Установка для вибродинамической очистки труб Советский патент 1992 года по МПК B08B3/10 

Изобретение относится к устройствам для очистки металлических труб от окалины и продуктов коррозии и может быть использовано в металлургии, судостроении, химической промышленности и т д , в частности во всех технологических линиях, использующих травление и обезжиривание изделий перед их последующей химической или механической обработкой.

Известно устройство для очистки труб, содержащее кислотную ванну, на корпусе которой упруго установлена плита с вибратором и держателем для установки деталей, расположенным в ванне Одновременно с воздействием травильного раствора трубе сообщают низкочастотные колебания с частотой 15-150 Гц.

Недостатком известного устройства является то, что процесс очистки труб от окалины происходит медленно и качество очистки невысокое.

Известно устройство для очистки труб, в котором в отличие от указанного устройства в держателе труб, состоящем из подвесок

и платформы, сама платформа имеет по меньшей мере два направляющих ребра для установки на них очищаемой трубы, расположенных по разные стороны от оси, совпадающей с направлением движения трубы по платформе таким образом, что расстояние между ними переменно вдоль этой оси.

Такое исполнение устройства за счет возникающих изгибных колебаний трубы на ребрах, а также за счет растравливания окалины кислотой и ее отделения под влиянием вибронагрузок позволяет повысить качество очистки. Тем не менее длительность самого процесса очистки, а следовательно, и его эффективность, требуют значительных временных затрат, что существенно снижает производительность работ по проведению процесса очистки.

Целью изобретения является повышение производительности очистки и снижение энергоемкости.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для вибродинамической очистки труб, содержащем ванну для моющей

х Ы

О (

ы

Ю

жидкости и смонтированную, на ванне посредством опоры кассету для загрузки труб с расположенным на ней вибратором, имеющим кольцевую эпюру колебаний, вибратор установлен на торцовой стенке кассеты так, что плоскость его колебаний совпадает с продольной осью кассеты, а опора выполнена в виде смонтированного на дне ванны ребра, кроме того кассета устанавливается на ребре так, чтобы расположение ее продольной оси было ортогонально оси ребра и на расстоянии, обеспечивающем балансирование самой кассеты на ребре относительно ее центра тяжести, причем кассета снабжена также расположенными по обе стороны от ребра у торцовых стенок на наружной стороне ее дна амортизаторами.

Сущность предлагаемого изобретения и его отличительные признаки заключаются в том, что, установив вибратор на кронштейне, жестко соединенном с одной торцовой стороной кассеты, удается создать вариант асимметричного приложения вибрационной нагрузки, благодаря которому во внутренней полости очищаемых труб возникают турбулизмрованные потоки рабочей жидкости, заполняющей объем ванны. За счет создания течения жидкости в трубах удается интенсифицировать процесс очистки при существенном уменьшении времени проведения самого процесса очистки. Установка на наружной стороне днища кассеты поперечного ребра, а по углам кассеты - аморти- заторов,позволяетполучать

знакопеременные потоки, за счет балансирования кассеты на грани положения не устойчивого равновесия, что позволяет снизить энергозатраты на реализацию процесса очистки. Направляя плоскость колебаний кольцевой эпюры вибратора параллельно продольной оси кассеты, удается интенсифицировать очистку по всей длине труб.

На фиг.1 представлено устройство для вибродинамической очистки поверхности труб, продольный разрез; на фиг.2 - то же, поперечный разрез; на фиг.З - узел крепления поперечного ребра и упругого амортизатора к дну кассеты,

Устройство содержит ванну 1 для содержания рабочей жидкости, в которую помещается кассета 2 с загруженными в нее трубами 12. К верхней части кассеты прикреплены проушины 3 для извлечения ее из ванны. Сама кассета представляет собой металлическое днище с двумя торцовыми сторонами и двумя боковыми сторонами, образованными поперечными ребрами 4, На одной из торцовых сторон кассеты жестко укреплен горизонтальный кронштейн 5, на котором установлен вибратор 6. На наружной стороне днища кассеты (обращенной к дну ванны) укреплено упругое

съемное поперечное ребро 7, имеющее перфорацию в поперечном направлении (т.е. параллельно оси кассеты), через которую при помощи стержней 10 и гаек 11 ребро прикрепляется к пластинам 9, приваренным к днищу кассеты. Кроме того, по углам днища кассеты установлены упругие амортизаторы 8.

Устройство для вибродинамической

очистки поверхности труб работает следующим образом.

При необходимости проведения очистки металлических труб 12 от окалины и продуктов коррозии, их загружают в кассету 2,

которую за проушины 3, при помощи подъемного устройства помещают в ванну 1, заполненную рабочей жидкостью, применяемой при травлении и очистке труб (например, раствором соляной кислоты). Поеле загрузки труб в ванну включают в работу источник 6 генерирования виброколебаний (вибратор) 6, установленный на кронштейне 5. За счет создаваемых им асимметричных виброколебаний, происходит вибрирование

кассеты 2 с трубами 12 в растворе жидкости, которое сопровождается возникновением знакопеременных потоков рабочей жидкости как во внутренних полостях очищаемых труб, так и в зазорах между ними. За счет

создания таких течений происходит значительная интенсификация процесса очистки, обусловленная совместным действием раствора, растравливающего окалину и возросшими (по сравнению с малоподвижной

рабочей средой в обычных устройствах) касательными напряжениями трения на стенках трубы (за счет возникших течений), приводящими к растрескиванию и отслаиванию окалины и смыву продуктов коррозии. Благодаря установке вибратора таким образом, чтобы плоскость колебаний кольцевой эпюры вибратора была параллельна продольной оси кассеты удается создавать знакопеременные течения по всей

длине труб, которые обусловлены разностью в амплитудах колебаний их концов (вследствие асимметричного приложения вибронагрузки). Для исключения передачи вибронагрузки на ванну, содержащую рабочий раствор, контакт кассеты с поверхностью ванны реализуется через поперечное ребро 7, укрепленное на наружной стороке днища кассеты тагим образом, что его продольная ось ортогональна продольной оси кассеты, а

также через упругие амортизаторы 8. Благодаря таким конструктивным элементам удается практически погасить все вибродинамические нагрузки на ванну. Кроме того, именно за счет такого исполнения нижней части кассеты удается уменьшить энергозатраты на проведение самого процесса очистки, поскольку все генерируемые виброколебания передаются лишь трубам и рабочему раствору, а не идут на колебания самой ванны. При этом следует отметить, что кассета во время колебаний все время балансирует на поперечном ребре 7 вокруг положения неустойчивого равновесия, в которое она постоянно возвращается, попере- менно опираясь на амортизаторы 8, установленные на противоположных сторонах кассеты, у ее торцовых стенок. Реализация процесса производится до полной очистки труб от окалины и продуктов корро- зии.

Эффективность работы устройства для вибродинамической очистки труб может быть повышена, если поперечное ребро устанавливается на расстоянии от торца кас- сеты с вибратором, назначаемом из условия I (0,48-0,44) 1К, а сама длина ребра выбирается из условия b (0,9-0,95) be, где IK - длина кассеты, а Ьв - ширина ванны по низу. Размещение ребра на расстоянии I (0,44-0,48 ) U от торцовой стороны с вибратором позволяет кассете находиться в положении равновесия в неподвижном состоянии, поскольку из-за ассиметричного расположения вибратора 6 центр тяжести всей корзины оказывается смещенным относительно поперечной оси. При этом следует отметить, что конкретная величина I принимается в зависимости от массы применяемого вибратора те из равенства

(ткл + ГПц) I Шкп Ок-1).

где - масса левой части кассеты;

плкп - масса правой

Выполнение кассеты шириной b (0,9- 0,95) be позволяет устойчиво разместить кассету в самой ванне, а также распределить гасящиеся в ребре кассеты виброколе- бания практически по всей ширине ванны, предотвратить повреждения ванны краями кассеты.

Выполнение ребра с перфорацией, направленной параллельно оси кассеты, а так- же то, что оно выполнено из упругого материала, позволяет погасить виброколебания, передаваемые от виброкассеты 2 к ванне 1. Кроме того, перфорация позволяет осуществить крепление ребра 7 с помощью

5 0 5 0

5 0 5 0

5

0

5

стержней 10 и гаек 11 к поперечным пластинам 9, предварительно приваренным к дну кассеты.

Выполнение ребра кассеты сьемным позволяет увеличить срок эксплуата и самой кассеты путем замены износившегося ребра и установкой нового, так как возможна эксплуатация устройства в агрессивной (кислотной) среде. Кроме того, из-за специфики оборудования донной части ванн (нахождение различного рода обогревателей, барбатеров и т.д.) позволяет за счет и подгонки ребра по месту применять устройство в ваннах практически любого типа.

Эффективность работы устройства повышается в случае выполнения ребра из агрессивно-стойкого упругого материала с высотой ребра 1,2-1,4 от его толщины. Признак, связанный с высотой ребра, вытекает из обеспечения условия устойчивой установки кассеты в ванне на ребре. Из чего следует, что центр тяжести сечения ребра не должен располагаться на большом удалении от поверхности дна ванны Однако одновременно с этим условием существует требование как можно больше уменьшить величину виброколебаний, передаваемых ванне от кассеты 2 с трубами через ребро 7, в соответствии с которым необходимо увеличивать высоту самого ребра. Как показал практический опыт наиболее целесообразным для выполнения этих условий является предлагаемое соотношение параметров упругого поперечного ребра

Последним признаком, гарантирующим эффективную работу устройства, является выполнение амортизаторов, например, в виде пружин высотой пп (0,85-0,9) пр, где hp - высота ребра. Данный признак позволяет, во-первых, гасить виброколебания кассеты с трубами,в направлении дна ванны, а во-вторых, возвращать кассету в положение равновесия, в случае наклона в одну из сторон при реализации вибродинамического способа очистки. Высота пружин обус- лавливается следующим условием, во-первых, они должны быть меньше высоты самого ребра, чтобы уменьшить площадь контакта кассеты с углом ванны (а следовательно, и энергозатраты на сам процесс очистки), во-вторых, величина отклонения края корзины не должна быть большой, чтобы не требовалось значительных затрат на возвращение корзины в положение равновесия, в-третьих, величина пружин должна назначаться с учетом деформации высоты ребра при установке кассеты в ванну. Поэтому оптимальной высотой пружин является

величина hn (0,85-0,9) hp, позволяющая удовлетворять перечисленным требованиям. Причем окончательная высота пружин выбирается в предлагаемом интервале в зависимости от характеристик материалов, применяемых для изготовления поперечного ребра и пружин, а также из конструктор- ско-технологических соображений.

Таким образом, применение предлагаемого устройства для вибродинамической очистки поверхности труб позволяет эффективно решить поставленные цели, так как позволяет ускорить время очистки стальных труб в 3-4 раза по сравнению с существующим методом очистки, при качестве очистки внешней и внутренней поверхности труб соответствующей чистоте Sa2. Благодаря при- менению таких устройств в промышленности, возможно получение значительного реального экономического эффекта.

Формула изобретения 1. Установка для вибродинамической очистки труб, содержащая ванну для моющей жидкости, смонтированную на ванне посредством опоры кассету для загрузки труб и вибратор кассеты с кольцевой эпюрой колебаний, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности очистки и снижения энергоемкости, вибратор установлен на торцовой стенке

кассеты так, что плоскость его колебаний совпадает с продольной осью кассеты, а опора выполнена в виде смонтированного на дне ванны ребра , кассета установлена

на ребре с расположением ее продольной оси перпендикулярно оси ребра и на расстоянии, обеспечивающем балансирование кассеты на ребре относительно ее центра тяжести, и снабжена расположенными по

обе стороны от ребра у ее торцовых стенок и на наружной стороне ее дна амортизаторами.

2.Установка поп.1,отличающая- с я тем, что расстояние от торца кассеты с

вибратором до ребра выбирается из условия I (0,48-0,44) 1К, а длина ребра выбирается из условия b (0,9-0,95) Ьв, где к - длина кассеты; Ьв - ширина ванны.

3.Установка по п.1,отличаю щ а я- с я тем, что ребро имеет перфорацию, направленную параллельно оси кассеты.

4.Установка по п.1, отличающая- с я тем, что ребро выполнено съемным.

5.Установка поп.1,отличающая- с я тем, что ребро выполнено из агрессивно

стойкого упругого материала, причем высота ребра составляет 1,2-1,4 его толщины.

6.Установка поп.1,отличающая- с я тем, что амортизатор выполнен в виде

пружин, высота которых выбирается из соотношения hn (0,85-0,9) hp, где hp - высота ребра.

Использование: для очистки труб от окалины и продуктов коррозии. Сущность изобретения: плоскость колебаний вибратора совпадает с продольной осью кассеты для размещения труб. Кассета установлена на опоре в виде ребра так, что ее продольная ось перпендикулярна оси ребра для балансирования кассеты на ребре. По обе стороны от ребра расположены амортизаторы. 5 з,п ф-лы, 3 ил.

У///////////////////////////////

f

«

I

/7

///

f

«

г/г

Фиг./

teU

12

Й/2.2

ФигЗ