Die Erfindung betrifft eine selbstfahrende Maschine zum Reinigen von Rohrleitungs-Aussenoberflächen.
Die Erfindung kann besonders wirksam zum Reinigen der Aussenoberfläche von Rohrleitungen mit einem Durchmesser über 700 mm zwecks Auftragens eines Isolationsbelags eingesetzt werden, insbesondere im Winter, wenn die Rohrleitungen mit Eiskrusten, gefrorenem Schnee und Bodenresten bedeckt sind, sowie zum Reinigen der Rohrleitungen zwecks Auftragens von Dünnfilm-Isolationsüberzügen, die eine Oberflächenvorbereitung hoher Güte erfordern.
Es sind selbstfahrende Maschinen zum Reinigen von Rohrleitungs-Aussenoberflächen bekannt, bei denen der auf einem Rahmen montierte und die Rohrleitung umfassende Läufer Putzwerkzeuge trägt, die mit dem Läufer zusammen und um ihre eigenen der Läuferdrehachse parallelen Achsen rotieren; eine jede dieser Achsen wird mit dem gemeinsamen Maschinenantrieb über Läuferdrehantrieb, Kardantrieb und Sternrad verbunden, das mit dem zentralen Triebstockritzel gekoppelt ist, welches auf dem Rahmen gleichachsig mit dem Läufer montiert wird (s. UdSSR-Urheberschein Nr. 118 095 und den mit dem letzteren zusammenhängenden UdSSR-Urheberschein Nr. 127 118).
Bei diesen bekannten selbstfahrenden Maschinen ist das zentrale Triebstockritzel feststehend angeordnet. Im Ablauf des Betriebs dieser Maschinen, beim Rotieren des Läufers mit den Putzwerkzeugen, rotieren die letzteren gleichzeitig um ihre eigenen Achsen, von denen eine jede durch ein Kardantrieb mit dem Sternrad verbunden ist, das das zentrale Triebstockritzel im Planetenlauf umkreist.
Da die Umfangsgeschwindigkeit des Läufers konstant ist, wird auch die Drehgeschwindigkeit der Sternräder und somit die Umfangsgeschwindigkeit der Putzwerkzeuge konstant bleiben. Im Zusammenhang damit können bei diesen bekannten Maschinen nur zylinderförmige Bürsten als Putzwerkzeuge benutzt werden.
Es ist bekannt, dass die Güte der Reinigung von Rohrleitungsoberflächen mittels dieser bekannten Maschinen durch die Anzahl der Putzwerkzeuggänge an jeder Stelle der zu reinigenden Oberfläche gekennzeichnet ist, d. h. durch den Überdeckungskoeffizienten K, der aus folgender Gleichung ermittelt wird:
EMI1.1
Hier ist:
VI Umdrehungsgeschwindigkeit (Rotationsgeschwindig keit) des Läufers um die Rohrleitung; VII Umdrehungsgeschwindigkeit der Arbeitswerkzeuge um ihre Achsen;
B die Summe der Breiten aller Werkzeuge in der Berüh rungslinie mit der Rohrleitung; D Durchmesser der Rohrleitung; VIII Geschwindigkeit der Maschinenlängsverschiebung auf der Rohrleitung.
Je grösser der Uberdeckungskoeffizient, desto besser ist im allgemeinen Fall die Reinigungsgüte der Rohrleitungsoberfläche. Für die erwähnten bekannten Maschinen gibt es aber nur eine Möglichkeit: Verminderung der Geschwindigkeit VIII beim Längsfahren der Maschine, dieser Umstand verursacht jedoch eine Leistungsverringerung, was unerwünscht ist.
Die Läufergeschwindigkeit V1 und die von ihr abhängige Umlaufgeschwindigkeit Vn der Putzwerkzeuge bleiben, wie erwähnt, konstant. Die Umfangsgeschwindigkeit des Läufers kann dabei nicht erhöht werden, da im Zusammenhang mit einem starken Anwachsen der Beanspruchungen durch Massenkräfte die Verhältnisse für den Betrieb der Werkzeuge und der Maschine verschlechtert werden.
Die Summe der Umfangsgeschwindigkeiten des Läufers und der Werkzeuge V1 + V11 erscheint als Reinigungsge schwindigkeit und bestimmt letzten Endes für die gegebene Maschine die Güte der zu reinigenden Rohrleitungsoberflächen. Mit den bekannten selbstfahrenden Maschinen kann ohne Erhöhung der Reinigungsgeschwindigkeit und gleichzeitig des Überdeckungskoeffizienten keine Reinigung hoher Güte der Rohrleitungen von Rost und Zunder ausgeführt werden, insbesondere beim Vorhandensein von Eiskrusten, gefrorenem Schnee und Boden sowie anderen Verschmutzungen auf der Rohrleitung, wobei die Leistung der Maschine vermindert wird.
Es ist ausserdem bekannt, dass für Dünnfilm-Isolations überzüge, z. B. für Epoxyd-Steinkohlen- oder Polyäthylen überzüge u. a. eine vollständige Beseitigung der Korrosionsprodukte und eine genaue vorbestimmte Rauhigkeit der zu reinigenden Oberfläche erforderlich sind. Diese Faktoren üben einen entscheidenden Einfluss auf die Haftfestigkeit des Uberzugs und seine Lebensdauer aus. In der Praxis hat sich erwiesen, dass die erwähnten Eigenschaften schwerlich durch die bekannten selbstfahrenden Maschinen zur Reinigung von Rohrleitungsoberflächen zwecks Isolierung erreicht werden können.
Die Erfindung bezweckt die Beseitigung der erwähnten Nachteile.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine selbstfahrende Maschine zum Reinigen von Rohrleitungs-Aussen oberflächen zu entwickeln, bei der die Reinigungsgeschwindigkeit bei konstanter Umfangsgeschwindigkeit des Läufers geregelt werden kann und die eine Reinigung hoher Güte der Rohrleitungsoberfläche für verschiedene Isolationsbeläge ohne Abhängigkeit vom Zustand dieser Oberfläche vor der Reinigung gewährleistet, wobei die Maschinenleistung nicht vermindert wird.
Diese Aufgabe wurde durch eine erfindungsgemässe Maschine zum Reinigen von Rohrleitungs-Aussenoberflächen gelöst, bei der ein auf einem Rahmen montierter und die Rohrleitung umfassender Läufer Putzwerkzeuge trägt, die mit dem Läufer zusammen und um ihre eigenen, zur Läuferdrehachse parallelen Achsen rotieren und kinematisch mit dem gemeinsamen Maschinenantrieb über einen Läuferdrehantrieb, Kardantrieb und ein Sternrad verbunden sind, das mit einem zentralen Triebstockritzel gekoppelt ist, welches auf dem Rahmen gleichachsig mit dem Läufer montiert ist.
Das zentrale Triebstockritzel ist erfindungsgemäss drehbar auf dem Rahmen angeordnet und weist eine unabhängige kinematische Verbindung mit dem gemeinsamen Maschinenantrieb auf, die zur Änderung der Drehgeschwindigkeit dieses Ritzels geeignet ist, wodurch sich die Drehgeschwindigkeit der Putzwerkzeuge um ihre Achsen bei konstanter Läuferdrehgeschwindigkeit ebenfalls ändert.
Es ist besonders günstig, wenn die unabhängige kinematische Verbindung des zentralen Triebstockritzels mit dem gemeinsamen Maschinenantrieb, der einen Motor mit Leistungs verzweigungsgetriebe aufweist, durch einen Kettentrieb erfolgt, dessen getriebenes Kettenrad starr auf diesem Triebstockritzel, das Treibrad aber auf der Ausgangswelle eines Wechselgetriebes befestigt ist, dessen Ausgangswelle durch eine Schaltkupplung mit einer der Eingangswellen des erwähnten Leistungsverzweigungsgetnebes verbunden ist.
Die erfindungsgemässe selbstfahrende Maschine gewährleistet durch eine solche Bauart eine Möglichkeit zur Regelung von Reinigungsgeschwindigkeit bei konstanter Drehgeschwindigkeit des Läufers, wodurch eine Reinigung hoher Güte der Rohrleitungsoberfläche für verschiedene Isolationsbeläge ohne Unabhängigkeit vom Zustand dieser Oberfläche vor der Reinigung gesichert ist, wobei die Leistung der Maschine nicht vermindert wird.
Diese Maschine ermöglicht es ausserdem, im Vergleich mit den bekannten zylinderförmigen Bürsten andere wirksame Putzwerkzeuge mit längerer Lebensdauer zu benutzen.
An der erfindungsgemässen Maschine ist es zweckmässig, dass als Putzwerkzeug rotierende Schneidwerkzeuge mit praktisch radial angeordneten Drahtstücken vorgesehen sind, die an einem ihrer Enden aneinander befestigt sind, in der Nähe dieser Enden durch Seitenwände aneinander gepresst sind, während die anderen Enden an der gemeinsamen Werk zeugschneidfläche, die als Rotationsfläche gestaltet ist, liegen, wobei das Verhältnis zwischen der Summe der Drahtstücken Stirnflächen und der gesamten Schneidfläche des Werkzeugs 0,2 bis 0,9 beträgt.
Nachstehend wird in der Beschreibung und anhand der beigelegten Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 Getriebeplan der erfindungsgemässen Maschine zum Reinigen von Rohrleitungs-Aussenoberflächen;
Fig. 2 Vorderansicht mit teilweisem Ausschnitt, in denen schematisch die gegenseitige Anordnung des Triebstockritzels, Kettenrades und Putzwerkzeugs dargestellt ist;
Fig. 3 teilweise im Querschnitt das in der Maschine nach Fig. 1 verwendbare Putzwerkzeug, und
Fig. 4 eine Seitenansicht des Putzwerkzeugs nach Fig. 3.
Der Erfindung entspricht eine selbstfahrende Maschine zum Reinigen von Rohrleitungs-Aussenoberflächen, bei der der auf dem Rahmen 1 (Fig. 1) montierte und die Rohrleitung umfassende Läufer 2 Putzwerkzeuge 3 trägt, die auf ihren Wellen 4 befestigt sind und zusammen mit dem Läufer 2 um ihre eigenen Wellen rotieren, die zur Läuferwelle parallel liegen, die mit der geometrischen Achse 0-0 der Rohrleitung 5 zusammenfällt. Die Wellen 4 der Putzwerkzeuge sind kinematisch mit dem gemeinsamen Maschinenantrieb verbunden, der einen Motor 6 und ein Leistungsverzweigungsgetriebe 7 enthält. Diese kinematische Verbindung erfolgt über den Drehantrieb des Läufers 2, einen Kardantrieb 8 (Fig. 2) und ein Kettenrad 9, das mit dem zentralen Triebstockritzel 10 gekoppelt ist, welches gleichachsig mit dem Läufer 2 auf dem Rahmen 1 montiert ist.
Das zentrale Triebstockritzel 10 ist erfindungsgemäss drehbar auf dem Rahmen 1 montiert und weist mit dem gemeinsamen Maschinenantrieb eine unabhängige kinematische Verbindung auf, die zur Änderung der Drehgeschwindigkeit dieses Rades eingerichtet ist.
Die unabhängige kinematische Verbindung des zentralen Triebstockritzels 10 mit dem gemeinsamen Maschinenantrieb erfolgt über einen Kettentrieb, dessen angetriebenes Kettenrad 11 (Fig. 1) starr auf diesem Triebstockritzel, das Treibkettenrad 12 aber auf der Ausgangswelle 13 des Wechselgetriebes A befestigt ist, dessen Eingangswelle 14 durch eine Schaltkupplung 15 mit einer der Ausgangswellen des Getriebes 7 verbunden wird.
Im angeführten Beispiel stellt das zentrale Triebstockritzel
10 gleichachsig angeordnete und starr miteinander durch Zapfen 16 verbundene Zargen dar, zwischen denen die Zapfenzähne 17 sitzen, die im Eingriff mit den Kettenrädern 9 stehen und eine Teilung aufweisen, die derjenigen dieser Kettenräder gleich ist.
Ein jeder Zapfenzahn 17 (Fig. 2) hat eine verschleissfe ste Büchse 18, die auf der Achse 19 sitzt, welche gegen axiale Verschiebungen in den Zargen befestigt ist.
Das angetriebene Kettenrad 11 besitzt einen Zahnkranz, der auf dem Aussendurchmesserumfang einer der Zargen (linke Zarge) des Ritzels 10 befestigt ist. Die andere Zarge (rechte Zarge) des Triebstockritzels 10 ist mittels Rollen 20 (Fig. 1) auf dem Rahmen 1 montiert.
Der Läufer 2 ist in Form von zwei Bandagen 21 und 22 ausgeführt, die durch einen Ring 23 miteinander verbunden ind in den auf dem Rahmen 1 montierten Tragrollen 24 und 15 gelagert sind.
Der Drehantrieb des Läufers 2 stellt einen Kettentrieb ar, dessen Treibkettenrad 26 mit der Ausgangswelle des Getriebes 7 verbunden ist, das angetriebene Kettenrad 27 aber wischen den Bandagen 21 und 22 sitzt und starr am Ring 23 befestigt wird. Die Bandagen 21 und 22 weisen Öffnungen zum Durchlass von Wellen 4 der Werkzeuge 3 bzw. von Wel [ en 28 der Kettenräder 9 auf. Die Wellen 4 und 28 sind mittels Kardantriebe 8 verbunden, die durch entsprechende, im getriebenen-Kettenrad 27 des Drehantriebs des Läufers 2 vorgesehene Öffnungen laufen.
Eine jede Welle 4 mit Werkzeug 3 hat eine unabhängige Vorrichtung 29, die eine elastische Berührung des Werkzeugs mit der zu bearbeitenden Oberfläche der Rohrleitung 5 si cherstellt.
Der Rahmen 1 weist zwei Fahrgestelle 30 und 31 auf, die auf der Aussenoberfläche der Rohrleitung 5 vom gemeinsamen Maschinenantrieb aus in Bewegung versetzt werden. Die kinematische Verbindung der Fahrgestelle 30 und 31 mit dem gemeinsamen Maschinenantrieb erfolgt durch Schaltkupplung 32, Wechselgetriebe B, Transmissionswellen 33 und 34, Kettentriebgruppe 35, 36 und 37 und Schneckengetriebe 38 und 39. Als Motor 6 wird ein Dieselmotor eingesetzt.
Der Betrieb der erfindungsgemässen selbstfahrenden Maschine verläuft in folgender Weise.
Der Dieselmotor 6 wird angeworfen. Dabei werden die Wellen des Leistungsverzweigungsgetriebes 7 angetrieben, von dem aus das Drehmoment auf den Maschinenläufer 2 und die Fahrgestelle 30 und 31 zur (in bezug auf die Rohrleitung 5) Längsbewegung der Maschine übertragen wird.
Das Rotieren des Läufers 2 erfolgt von einer der Ausgangswellen des Getriebes 7 aus über das Treibkettenrad 26, angetriebenes Kettenrad 27, das starr am Ring 23 befestigt ist, der seinerseits an den Bandagen 21 und 22 befestigt wird, die in den nur um ihre Achse laufenden Tragrollen 24 und 25 rotieren.
Mit dem Läufer 2 zusammen erfolgt die Drehung der Wellen 4 und 28 un die geometrische Achse 0-0 der Rohrleitung, welche Wellen durch Kardantriebe verbunden sind und auf denen die Putzwerkzeuge 3 bzw. Kettenräder 9 montiert sind.
Dabei umkreisen die Kettenräder 9 im Planetenlauf das zentrale Triebstockritzel 10 und versetzen die Putzwerkzeuge 3 um ihre eigenen Achsen in Drehung. In diesem Falle wird bei konstanter Drehgeschwindigkeit des Läufers eine unveränderliche Drehgeschwindigkeit der Putzwerkzeuge 3 um ihre eigenen Achsen und folglich auch der Reinigung erreicht.
Unter der Reinigungsgeschwindigkeit ist die Summe der Drehgeschwindigkeit der Werkzeuge um die Achse 0-0 der Rohrleitung 5, die vom Läufer 2 erzeugt wird, und die Drehgeschwindigkeit der Putzwerkzeuge 3 um ihre eigenen Achsen zu verstehen.
Zur Erzeugung der erforderlichen Reinigungsgeschwindigkeiten wird das Wechselgetriebe A eingeschaltet, dessen Eingangswelle 14 durch die Schaltkupplung 15 mit dem Leistungsverzweigungsgetriebe 7 verbunden ist, die Ausgangswelle 13 aber durch den Kettentrieb - Kettenräder 11 und 12 - mit dem Triebstockritzel 10 in Verbindung steht.
Dabei erfolgt die kinematische Verbindung des Motors 6 mit dem Triebstockritzel 10 und dem Läufer 2 in solcher Weise, dass eine gegenseitig entgegengesetzte Drehung der letzteren gesichert ist. In diesem Falle wird die Drehgeschwindigkeit eines jeden der Putzwerkzeuge 3 um ihre Achse mit der durch die Läuferrotierung erzeugten Geschwindigkeit addiert, wobei eine optimale Reinigungsgeschwindigkeit der Rohrleitungsoberfläche für die gegebenen Verhältnisse gewährleistet ist.
Wie bereits oben erwähnt wurde, ist allgemein bekannt, dass die bei konstanter Geschwindigkeit der Maschinenlängs bewegung die Reinigungsgeschwindigkeit die Güte der zu reinigenden Oberfläche bestimmt. Je höher die Reinigungsgeschwindigkeit sein soll, desto grösser muss die Anzahl der Durchgänge über jeden Punkt der Rohrleitungsoberfläche des Werkzeugs sein, damit eine grössere Möglichkeit für die vollständige Beseitigung aller Verschmutzungen an der Rohrleitung entsteht. Durch eine Änderung der Geschwindigkeit der Werkzeugeigenrotierung ändert sich in entsprechender Weise auch die Reinigungsgeschwindigkeit.
Maximale Reinigungsgeschwindigkeiten sollen angewandt werden, wenn auf der Rohrleitungsoberfläche Eiskrusten, verfrorener Boden und Schnee vorhanden sind. Erhöhte Reinigungsgeschwindigkeiten sind auch benötigt, wenn die Oberfläche für Dünnfilm-Isolationsüberzüge vorbereitet werden soll, und zwar zur Erzeugung einer erforderlichen Rauhigkeit der zu bearbeitenden Oberfläche und zur vollständigen Beseitigung von Rost und Zunder.
Manchmal ist es aber zweckmässig, bei einem guten Zustand der Rohrleitungsoberfläche beim Vorhandensein auf derselben nur einer dünnen Walzzunderschicht und bei mässigen Ansprüchen an die zum Belagauftragen vorbereitete Oberfläche die Reinigungsgeschwindigkeit zu vermindern; dabei wird das Wechselgetriebe A auf Rückwärtsgang geschaltet und dadurch das Triebstockritzel 10 in derselben Richtung wie der Läufer angetrieben, was eine Verminderung der Drehgeschwindigkeit der Werkzeuge 3 um ihre Achsen verursacht.
Kleinere Geschwindigkeiten der Reinigung verringern den Leistungsverbrauch des Dieselmotors und ermöglichen es, seine Lebensdauer zu verlängern.
Nachdem die optimale Reinigungsgeschwindigkeit gewählt und die Vorrichtung 29 zur Erzeugung der erforderlichen elastischen Berührung der Werkzeuge 3 mit der Rohrleitungsoberfläche eingestellt ist, wird der eine oder andere Gang des Wechselgetriebes B, das durch die Schaltkupplung 32 mit dem Getriebe 7 verbunden ist, eingeschaltet. Dabei wird das Drehmoment auf die Fahrgestelle 30 und 31 übertragen, die auf dem Rahmen montiert sind und die Längsbewegung der ganzen Maschine auf der Rohrleitung bewerkstelligen. Zum Verhindern eines Umkippens ist an der erfindungsgemässen Maschine, wie auch an den bekannten Maschinen vom selben Typ, ein (in der Zeichnung nicht dargestelltes) Stützrad vorgesehen, das auf dem Boden läuft und durch Zugstangen mit dem Rahmen 1 der Maschine verbunden ist.
Dadurch, dass an der erfindungsgemässen Maschine bei konstanter Läufergeschwindigkeit eine Regelung der Drehgeschwindigkeit der Putzwerkzeuge 3 um ihre Achsen gewährleistet ist, können als Putzwerkzeuge Schneidwerkzeuge mit praktisch radial angeordneten Drahtstücken 41 benutzt werden. Die Drahtstücke 41 sind einerends durch Seitenfian- sche 42 gegeneinander gepresst, wobei die inneren Enden bei einer Befestigungszone 43 befestigt sind. Die überstehenden Freienden der Drahtstücke 41 bilden eine gemeinsame als Rotationsfläche gestaltete Werkzeugschneidfläche 44. Das Verhältnis zwischen der Summe der Drahtstücken-Stirnflächen und der gesamten Schneidfläche des Werkzeugs beträgt 0,2 bis 0,9.
Dieses Verhältnis weist auf die Verteilungsdichte der Drähte 41 an der Werkzeugschneidfläche 44 hin, d. h. welchen Anteil der Gesamtoberfläche 44 die Enden der Drähtchen 41 einnehmen. Der vorbestimmte Koeffizient innerhalb des Bereiches von 0,2 bis 0,9 wird durch Änderung des Neigungswinkels a erzielt.
Durch den Einsatz von Werkzeugen solcher Art an der Maschine wird der Verwendungsbereich der Maschine erweitert, und ihre Betriebseigenschaften werden verbessert.