CN104552023B - 一种细长钢管管道内壁数控喷丸自动化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及喷丸表面处理技术领域，尤其涉及一种细长钢管管道内壁数控喷丸自动化系统；本发明的细长钢管管道内壁数控喷丸自动化系统，包括组合支架，运行小车、设置于所述组合支架内的喷丸系统、管道内壁喷枪组件、喷枪支撑机构、用于运行小车与喷枪支撑机构的移动导向的轨道系统、弹丸回收系统、弹丸分离系统、除尘系统；本发明的数控喷丸自动化系统，解决了管道内壁防腐前处理工艺酸洗处理工序过程中，所产生的酸洗液和水资源浪费，以及传统机械和人工喷砂处理对细长管道内壁处理效果不理想，劳动强度大等技术难题。

Description

一种细长钢管管道内壁数控喷丸自动化系统
技术领域
本发明涉及喷丸表面处理技术领域，尤其涉及一种细长钢管管道内壁数控喷丸自动化系统。
背景技术
喷丸处理是一种表面冷处理工艺，是减少零件疲劳破损断裂，提高管材在特殊使用条件下的抗应力腐蚀和抗疲劳性能，延长其使用寿命的有效方法之一。用喷丸进行表面处理，打击力大，处理效果明显，但对于喷丸强化处理细长钢管管道内壁的工艺，因其对工件喷丸处理时存在细长钢管管道内壁内孔径小，管道长(小于20米)，且有不同内径尺寸的工件要进行喷丸强化，因此，为了能达到这种特殊的喷丸强化处理工艺，迫切需要一种细长钢管管道内壁用数控自动喷丸机，在相关机械结构的设计和工艺的配合下，实现对细长钢管管道内壁进行数控自动喷丸的设备；而在此表面处理工艺中，喷丸介质的流量监测和控制是对喷丸工艺影响最为关键的因素之一，当然其流量的稳定性和连续性更为重要，特别是在喷丸加工零件时，对加工区域的连续加工性很重要。
目前，国内对喷丸，抛丸或喷砂设备在对介质的回收方面都采用机械式回收传统回收方式，用户需要修建一个深地坑用做防水层来装置机械，建设费用高，维修工作量及维修费用极大，在加工过程中产生大量的矽尘无法清除，严重影响操作工人的健康，并且环境污染和燥音污染相对较为明显。
发明内容
本发明的目的在于提供一种细长钢管管道内壁数控喷丸自动化系统，能够有效地改善管道内壁表面处理工艺的通用性能，提高整体表面处理的效率及喷枪装置的使用寿命。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种细长钢管管道内壁数控喷丸自动化系统，包括组合支架，还包括运行小车、设置于所述组合支架内的喷丸系统、管道内壁喷枪组件、喷枪支撑机构、用于运行小车与喷枪支撑机构的移动导向的轨道系统、弹丸回收系统、弹丸分离系统和除尘系统；所述运行小车设置于所述组合支架的底部，所述喷丸系统设置于所述运行小车的上端，所述弹丸分离系统设置于所述组合支架内的上部并与所述喷丸系统连接，所述轨道系统设置于所述运行小车的下端，所述喷枪支撑机构设置于延伸到所述组合支架的外部的所述轨道系统的上端，所述管道内壁喷枪组件固定在所述喷枪支撑机构上，所述除尘系统设置于组合支架的外部远离所述喷枪支撑机构的一侧；所述弹丸回收系统的上端与所述弹丸分离系统连接，其下端与所述除尘系统相连接。
其中，所述喷丸系统包括喷丸罐、磨料阀、手动球阀、气动球阀、料位仪、气压装置、安全阀和压力表；所述气压装置包括一压力气包，所述压力气包与所述喷丸罐连接，且压力气包上设置有若干个磨料阀和若干个进气阀；所述手动球阀设置于所述喷丸罐的下端且与所述磨料阀连接，所述气动球阀设置于所述喷丸罐的上端，所述料位仪设置于所述喷丸罐的侧壁外部；所述压力表设置于所述喷丸罐上端一侧，所述安全阀设置于所述喷丸罐上端另一侧。
其中，所述运行小车包括车架、轨道轮轴组合、驱动组件、齿轮、卷筒组件、设置于所述车架上端的固定喷枪架和若干喷枪夹块；所述轨道轮轴组合穿设于所述车架的内部，所述驱动组件固定在所述车架的一端，且在所述驱动组件的下端设置有所述齿轮；所述卷筒组件设置于所述车架的上端且处于远离所述驱动组件的一侧；所述固定喷枪架设置于所述车架的远离所述驱动组件一端，且其上设置有所述若干喷枪夹块。
其中，所述喷枪支撑机构包括若干支撑架、卷筒组件、高度调节器和若干V型轮；所述卷筒组件设置于所述若干支撑架的底板上端，且所述卷筒组件通过钢丝绳固定在带有发条弹簧的卷筒上；在所述若干支撑架的上端设置有所述高度调节器，且在所述高度调节器上套设有所述若干V型轮。
其中，所述管道内壁喷枪组件包括喷丸软管、过渡套、喷枪杆、喷枪头和管道内壁喷砂器；所述喷丸软管通过所述过渡套与所述喷枪杆连接，所述喷枪杆前端设置有所述喷枪头，所述管道内壁喷砂器设置于所述喷枪头的前端；所述管道内壁喷砂器端头设计为锥形喷头。
其中，所述弹丸回收系统包括收集输送链、接料斗和旋风分离器；所述旋风分离器设置于所述组合支架的上端，所述接料斗设置于所述组合支架下部外侧，所述收集输送链一端与所述旋风分离器的进料口连接，另一端与所述接料斗连接。
其中，所述除尘系统包括设置于所述除尘系统下部的滤芯除尘器、设置于所述滤芯除尘器上端的风机和设置于所述滤芯除尘器上端并罩设在所述风机的出风口上的消音罩。
其中，所述弹丸分离系统包括设置于所述组合支架内的所述振动筛和设置于所述组合支架内的储料斗；所述振动筛和设置于其上端的所述旋风分离器连接，且和设置于其下端的所述储料斗连接。
其中，所述驱动组件所使用的驱动电机为伺服电机，且驱动电机连接外部控制系统。
本发明的有益效果：
通过闭环的伺服控制系统，根据不同的喷丸工艺需要，调整和控制伺服驱动电机的转速，使内壁喷砂器按一定的工艺速度在管道内运行，再利用喷丸系统压送出的高速空气磨料混合流，喷射到管道内壁喷砂器的锥形喷头，使磨料导向形成锥形状扩散，从而喷射到管道内壁，以去除可见的油脂、污垢、氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物，达到清理管道内壁目的。使用管道内壁喷砂清理作为管道内壁清理的专用器具，是对压送式喷砂清理器的延伸和发展。管道内壁表面处理后清理等级可达Sa2.5级-Sa3级，可大大提高管道的防腐使用寿命，可处理管道内径不同的管子，管子长度一般小于20m。
本发明相比现有的普通的管道内壁数控喷丸自动化系统，具有以下几点工艺特性及优点:
有效解决了对于传统的管道内壁除锈清理方法，都存在的作业力度不受控制及作业面不受约束，除锈质量往往无法满足施工质量要求，为日后的生产埋下隐患的缺点，并针对传统的管道内壁酸洗处理除锈清理方法，降低处理成本，除锈质量均匀稳定。且降低环境污染、改善生产环境，减小对操作人员健康危害，同时保证除锈后能形成涂覆防腐保护层所需的表面粗糙度，从而提高了涂覆质量，延长管道使用寿命，能有效的减少清理处理时人工工作量和劳动强度。
管道内壁喷砂除锈清理方法，是以磨料的冲击和切削作用,使管道表面的机械性能得到了改善,管子的抗疲劳性提高,增加了管道表面和涂层之间的附着力,延长了涂膜的耐久性,也有利于涂料的流平和装饰,在清除掉表面的杂质、杂色及氧化层的同时,使介质表面粗化,减少基材表面的残余应力,提高基材表面硬度。
使用相同的喷射工艺参数控制，改变喷砂清理工艺为喷丸强化工艺，则可使设备能有一定的喷丸强化工艺一致性，使喷头能伸入加工孔内，同样这种工艺控制模式也适用于对孔内壁进行强化处理，可加工孔径为22-800mm，管道最长可达到20米，从而减少了其他机械加工工艺的难度，提高其可加工性能，且性价比较高。
为了满足对应的管道内壁处理工艺加工工件不同孔径，不同的加工长度，喷枪杆和管道内壁喷砂器会设计多种规格，用以满足不同尺寸孔径的表面处理加工，各连接部件结构相同，有很好的互换性，增加了整个装置的通用性，提高了生产效率。使设备结构紧凑，占地面积小，操作简单，生产效率高，采用喷枪倾斜移动形式，喷枪定位正确，不错位，工件倾斜定位，节约高度，刚性好，弹丸容易流出，采用多枪一罐连续式喷丸机，体积小，喷射力强大。
总体来说，本系统能够有效地改善管道内壁表面处理工艺的通用性能，提高整体表面处理的效率及喷枪装置的使用寿命，具备较高的实用性和创造性。
附图说明
图1是本发明的细长钢管管道内壁数控喷丸自动化系统的结构图。
图2是本发明的喷丸系统的结构图。
图3是本发明的运行小车的结构图。
图4是本发明的喷枪支撑机构的结构图。
图5是本发明的管道内壁喷枪组件的结构图。
图6是本发明的弹丸分离系统和弹丸回收系统的结构图。
1-喷丸系统；2-运行小车；3-管道内壁喷枪组件；4-喷枪支撑机构；5-轨道系统；6-弹丸回收系统；7-弹丸分离系统；8-除尘系统；9-组合支架；11-喷丸罐；12-磨料阀；13-手动球阀；14-气动球阀；15-料位仪；16-气压装置；17-安全阀；18-压力表；19-压力气包；20-进气阀；21-车架；22-轨道轮轴组合；23-驱动组件；24-齿轮；25-卷筒组件；26-固定喷枪架；27-喷枪夹块；28-支撑架；29-轨道轮组；30-高度调节器；31-V型轮；32-喷丸软管；33-过渡套；34-喷枪杆；35-喷枪头；36-管道内壁喷砂器；37-收集输送链；38-接料斗；39-旋风分离器；40-滤芯除尘器；41-风机；42-消音罩；43-振动筛；44-储料斗。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
结合图1至图6对本发明的细长钢管管道内壁数控喷丸自动化系统进行详细说明。
本发明的细长钢管管道内壁数控喷丸自动化系统，包括组合支架9，还包括运行小车2、设置于所述组合支架9内的喷丸系统1、管道内壁喷枪组件3、喷枪支撑机构4、用于运行小车2与喷枪支撑机构4的移动导向的轨道系统5、弹丸回收系统6、弹丸分离系统7、除尘系统8；所述运行小车2设置于所述组合支架9的底部，所述喷丸系统1设置于所述运行小车2的上端，所述弹丸分离系统7设置于所述组合支架9内的上部并与所述喷丸系统1连接，所述轨道系统5设置于所述运行小车2的下端，所述喷枪支撑机构4设置于延伸到所述组合支架9的外部的所述轨道系统5的上端，所述管道内壁喷枪组件3固定在所述喷枪支撑机构4上，所述除尘系统8设置于组合支架9的外部远离所述喷枪支撑机构4的一侧；所述弹丸回收系统6的上端与所述弹丸分离系统7连接，其下端与所述除尘系统8相连接。通过闭环的伺服控制系统，根据不同的喷丸工艺需要，调整和控制伺服驱动电机的转速，使内壁喷砂器按一定的工艺速度在管道内运行，再利用所述喷丸系统1压送出的高速空气磨料混合流，喷射到管道内壁喷砂器36的锥形喷头，使磨料导向形成锥形状扩散，从而喷射到管道内壁，以去除可见的油脂、污垢、氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物，达到清理管道内壁目的。使用管道内壁喷砂清理作为管道内壁清理的专用器具，是对压送式喷砂清理器的延伸和发展。管道内壁表面处理后清理等级可达Sa2.5级-Sa3级，可大大提高管道的防腐使用寿命，可处理管道内径不同的管子，管子长度一般小于20m。
所述喷丸系统1包括喷丸罐11、磨料阀12、手动球阀13、气动球阀14、料位仪15、气压装置16、安全阀17和压力表18；所述气压装置16包括一压力气包19，所述压力气包19与所述喷丸罐11连接，且压力气包19上设置有若干个磨料阀12和若干个进气阀20；所述手动球阀13设置于所述喷丸罐11的下端且与所述磨料阀12连接，所述气动球阀14设置于所述喷丸罐11的上端，所述料位仪15设置于所述喷丸罐11的侧壁外部；所述压力表18设置于所述喷丸罐11上端一侧，所述安全阀17设置于所述喷丸罐11上端另一侧。
所述运行小车2包括车架21、轨道轮轴组合22、驱动组件23、齿轮24、卷筒组件25、设置于所述车架21上端的固定喷枪架26和若干喷枪夹块27；所述轨道轮轴组合22穿设于所述车架21的内部，所述驱动组件23固定在所述车架21的一端，且在所述驱动组件23的下端设置有所述齿轮24；所述卷筒组件25设置于所述车架21的上端且处于远离所述驱动组件23的一侧；所述固定喷枪架26设置于所述车架21的远离所述驱动组件23一端，且其上设置有所述若干喷枪夹块27。
所述喷枪支撑机构4包括若干支撑架28、轨道轮组29、高度调节器30和若干V型轮31；所述轨道轮组29设置于所述若干支撑架28的底板上端，且所述轨道轮组29通过钢丝绳固定在带有发条弹簧的卷筒上；在所述若干支撑架28的上端设置有所述高度调节器30，且在所述高度调节器30上套设有所述若干V型轮31。
所述管道内壁喷枪组件3包括喷丸软管32、过渡套33、喷枪杆34、喷枪头35和管道内壁喷砂器36；所述喷丸软管32通过所述过渡套33与所述喷枪杆34连接，所述喷枪杆34前端设置有所述喷枪头35，所述管道内壁喷砂器36设置于所述喷枪头35的前端；所述管道内壁喷砂器36端头设计为锥形喷头。
所述弹丸回收系统6包括收集输送链37、接料斗38和旋风分离器39；所述旋风分离器39设置于所述组合支架9的上端，所述接料斗38设置于所述组合支架9下部外侧，所述收集输送链37一端与所述旋风分离器39的进料口连接，另一端与所述接料斗38连接。
所述除尘系统8包括设置于所述除尘系统8下部的滤芯除尘器40、设置于所述滤芯除尘器40上端的风机41和设置于所述滤芯除尘器40上端并罩设在所述风机41的出风口上的消音罩42。
所述弹丸分离系统7包括设置于所述组合支架9内的所述振动筛43和设置于所述组合支架9内的储料斗44；所述振动筛43和设置于其上端的所述旋风分离器39连接，且和设置于其下端的所述储料斗44连接。
所述驱动组件23所使用的驱动电机为伺服电机，且驱动电机连接外部控制系统。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (6)

1.一种细长钢管管道内壁数控喷丸自动化系统，包括组合支架(9)，其特征在于：还包括运行小车(2)、设置于所述组合支架(9)内的喷丸系统(1)、管道内壁喷枪组件(3)、喷枪支撑机构(4)、用于运行小车(2)与喷枪支撑机构(4)的移动导向的轨道系统(5)、弹丸回收系统(6)、弹丸分离系统(7)和除尘系统(8)；所述运行小车(2)设置于所述组合支架(9)的底部，所述喷丸系统(1)设置于所述运行小车(2)的上端，所述弹丸分离系统(7)设置于所述组合支架(9)内的上部并与所述喷丸系统(1)连接，所述轨道系统(5)设置于所述运行小车(2)的下端，所述喷枪支撑机构(4)设置于延伸到所述组合支架(9)的外部的所述轨道系统(5)的上端，所述管道内壁喷枪组件(3)固定在所述喷枪支撑机构(4)上，所述除尘系统(8)设置于组合支架(9)的外部远离所述喷枪支撑机构(4)的一侧；所述弹丸回收系统(6)的上端与所述弹丸分离系统(7)连接，其下端与所述除尘系统(8)相连接；
所述运行小车(2)包括车架(21)、轨道轮轴组合(22)、驱动组件(23)、齿轮(24)、卷筒组件(25)、设置于所述车架(21)上端的固定喷枪架(26)和若干喷枪夹块(27)；所述轨道轮轴组合(22)穿设于所述车架(21)的内部，所述驱动组件(23)固定在所述车架(21)的一端，且在所述驱动组件(23)的下端设置有所述齿轮(24)；所述卷筒组件(25)设置于所述车架(21)的上端且处于远离所述驱动组件(23)的一侧；所述固定喷枪架(26)设置于所述车架(21)的远离所述驱动组件(23)一端，且其上设置有所述若干喷枪夹块(27)
所述喷丸系统(1)包括喷丸罐(11)、磨料阀(12)、手动球阀(13)、气动球阀(14)、料位仪(15)、气压装置(16)、安全阀(17)和压力表(18)；所述气压装置(16)包括一压力气包(19)，所述压力气包(19)与所述喷丸罐(11)连接，且压力气包(19)上设置有若干个磨料阀(12)和若干个进气阀(20)；所述手动球阀(13)设置于所述喷丸罐(11)的下端且与所述磨料阀(12)连接，所述气动球阀(14)设置于所述喷丸罐(11)的上端，所述料位仪(15)设置于所述喷丸罐(11)的侧壁外部；所述压力表(18)设置于所述喷丸罐(11)上端一侧，所述安全阀(17)设置于所述喷丸罐(11)上端另一侧；
所述喷枪支撑机构(4)包括若干支撑架(28)、轨道轮组(29)、高度调节器(30)和若干V型轮(31)；所述轨道轮组(29)设置于所述若干支撑架(28)的底板上端，且所述轨道轮组(29)通过钢丝绳固定在带有发条弹簧的卷筒上；在所述若干支撑架(28)的上端设置有所述高度调节器(30)，且在所述高度调节器(30)上套设有所述若干V型轮(31)。
2.根据权利要求1所述的一种细长钢管管道内壁数控喷丸自动化系统，其特征在于：所述管道内壁喷枪组件(3)包括喷丸软管(32)、过渡套(33)、喷枪杆(34)、喷枪头(35)和管道内壁喷砂器(36)；所述喷丸软管(32)通过所述过渡套(33)与所述喷枪杆(34)连接，所述喷枪杆(34)前端设置有所述喷枪头(35)，所述管道内壁喷砂器(36)设置于所述喷枪头(35)的前端；所述管道内壁喷砂器(36)端头设计为锥形喷头。
3.根据权利要求1所述的一种细长钢管管道内壁数控喷丸自动化系统，其特征在于：所述弹丸回收系统(6)包括收集输送链(37)、接料斗(38)和旋风分离器(39)；所述旋风分离器(39)设置于所述组合支架(9)的上端，所述接料斗(38)设置于所述组合支架(9)下部外侧，所述收集输送链(37)一端与所述旋风分离器(39)的进料口连接，另一端与所述接料斗(38)连接。
4.根据权利要求1所述的一种细长钢管管道内壁数控喷丸自动化系统，其特征在于：所述除尘系统(8)包括设置于所述除尘系统(8)下部的滤芯除尘器(40)、设置于所述滤芯除尘器(40)上端的风机(41)和设置于所述滤芯除尘器(40)上端并罩设在所述风机(41)的出风口上的消音罩(42)。
5.根据权利要求3所述的一种细长钢管管道内壁数控喷丸自动化系统，其特征在于：所述弹丸分离系统(7)包括设置于所述组合支架(9)内的振动筛(43)和设置于所述组合支架(9)内的储料斗(44)；所述振动筛(43)和设置于其上端的所述旋风分离器(39)连接，且和设置于其下端的所述储料斗(44)连接。
6.根据权利要求1所述的一种细长钢管管道内壁数控喷丸自动化系统，其特征在于：所述驱动组件(23)所使用的驱动电机为伺服电机，且驱动电机连接外部的伺服数控控制系统。
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