CN109079636A - 大直径架空管道高空除锈装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种大直径架空管道高空除锈装置，品字型布置的三台磨光机，它们通过固定支架与压紧支柱连接，压紧支柱顶端与横杆一端固接；横杆另一端与爬行装置固接；爬行装置包括机壳，机壳内部装有驱动电机，爬行装置前进方向与管道的切线的角度大于0°，本大直径架空管道高空除锈装置的施工方法：在管道支架上安装手拉葫芦，将除锈装置吊装到操作平台；固定磨光机打磨宽度，根据磨光宽度、管道直径D、导程H计算本次打磨需要爬行的圈数，管道之缠绕相应圈数的导线；一名操作员站于左侧支架上摆放打磨装置，另一名操作员站于右侧支架上拉拽电缆，防止电缆相互缠绕，本发明不需要支护脚手架，两个人即可完成管道除锈，节省劳力。

Description

大直径架空管道高空除锈装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及金属管道除锈技术领域，具体地说，涉及一种大直径管道磁力爬行除锈装置及施工方法。

背景技术

金属管道作为管道当中的一类，因其自身的材质的因素的影响，导致金属管道尤其是普通碳钢管道很容易受空气中氧气的氧化，同时受到水汽的作用而产生的大量的锈蚀，管道在防腐前必须保证管道外壁的洁净，其除锈等级一般要求达到Sa2或St3，以避免锈蚀影响管道的防腐质量。如不清理管道外壁的锈蚀，容易造成防腐层起皮、脱落、甚至导致管道严重锈蚀，降低管道强度，导致事故的发生。因此，对于大直径的金属管道锈蚀进行打磨除锈的工作很是必要。

在工业金属管道安装过程中，受到现场条件制约，极端情况下，需要把管道先安装和焊接，然后才能进行管道的除锈及防腐工作。现有技术中，管道先安装和焊接，然后才能进行管道的除锈及防腐工作。传统的工作方式在正式进行管道打磨前需搭设大量脚手架，工期长、成本高。尤其是大直径架空管道，支架间距大、表面积大、架空高度高，更具有较大的危险性。

发明内容

本发明为解决现有技术中进行大直径管道除锈工作必须搭设脚手架，参与人员多，工作量大的缺点。

为解决上述技术问题本发明提供一种大直径架空管道高空除锈装置，其具体技术方案是：

一种大直径架空管道高空除锈装置，品字型布置的三台轴向磨光机，它们通过固定支架与压紧支柱连接，压紧支柱顶端与横杆一端固接；横杆另一端与爬行装置固接；所述爬行装置包括机壳，机壳内部装有驱动电机，机壳底部设有磁力爬行器，磁力爬行器的前进方向与管道的切线的角度大于0°。

此方案特别适应于野外大直径金属内管除锈环境的工作，除锈装置能在管道上螺旋式爬行，自动打磨，打磨装置一个打磨头位置固定，另两个打磨头可以调整位置，实现调节单路打磨的宽度。本装置使用过程中不需要调整行走方向，不需要实时管道打磨力度。使用时方便快捷，降低了安全措施投入。

优选的，所述磁力爬行器包括四个上永磁轮，永磁轮与管道接触面设计为倾角λ，该倾角式中：H代表导程，是爬行装置沿轴向上升需要的高度；D代表管道外径。

优选的，其中三台轴向磨光机中第一磨光机通过第一固定支架与压紧支柱导轨固接；第二磨光机和第三磨光机通过第二固定支架与压紧支柱导轨连接，所述第二固定支架上设有长条调节孔，所述第二磨光机、第三磨光机延调节孔变动位置。

优选的，所述压紧支柱由内柱和外柱组成，其内柱能够在外柱中伸缩，其外柱管壁上设有定位螺栓锁定内柱位置。

对于上述方案的进一步改进，爬行装置机壳外部设有除尘灰仓，除尘灰仓下装有除尘风机；所述品字型布置的三台轴向磨光机的打磨头装配有除尘罩，除尘罩通过吸尘管与除尘灰仓相通；所述驱动电机分别与除尘风机和轴向磨光机电连接。

优先的，所述除尘灰仓与除尘风机连接处设有过滤网。

优选的，所述压紧支柱为中空结构、横杆为中空结构，压紧支柱和横杆作为吸尘管使用。

本大直径架空管道高空除锈装置的施工方法：

1)操作人员站于管道支架之上，管道支架上架设临时操作平台或者吊笼，平台四周设置安全绳，操作人员佩戴安全带；

2)在管道支架上安装手拉葫芦，将除锈装置吊装到操作平台，吊装时应吊装除锈装置的吊耳而不能捆绑横梁；

3)使用前，固定第二磨光机和第三磨光机的位置，根据两磨光机间距、管道直径D、导程H计算本次打磨需要爬行的圈数，提前将导线缠绕于管道之上；

4)使用时，一名操作工站于左侧支架上摆放打磨装置，另一名操作工站于右侧支架上拉拽电缆，防止电缆相互缠绕。

本方法不需要支护脚手架，两个人即可完成管道除锈，能够将众多的工人从具有潜在危险的工作环境中解放出来，能够有效的完成大直径架空管道高空除锈作业，保证了施工的安全性、经济性、环保性。

附图说明

图1磨光机结构图；

图2为磨光机结构正面图；

图3为磨光机结构立体图；

图4为爬行装置示意图；

图5为永磁轮结构示意图；

图6为本发明整体图；

图中：磨光机1、抱箍2、紧固螺栓3、第一固定支架4、第二固定支架5、压紧支柱6、内柱7、横杆8、调节孔9、机壳10、永磁轮11、除尘灰仓12、过滤网13、除尘罩14、除尘管道15。

具体实施方式

下面对本发明方案进行详细说明：

1.除锈装置的设计

如图1所示，除锈装置采用三台轴向磨光机1成品字形布置，磨光机规格为Φ150，可以根据情况选用不同规格的碗刷，如Φ150、Φ125、Φ100等。磨光机机头布置如下：

磨光机1通过抱箍2和紧固螺栓3安装在固定支架上，固定支架与压紧支柱固接。抱箍、紧固螺栓根据磨光机的直径选用不同的规格。

如图2、3所示，三台轴向磨光机中，第一磨光机通过第一固定支架4与压紧支柱6固接；第二磨光机和第三磨光机通过第二固定支架5与压紧支柱6连接，所述第二固定支架5上设有长条调节孔9，用于固定第二磨光机、第三磨光机的紧固螺栓3安装在调节孔9内，使所述第二磨光机、第三磨光机沿调节孔9变动位置。第二磨光机和第三磨光机的间距是本装置的打磨宽度，第一磨光机的打磨宽度应当与第二磨光机、第三磨光机的打磨宽度“接壤”。此描述中的第一磨光机、第二磨光机、第三磨光机是相同的结构，此部分说明仅为方便描述将它们分别编号。

2.管道磁力爬行器的设计

如图4所示，本发明设计了爬行装置，它包括机壳10，机壳10内部装有驱动电机，机壳10底部设有磁力爬行器。大直径架空管道安装完毕后，管道已经固定，要完成管道的除锈工作，需要使除锈设备环绕管道进行圆柱螺旋曲线运动。若将管道磁力爬行器倾斜于管道的轴线放置，则磁力爬行器的永磁轮与管道不能有效贴合，磁力减弱，不利于磁力爬行器的安全运行。而为了实现管道磁力爬行器的圆柱螺旋曲线运动，则必须使磁力爬行器的前进方向能够与管道的切线的角度大于0°。

因此，要使力爬行器的前进方向与管道的切线的角度大于0°，具体做法可以是：设计在机壳底部设计四个永磁轮11，将永磁轮11设计出一定的倾角λ，如图5所示。

永磁轮角度λ根据圆柱螺旋曲线运动的公式可以试算：

式中：H为导程，是本装置沿轴向旋转一周上升的高度称。本设计中Hmax为除锈设备的最大的除锈宽度，为保证除锈宽度，本设计采用Φ150磨光机，Hmax取410mm；

D为要打磨的大直径管道外径。

导程最大不能超过除锈宽度，为保证除锈效果，本发明通过一个实例对永磁轮倾角λ的确定具体说明：

我单位常用的大直径管道外径基本为Φ1620、Φ1620、Φ1820、Φ2020、Φ2220、Φ2420、Φ2620、Φ2820进行试算，结果如下：

导程(除锈宽度)H＝πD*tanλ，角度越大则除锈宽度越大，但是受设备影响，Hmax只能取410mm。因此，为保证除锈效果，综合考虑除锈效率，取磁轮角度为2.65°。导程(除锈宽度)H的使用范围如下表：

由此，将磁轮角度设计成2.65°，导程最大为0.409，此值小于0.41，可以满足设备要求。

3.除尘装置的设计

为满足施工过程中的环保要求，对上述装置进行进一步改进，增设有由除尘系统由除尘罩14、除尘管道15、除尘风机组成的除尘装置。具体参考图6：爬行装置机壳10外部设有除尘灰仓12，除尘灰仓12下装有除尘风机和除尘电机；所述品字型布置的三台轴向磨光机1的打磨头装配有除尘罩14，除尘罩14通过吸尘管15与除尘灰仓12相通。

除尘罩14制作时，应尽量严密，接缝位置可以采用密封胶进行适当密封，以减少漏气量，降低罩内压力，提升除尘效率。

另外，除尘灰仓12与除尘风机连接处设有过滤网13。

除锈装置使用压紧支柱6固定磨光机1，使其产生对作业面的压力，完成除锈操作。上述除锈装置在打磨时，爬行装置安装在大直径管道上，由于实现爬行装置与磨光机连接的压紧支柱6和横杆8都是整体结构，磨光机1相对管道壁的压力是固定的。打磨过程中保持恒定的打磨力。

本发明在设计时曾尝试在压紧支柱中设计弹簧，以期能使打磨头根据管道壁不同的锈蚀情况调节打磨力，但在实际使用中，本装置是在管道上螺旋式爬行的，当磨光机处于管道下方时，由于弹簧的结构磨光机自重会使打磨头脱离管道表面，达不到压力调整的目的。

而对于不同的锈时情况，同一打磨力显然不能都达到最优的打磨效果，为解决这一问题，对本装置再次改进：所述压紧支柱6由内柱7和外柱组成，其内柱7能够在外柱中伸缩，其外柱管壁上设有定位螺栓锁定内柱位置。

当然也可以为本装置安装智能控制系统，实现打磨力自动调整。该智能控制系统应当包括重力分辨系统、锈蚀监测系统和打磨检测系统。

本发明对压紧支柱和横杆进行简单变形，扩展其功能：压紧支柱6为中空结构、横杆8为中空结构，压紧支柱6和横杆8作为吸尘管15的一部分使用。

本设备适用环境是大直径架空管道安装完毕后，管道支架之间无管道附件、管道间距大于500mm时。

本发明的爬行装置不限于附图中所示形状，只要包括了本发明所述的各部件都落入本申请要求保护的范围。本发明所述永磁轮11不限于如图所示的直接安装在壳体底部轴上，也可以是通过机械支脚安装在爬行装置上，机械支脚可通过管道的直径调节跨度，还可以通过智能控制系统根据本装置的重力状态自动调整永磁轮在管道上的接触力。

本大直径架空管道高空除锈装置的施工方法：

5)操作人员站于管道支架之上，管道支架上架设临时操作平台或者吊笼，平台四周设置安全绳，操作人员佩戴安全带；

6)在管道支架上安装手拉葫芦，将除锈装置吊装到操作平台，吊装时应吊装除锈装置的吊耳而不能捆绑横梁；

7)使用前，固定第二磨光机和第三磨光机的位置，根据两磨光机间距、管道直径D、导程H计算本次打磨需要爬行的圈数，提前将导线缠绕于管道之上；

8)使用时，一名操作工站于左侧支架上摆放打磨装置，另一名操作工站于右侧支架上拉拽电缆，防止电缆相互缠绕。

本发明有益效果：本发明结构简单，产品重量较轻(约35kg)，除锈效率较高，尤其适用于DN2800以下的管道。使用时方便快捷，降低了安全措施投入，经济环保，安全安全事故发生的可能性，能够有效的完成大直径架空管道高空除锈作业，保证了施工的安全性、经济性、环保性。

Claims (8)

1.一种大直径架空管道高空除锈装置，其特征是：品字型布置的三台轴向磨光机，它们通过固定支架与压紧支柱连接，压紧支柱顶端与横杆一端固接；横杆另一端与爬行装置固接；所述爬行装置包括机壳，机壳内部装有驱动电机，机壳底部设有磁力爬行器，磁力爬行器的前进方向与管道的切线的角度大于0°。

2.如权利要求1所述大直径架空管道高空除锈装置，其特征是：所述磁力爬行器包括四个上永磁轮，永磁轮与管道接触面设计为倾角λ，该倾角式中：H代表导程，是爬行装置沿轴向上升需要的高度；D代表管道外径。

3.如权利要求1所述大直径架空管道高空除锈装置，其特征是：其中三台轴向磨光机中第一磨光机通过第一固定支架与压紧支柱导轨固接；第二磨光机和第三磨光机通过第二固定支架与压紧支柱导轨连接，所述第二固定支架上设有长条调节孔，所述第二磨光机、第三磨光机延调节孔变动位置。

4.如权利要求1所述大直径架空管道高空除锈装置，其特征是：所述压紧支柱由内柱和外柱组成，其内柱能够在外柱中伸缩，其外柱管壁上设有定位螺栓锁定内柱位置。

5.如权利要求1所述大直径架空管道高空除锈装置，其特征是：爬行装置机壳外部设有除尘灰仓，除尘灰仓下装有除尘风机；所述品字型布置的三台轴向磨光机的打磨头装配有除尘罩，除尘罩通过吸尘管与除尘灰仓相通；所述驱动电机分别与除尘风机和轴向磨光机电连接。

6.如权利要求5所述大直径架空管道高空除锈装置，其特征是：所述除尘灰仓与除尘风机连接处设有过滤网。

7.如权利要求5所述大直径架空管道高空除锈装置，其特征是：压紧支柱为中空结构、横杆为中空结构，压紧支柱和横杆作为吸尘管的一部分使用。

8.大直径架空管道高空除锈装置的施工方法，按下列步骤进行操作：

1)操作人员站于管道支架之上，管道支架上架设临时操作平台或者吊笼，平台四周设置安全绳，操作人员佩戴安全带；

2)在管道支架上安装手拉葫芦，将除锈装置吊装到操作平台，吊装时应吊装除锈装置的吊耳而不能捆绑横梁；

3)使用前，固定第二磨光机和第三磨光机的位置，根据两磨光机间距、管道直径D、导程H计算本次打磨需要爬行的圈数，提前将导线缠绕于管道之上；

4)使用时，一名操作工站于左侧支架上摆放打磨装置，另一名操作工站于右侧支架上拉拽电缆，防止电缆相互缠绕。