РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ Российский патент 2003 года по МПК B23B29/34 B23B45/00 F22B37/58 

Изобретение относится к режущему инструменту преимущественно для удаления развальцовки труб из отверстий трубных решеток и может быть использовано при выполнении ремонтно-восстановительных работ на теплообменных аппаратах в нефтеперерабатывающей промышленности, в судостроении и ремонте, а также на тепловых электростанциях и котельных.

Известно устройство, устраняющее развальцовку труб путем механического обжатия, при этом деформирующий инструмент представлен рычагами, охватывающими по периметру кромку развальцовки трубы (авт. свид. СССР 659834, МКИ F 22 B 37/58, заявл. 29.12.77 г., опубл. 30.04.79 г. БИ 16). Среди недостатков устройства необходимо отметить не полный охват по периметру кромки развальцовки рычагами, что приводит к огранке развальцовки труб, а в конечном счете к искажению поверхности отверстий труб и повреждению отверстий в трубной решетке при выколачивании труб.

Известен также способ удаления труб из отверстий трубных решеток теплообменных аппаратов, при этом устранение развальцовки и выколачивание трубы из трубной решетки осуществляют за один ход органа машины, для чего предварительно к кромке развальцовки трубы прикладывают равномерное радиальное давление, например, напрессовкой втулки, формируя поле растягивающих напряжений в материале трубы (см. патент РФ 2059923, МКИ F 22 B 37/58, заявл. 18.01.93 г., опубл. 10.05.96 г. БИ 13).

Среди существенных недостатков устройства, реализующего способ, необходимо отметить ограниченность применения, поскольку для каждой трубы требуется специальный ступенчатый стержень, специальный пуансон, устанавливаемый по посадке движения, и т.п., что указывает на отсутствие универсальности устройства при удалении развальцовки и значительно увеличивает трудоемкость работ.

Однако наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому результату, принятым в качестве прототипа, является режущий инструмент, содержащий привод со шпинделем, корпус с установленными на торце режущими элементами, приводной вал, расположенный в корпусе, один конец которого через червячную передачу связан с режущими элементами, шестерню, закрепленную на конце червяка, установленную с возможностью взаимодействия с собачкой, закрепленной относительно корпуса при помощи кронштейна и снабженной предохранительной муфтой (см. патент РФ 2000896, МКИ В 23 В 51/04, B 23 D 61/18, заявл. 04.11.91 г., опубл. 15.10.93 г. БИ 37-38).

Среди существенных недостатков прототипа необходимо отметить: трудность центрирования инструмента относительно трубы, у которой удаляется развальцовка; не исключается возможность повреждения трубной решетки, поскольку прямоугольные секции с режущими зубьями заглублены относительно режущих элементов на торце корпуса.

Решаемая задача: упрощение центрирования режущего инструмента относительно трубы, развальцованной в трубной решетке, и повышение универсальности режущего инструмента.

Достигается это тем, что режущий инструмент преимущественно для удаления развальцовки трубы в отверстии трубной решетки содержит привод со шпинделем, корпус с установленными на торце режущими элементами, приводной вал, расположенный в корпусе, один конец которого связан с режущими элементами, шестерню, закрепленную на конце червяка, установленную с возможностью взаимодействия с собачкой, закрепленной относительно корпуса при помощи кронштейна и снабженной предохранительной муфтой, при этом он снабжен конической зубчатой передачей, установленной в корпусе, причем режущие элементы выполнены в виде трех резцов, расположенных равномерно по окружности перпендикулярно торцу корпуса, при этом хвостовик каждого резца выполнен Т-образным, соответствующим радиальному ответному пазу, выполненному в корпусе, и снабжен дополнительно на конце пальцем, расположенным на продольной оси резца и связанным с конической передачей при помощи спирального паза, выполненного на обратной стороне большой конической шестерни с возможностью взаимодействия с пальцами резцов, а на валу малой конической шестерни установлено червячное колесо, связанное с червяком приводного вала, причем корпус снабжен хвостовиком, выполненным в виде оси большой конической шестерни с конусом на конце с возможностью центрирования корпуса и резцов относительно отверстия трубы и связанным с корпусом при помощи резьбового соединения с возможностью перемещения конуса вдоль оси и фиксирования относительно корпуса фиксирующей гайкой при наладке в зависимости от диаметра отверстия трубы; кроме того, хвостовик корпуса связан со шпинделем привода при помощи зажимного патрона, а предохранительная муфта выполнена в виде кулачковой муфты с возможностью прерывания вращения и автоматическим восстановлением соединения, при этом привод со шпинделем выполнен в виде электрической дрели или пневматической турбины.

Сопоставительный анализ существенных признаков прототипа и заявляемого технического решения указывает на наличие в последнем отличительных признаков, что доказывает соответствие данного технического решения требованиям критерия "новизна".

Благодаря реализации отличительных признаков заявляемого технического решения в совокупности с признаками, общими с прототипом, у заявляемого объекта появляется новый технический результат:
- упрощение центрирования режущего инструмента относительно отверстия трубы;
- универсальность режущего инструмента и возможность удалять развальцовку труб различного диаметра за счет переналадки.

Данный технический результат не следует явным образом из известного уровня техники, а является следствием реализации в предлагаемом объекте отличительных признаков в совокупности с признаками, общими с прототипом, что позволяет сделать вывод о том, что предложенное техническое решение удовлетворяет требованиям критерия "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых показаны:
На фиг.1 - режущий инструмент в (разрезе);
На фиг.2 - то же; разрез по А-А (на фиг.1);
На фиг.3 - то же; резец в изометрии;
На фиг.4 - то же; узел I (на фиг.1);
На фиг.5 - то же; узел II (на фиг.1).

Режущий инструмент включает привод 1 со шпинделем 2, корпус 3 с фланцем 3^a и установленными перпендикулярно торцу режущими элементами в виде резцов 4, приводной вал 5, расположенный в корпусе 3, один конец которого через червяк 6, червячное колесо 7 и далее - малую коническую шестерню 8, большую коническую шестерню 9 со спиральным пазом 10 связан с резцами 4, а на другом конце приводного вала 5 закреплена шестерня 11, установленная с возможностью взаимодействия с собачкой 12. Шестерня 11 закреплена при помощи штифта 13. Хвостовик 14 каждого резца 4 выполнен Т-образным, соответствующим ответному пазу 15, выполненному в корпусе 3, и снабжен на конце пальцем 16, расположенным на продольной оси резца 4 и связанным с большой конической шестерней 9 при помощи спирального паза 10, выполненного на обратной стороне большой конической шестерни 9. На валу малой конической шестерни 8 установлено червячное колесо 7, связанное с червяком 6 приводного вала 5. Корпус 3 снабжен хвостовиком 17, связанным резьбовым соединением в крышке 18 корпуса 3 и фиксирующей гайкой 19. Хвостовик 17 выполнен в виде оси большой конической шестерни 9 и снабжен конусом 20, обеспечивающим центрирование корпуса 3 и резцов 4 относительно отверстия трубы 21 с развальцовкой 22 в трубной решетке (показана условно). В зависимости от диаметра отверстия трубы 21 корпус 20 имеет возможность перемещаться вдоль оси относительно корпуса 3 при наладке и фиксироваться при помощи гайки 19. Наконечник 23 хвостовика 17 связан со шпинделем 2 привода 1 при помощи зажимного патрона 24. Собачка 12 закреплена относительно корпуса 3 при помощи кронштейна 25 и снабжена предохранительной муфтой 26, при этом собачка 12 скреплена с полумуфтой 26^a, а вторая полумуфта 26^б с пружиной 27 связана шпонкой 28 с осью 29, закрепленной в кронштейне при помощи резьбового соединения. Для проворачивания приводного вала 5 вручную предусмотрен на его торце шлиц 30.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Перед наладкой зажимной патрон 24 отсоединяется от наконечника 23 и привод 1 со шпинделем 2 вместе с собачкой 12 и кронштейном 25 отводится в сторону. Вводя конус 20 в отверстие трубы 21 с развальцовкой 22 путем вращения хвостовика 17 относительно крышки 18 корпуса 3, согласовывают его положение с плоскостью действия резцов 4, после чего хвостовик 17 фиксируют гайкой 19. Затем подводят привод 1 со шпинделем 2, вводя в зацепление собачку 12 с шестерней 11, после чего наконечник 23 хвостовика 17 скрепляют с приводом 1 при помощи зажимного патрона 24. При включении вращения корпуса 3 шестерня 11, скрепленная штифтом 13 с приводным валом 5, входя периодически в зацепление с собачкой 12, поворачивается на один зуб при повороте корпуса 3 на 360^o. Далее приводной вал 5 через червяк 6, червячное колесо 7 передает вращение малому коническому колесу 8 и большому коническому колесу 9, которое при помощи спирального паза 10 приводит в движение три резца 4, которые одновременно сдвигаются к центру благодаря Т-образным хвостовикам 14 и пальцам 16, связанным со спиральным пазом 10, взаимодействующим с Т-образными пазами 15, выполненными радиально в корпусе 3 и расположенными равномерно по окружности на торце. В результате этого постепенно удаляется (срезается) развальцовка 22 трубы 21 в трубной решетке, при этом большая шестерня свободно проворачивается на хвостовике 17, как на оси. Конус 20 имеет более высокую твердость, чем резцы 4. Для исключения перегрузки режущего инструмента после удаления развальцовки служит кулачковая предохранительная муфта 26, одна полумуфта 26^a которой скреплена с собачкой 12, проскальзывает относительно второй полумуфты 26^б, которая сдвигается вправо, отжимая пружину 27, на шпонке 28 оси 29, закрепленной на кронштейне 25 при помощи резьбового соединения (фиг.5). Затем привод 1 выключается, а собачка 12 вручную возвращается в исходное рабочее положение. После отведения режущего инструмента от трубной решетки включается реверсивное вращение приводного вала 5 и резцы 4 возвращаются в исходное положение. Кроме этого, возможно вращение приводного вала 5 со шлицом 30 на торце осуществлять вручную при помощи отвертки (фиг. 4). Режущий инструмент готов для удаления развальцовки 22 следующей трубы 21 в трубной решетке (показана условно).

При необходимости в зону контакта конуса 20 и развальцовки 21 трубы 22 подводят смазочно-охлаждающую жидкость (СОЖ), которая способствует повышению стойкости режущих элементов 4 (система подвода СОЖ в зону резания на чертеже не показана).

Замена резцов 4 осуществляется следующим образом.

Привод 1 отводится вправо вместе с кронштейном 25 и собачкой 12 после отсоединения от наконечника 23. Червяк 6 выворачивается, выводится из зацепления с червячным колесом 7 и удаляется вместе с шестерней 11 вправо. После удаления фланца 3^a извлекается вверх червячное колесо 7 вместе с малой конической шестерней 8. Гайка 19 свинчивается с хвостовика 17, а сам хвостовик 17 выворачивается из крышки 18 и выводится вместе с конусом 20 влево. Крышка 18 отсоединяется от корпуса 3 и отводится вправо вместе с большой конической шестерней 9, которая освобождает резцы 4 от контакта со спиральным пазом 10. Резцы 4, последовательно сдвигая их к центральному отверстию в корпусе 3, выводятся через это отверстие в корпусе 3. Установка новых резцов 4 и сборка осуществляются в обратном порядке.

В качестве привода 1 может быть использована электрическая дрель или пневматическая турбина (на чертеже не показана).

Таким образом, предложенное техническое решение под названием "Режущий инструмент" обеспечивает:
- упрощение центрирования режущего инструмента относительно отверстия трубы, развальцованной в трубной решетке;
- автоматическую подачу резцов при удалении развальцовки трубы за счет спирального паза;
- универсальность режущего инструмента за счет возможности быстрой переналадки на удаление развальцовки различных диаметров труб;
- расширение технологических возможностей за счет выполнения привода в виде электрической дрели или пневматической турбины;
- возможность удаления развальцовки труб внутри цилиндрических корпусов котлов и других подобных сосудов, в которых трубы в местах развальцовки входят перпендикулярно к цилиндрической поверхности сосуда.

Изобретение относится к области машиностроения, ремонтно-восстановительным работам на теплообменных аппаратах в нефтеперерабатывающей промышленности, судостроении, на тепловых электростанциях и в котельных. Режущий инструмент содержит привод с корпусом и шпинделем, корпус с установленными на торце режущими элементами, приводной вал, размещенный в корпусе, один конец которого через червячную передачу связан с режущими элементами, шестерню, закрепленную на конце червяка указанной червячной передачи с возможностью взаимодействия с собачкой, закрепленной относительно корпуса привода при помощи кронштейна и соединенной с предохранительной муфтой. Для улучшения центрирования и повышения универсальности он снабжен конической зубчатой передачей, размещенной в корпусе. При этом режущие элементы выполнены в виде трех резцов. Хвостовик каждого резца выполнен Т-образным, соответствующим радиальному ответному пазу, выполненному в корпусе, и имеет на конце палец, расположенный на его продольной оси и связанный с конической передачей при помощи спирального паза, выполненного на обратной стороне большой конической шестерни. На валу малой конической шестерни установлено червячное колесо, связанное с червяком приводного вала. При этом корпус выполнен с хвостовиком в виде оси большой конической шестерни, имеющим на конце конус для центрирования корпуса и резцов относительно отверстия обрабатываемой трубы. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Режущий инструмент, содержащий привод с корпусом и шпинделем, корпус с установленными на торце режущими элементами, приводной вал, размещенный в корпусе, один конец которого через червячную передачу связан с режущими элементами, шестерню, закрепленную на конце червяка указанной червячной передачи с возможностью взаимодействия с собачкой, закрепленной относительно корпуса привода при помощи кронштейна и соединенной с предохранительной муфтой, отличающийся тем, что он снабжен конической зубчатой передачей, размещенной в корпусе, при этом режущие элементы выполнены в виде трех резцов, расположенных равномерно по окружности перпендикулярно торцу корпуса, причем хвостовик каждого резца выполнен Т-образным, соответствующим радиальному ответному пазу, выполненному в корпусе, и имеет на конце палец, расположенный на его продольной оси и связанный с конической передачей при помощи спирального паза, выполненного на обратной стороне большой конической шестерни с возможностью взаимодействия с пальцами резцов, а на валу малой конической шестерни установлено червячное колесо, связанное с червяком приводного вала, при этом корпус выполнен с хвостовиком в виде оси большой конической шестерни, имеющим на конце конус для центрирования корпуса и резцов относительно отверстия обрабатываемой трубы, связанным с корпусом при помощи резьбового соединения с возможностью перемещения конуса вдоль оси и фиксирования относительно корпуса фиксирующей гайкой при наладке в зависимости от диаметра отверстия обрабатываемой трубы и имеющим наконечник для соединения с приводом. 2. Режущий инструмент по п. 1, отличающийся тем, что хвостовик корпуса связан со шпинделем привода при помощи зажимного патрона. 3. Режущий инструмент по п. 1 или 2, отличающийся тем, что предохранительная муфта выполнена в виде кулачковой муфты с возможностью прерывания вращения приводного вала и автоматического восстановления соединения. 4. Режущий инструмент по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что привод выполнен в виде электрической дрели. 5. Режущий инструмент по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что привод выполнен в виде пневматической турбины.