА Российский патент 2001 года по МПК B08B9/23 

Изобретение относится к машинам для очистки сварных швов и наружной поверхности труб от старой изоляции и грязи преимущественно при ремонте трубопроводов большого диаметра в траншее. В частности, такая машина может быть использована:
- при строительстве и аварийном ремонте для очистки стыковых швов и неизолированных участков возле шва;
- при аварийном ремонте для очистки вскрытого участка трубопровода с целью выявления поврежденных мест;
- для очистки труб при выборочном ремонте, где также приходится часто производить монтаж и демонтаж очистной машины на трубопроводе.

Известна машина для очистки наружной поверхности действующего трубопровода (авторское свидетельство СССР N 659213, кл. B 08 B 9/02, 30.04.79), содержащая раму с кольцевыми корпусами на торцах и ходовым механизмом. По окружности кольцевого корпуса размещены направляющие ролики с кольцевыми канавками, которые задают положение размещенного в них носителя инструмента в вертикальной плоскости и ограничивают его продольное перемещение относительно каркаса. Носитель инструментов выполнен в виде составного венца (диска), расчленяемого в сборке на три части. Аналогично в двух местах имеются разъем и кольцевой корпус.

Каждый носитель инструментов имеет привод для его рабочего вращения и еще один общий привод для горизонтального перемещения машины.

Недостатком известной машины является значительная трудоемкость процесса установки и монтажа ее на ремонтируемом трубопроводе. Причем монтаж требует совместной работы не менее двух операторов, т.к. при заворачивании гаек (их всего 16) один из операторов должен поддержать в нужном положении тяжелые секции носителя инструментов или кольцевого корпуса. Кроме того, такие машины тяжеловесны, имеют значительные длиновые габариты и конструктивно сложны.

Перечисленные недостатки существенны при применении их при аварийных и выборочных ремонтах.

Известна также машина (рабочий ее орган) для очистки наружной поверхности трубопровода (см. авторское свидетельство СССР N 1380810, B 08 B 9/02, 15.03.88), содержащая раму с двумя боковинами и двумя носителями рабочих инструментов (в дальнейшем - носитель инструментов), выполненными в виде разъемных венцов (дисков). В вертикальной плоскости носители инструментов (венцы) базированы на направляющих роликах, контактирующих с внутренней его цилиндрической поверхностью, прикрепленных к боковинам. Привод каждого носителя инструментов выполнен в виде замкнутой цепи, запасованной в ведущей и ведомых звездочках, охватывающей носитель инструментов (венец) с наружной ее стороны.

Два носителя инструментов (венца) между собой связаны с осями инструментов и размещены между двумя боковинами. Таким образом, два носителя инструментов носят общие инструменты, и их ведущие звездочки насажены на общий вал. В результате момент резания через ведущие инструменты передается к боковинам, а через них к каркасу. А это ограничивает количество инструментов, т.к. возникает опрокидывающий момент выше допустимой величины.

При работе боковины рамы фиксируются на трубопроводе фиксаторами, выполненными в виде гидроцилиндров, взаимодействующих с трубопроводом. Чтобы запустить машину в работу, нужно грузоподъемным средством установить ее на трубопровод и фиксировать машину на трубопроводе гидроцилиндрами (фиксаторами). Включив гидромотор на вращение носителей инструментов, производят очистку узкой полосы (например, сварных стыков). Чтобы очистить участки вокруг шва, приходится несколько раз отцеплять машину от трубы, грузоподъемным средством смещать ее на ширину очищенной полосы и снова фиксировать. Однако такой метод очистки малопроизводителен, т.к. много времени уходит на многократные перемещения и перефиксации машины на трубопроводе. Кроме того, мала эффективность очистки, т.к. к паре венцов можно закрепить ограниченное количество инструментов, чтобы не возникал значительный опрокидывающий момент.

Целью изобретения является повышение производительности очистки, качества очистки и удобство в эксплуатации. Если очистная машина имеет достаточную производительность, то ее можно использовать не только для очистки стыковых швов при строительстве, но и для очистки трубопровода при аварийном и выборочном ремонтах.

Для достижения указанной цели в машине, содержащей раму с боковинами, два носителя инструментов и привод их вращения посредством цепных передач, охватывающих их носители, средства базирования носителей в вертикальной плоскости, каждый носитель инструмента машины выполнен в виде гибкого обруча, состоящего из шарнирно закрепленных П-образных секций с зубьями для цепи, размещенными с наружной стороны секций, машина снабжена движителем носителя инструментов, выполненным в виде роликов, расположенных под углом к продольной оси обруча и базирующихся на трубопроводе, вращательно смонтированных в секциях обруча, при этом к боковинам прикреплены ходовые колеса. При таком выполнении машины не требуется ее фиксировать при помощи гидроцилиндров в каждой позиции. За счет расположенных под углом роликов, обруч будет вращаться по винтовой линии и непрерывно перемещаться продольно своей оси. За счет этого повысится производительность и удобство при эксплуатации. Вместе с обручем будут перемещаться боковины на ходовых тележках, т.к. они связаны с обручем через цепную передачу. Производительность и качество очистки повысится еще из-за того, что каждый носитель инструментов несет свои индивидуальные инструменты, поэтому количество инструментов можно многократно увеличить. При этом опрокидывающий момент от сопротивления инструментов двух носителей инструментов погашается, т.к. инструменты вращаются в разные стороны.

На фиг. 1 изображена машина, вид сбоку; на фиг. 2 -изображена машина, компонованная с одной боковиной и с одним носителем инструмента (с гибким обручем); на фиг. 3 - вид А на фиг. 1; на фиг. 4 - место Б на фиг. 3; на фиг. 5 - сечение В-В на фиг. 4; на фиг. 6 - сечение Г-Г на фиг. 4; на фиг. 7 - сечение Д-Д на фиг. 4; на фиг. 8 - кинематическая схема машины.

Машина для очистки наружной поверхности трубопровода содержит раму с двумя боковинами 1 (фиг. 1, 3), жестко связанными между собой распоркой 2. К боковинам прикреплены ходовые колеса 3. В боковинах размещены два вала ведущих звездочек 4, 5, закрепленных на их взаимно противоположных концах. Валы звездочек между собой кинематически связаны посредством шестерен 6, 7 (фиг. 8), поэтому они вращаются в разные стороны. Один из валов соединен с приводом. Привод, например, выполнен в виде полого вала 8, соединенного с шестерней 7 одного из валов звездочек. Полый вал соединен с валом гидромотора 9 (фиг. 8) через муфту 10 и внутренний вал 11. Под ведущими звездочками 4,5 размещены носители рабочих инструментов 12, 13 (носители инструментов), выполненных в виде гибкого обруча, состоящих из шарнирно закрепленных П-образных в поперечном сечении секций 14 (фиг. 3, 7). На наружной стороне обруча выполнены (еще до разрезки на секции) зубья 15 для цепи 16. Секции между собой соединены стяжками 17. Одна из осей 18 соединения стяжек с секцией 14 и одна из осей 19 соединительного звена цепи 16 выполнены легкосъемными, т.е. вместо традиционного шплинта с шайбой для фиксации осей 18 и 19 от выпадания, установлен фиксатор 20 с пазом 21 для прохода штифта 22 и с двумя фиксирующими лунками 23, 24, куда входит подпружиненный шарик 25. Внутри секции размещены опорные ролики 26, оси 27 которых размещены под углом α^° (фиг. 1, 2) к продольной оси обруча. На осях 27 опорных роликов или на собственных осях, расположенных между опорными роликами (такой вариант на чертеже не изображен), смонтированы твердосплавные рабочие инструменты (в дальнейшем - инструменты) 28 на двухплечем рычаге. Для улучшения качества очистки к указанным осям поворотно могут быть прикреплены общеизвестные в технике щеточные инструменты 29, плоскость вращения которых расположена под углом к направлению движения. Ко второму плечу рычага инструмента 28 жестко прикреплен цилиндр 30, внутри которого размещен подпружиненный шток 31, который упирается в упор 32, приваренный к секции 14. Натяжение пружины регулируется при помощи рукояток 33. Каждая из цепных передач выполнена в виде замкнутой цепи 16, запасованной в ведущей 4 или 5 и ведомых 34, 35 звездочках, охватывающей гибкий обруч (носитель инструментов) снаружи. Звездочка 34 имеет возможность смещаться в сторону от центра для натяжения цепи 16. Ушко 36 предназначено для зацепления крюка грузоподъемной машины. При сборке машины в первую очередь на очищаемый трубопровод устанавливают носители инструментов. Для соединения концов гибкого обруча между собой фиксатор 20 устанавливают продольно оси 18, ось пропускают через отверстия стяжки 17, секции 14 и распорной втулки 37. Для фиксации оси от выпадания фиксатор 20 поворачивают на 90^o, и центральную лунку 24 подводят под шарик 25. После этого сажают на трубу боковины на колесах с приводами цепных передач при разомкнутом состоянии цепи. После установки боковин на трубу цепь зацепляют зубьями носителя инструмента, замыкают цепь осью 19 (фиг. 6) и создают натяжение цепи за счет отвода звездочки 34. Подпружиненное прижатие рабочего инструмента 28 к очищаемому трубопроводу осуществляется вращением на отвинчивание рукояток 33, при котором происходит контактирование штока с упором 32. Очистка трубопровода осуществляется при включении гидромотора за счет вращательного движения инструмента по винтовой линии. Перемещение по винтовой линии обеспечивают опорные ролики, расположенные под углом α^° (фиг. 1, 2). Если для отвода звездочки 34 применить известное рычажное устройство с подпружиненным пальцевым фиксатором рычага, несущего звездочку 34 (не показано), то можно констатировать, что монтаж машины на трубопровод можно осуществить без применения инструмента.

Преимущества предлагаемых очистных машин в вопросе быстроты монтажа и демонтажа особенно четко проявляются при компоновке их по второму варианту исполнения (фиг. 2). Монтаж такой машины сводится к следующему. Машину опускают при помощи грузоподъемного средства в сборе, но при разомкнутом гибком обруче 12 и цепи 16. Осями 18, 19 соединяют концы гибкого обруча и цепи, отводят рычагом натяжную звездочку 34 и фиксируют. Сборка закончена. Предварительно настроенные две пары инструментов не будут мешать соединению концов обруча, если их расположить по горизонтальной плоскости, проходящей через ось трубопровода. Учитывая малый габарит и быстрый монтаж, демонтаж, второй вариант компоновки предпочтителен для очистки сварных швов и небольшого участка трубы по обе стороны шва. С таким же успехом может применяться второй вариант еще при аварийных ремонтах, когда на трубопровод приходится устанавливать машину дважды. При этом во время работы и в промежутке между двумя установками на трубу машина с крюка грузоподъемной машины не снимается, и гидромотор можно питать от гидросистемы грузоподъемной машины. Когда очищаемая длина трубы побольше, целесообразно применение первого варианта компоновки (фиг. 1), по которому производительность в два с липшим раза больше.

Изобретение относится к машинам для очистки поверхности труб от старой изоляции и грязи, а также поперечных и продольных швов. В изобретении решается задача непрерывного перемещения очистных инструментов вдоль оси очищаемого трубопровода и сокращения времени монтажа и демонтажа машины на ремонтируемый трубопровод. Машина состоит из каркаса с двумя боковинами на ходовых колесах. В каркасе размещен цепной привод носителя инструментов. Носитель инструментов выполнен в виде гибкого обруча, состоящего из шарнирно закрепленных П-образных секций с зубьями для цепи на наружной ее поверхности. В секциях размещены опорные ролики, оси которых раcположены под углом к продольной оси обруча. В результате обеспечивается вращение обруча по винтовой линии, т.е. перемещение обруча по оси трубопровода. При сборке соединяют концы обруча и концы приводной цепи без применения инструментов. 5 ил.

Машина для очистки наружной поверхности трубопровода, содержащая раму с боковинами и прикрепленными к ней ходовыми колесами, два носителя инструментов с приводами их вращения, каждый из которых выполнен в виде гибкого обруча, и движитель носителя инструментов по оси трубопровода, отличающаяся тем, что приводы вращения носителей инструментов имеют цепи, охватывающие носители инструментов, а каждый носитель инструментов состоит из шарнирно закрепленных П-образных секций с зубьями для цепи, причем движитель носителя инструментов выполнен в виде смонтированных в секциях под углом к продольной оси гибкого обруча роликов, базированных на наружной поверхности трубопровода.