CN203875735U - 一种大直径弯管内壁自动抛光装置 - Google Patents

Abstract

一种大直径弯管内壁自动抛光装置，包括：控制盒、抛光旋转机构、弯曲行走机构；弯曲行走机构包括回转中心、回转臂、驱动杆和行走车体；在驱动力作用下，回转臂以回转中心为圆心、并通过驱动杆驱动行走车体在待抛光的弯管内运动，或，在驱动力作用下，驱动行走车体、并通过驱动杆带动回转臂以回转中心为圆心运动；抛光旋转机构包括旋转架，以及设于旋转架的辐臂的抛光行星轮，在另一驱动力作用下，旋转架旋转并带动抛光行星轮旋转，同时抛光行星轮在摩擦力的作用下自转。本申请能实现对大直径弯管内壁进行自动抛光，且抛光效率高，结构简单，操作方便，便于制造及工业上大规模的普及与应用，有效解决了大直径弯管内壁表面三维曲面空间的抛光问题。

Description

一种大直径弯管内壁自动抛光装置

技术领域

本申请涉及石油化工设备领域中环管反应器专用抛光技术领域，特别涉及一种专门用于伸入环管反应器的大弯管内，对环管反应器的大弯管的内壁表面进行自动抛光的大直径弯管内壁自动抛光装置，尤其适用于石油化工领域中聚丙烯环管反应器或聚乙烯环管反应器所使用的弯管内壁自动抛光装置。

背景技术

环管反应器是聚丙烯或聚丙烯特种塑料专用料的主要生产设备，聚丙烯或聚乙烯塑料原料用途极其广泛，广泛应用于家电、家具、玩具等日常用品，以及汽车、飞机等工业零部件上。1995年以前环管反应器均需国外进口，目前，该设备已实现了国产化，设备市场极其广阔。

通常的环管反应器，包括根据产能大小设置的若干条直套管、以及连接直套管的大弯头，直套管包括内管和外管，大弯头的端部与内管的端部依次串联连接，连成用于反应物料的输送及反应的连通流道，环管反应器是立式设备，设备在-40℃低温和150℃高温、3.5MPa中压和真空工况下长周期运行，内管介质为丙烯料浆，易燃易爆。由于丙烯料浆在环管内进行聚合反应时一直处于流动状态，故对表面粗糙度要求较高，以防止物料粘壁产生聚爆，环管内壁的设计粗糙度需满足≤Ra2.5μm。

申请人于2012年4月1日提出了“一种环管反应器内管自动抛光装置”，其授权公告日为2014年2月19日，专利号为ZL 201210095652.9，该自动抛光装置只解决了环管反应器的内管内表面的自动抛光问题。

然而，对于环管反应器的大弯管而言，由于大弯管是一个三维立体空间结构，其简图如图1所示，目前弯管的规格有两种，一种弯管规格为φ609.6×16mm，中心距为A4200±5mm，高度为H2333±5mm，总重量约2.5t；另一种弯管规格为φ711×21mm。业内，为保证抛光效果，需要进行多次抛光，入库前检验需初抛光、平衡制造工艺需要粗抛光、满足设备工艺要求需要精抛光，一直以来，本行业内采用的抛光方法是通过操作者躺下手持磨光机爬进大弯管内进行人工抛光，存在以下缺陷：（1）劳动强度大；（2）由于大弯管内空间窄小，使得操作不方便、工作效率低，而且照明困难不安全；（3）大弯管内锈尘飞扬、工作环境不卫生；（4）抛光过程中操作者的手臂受振动容易疲倦，如果握不稳抛光机容易发生伤害事故，而且手工用力不均将会导致抛光质量不佳，需要反复多次才能满足要求。

现有技术中，张铜钢等研发了一种“弯管内表面的抛光处理方法”，其对弯管的内表面特别是直径较小的细长弯管内表面的加工，普通工具很难介入，难以实现自动化，弯管内部看不见，及时手工作业也很难完成，针对这一加工难题，其技术方案为利用磁力线可以穿透非磁性材料的特性，采用磁研磨法对非磁性材料弯管内表面的精密加工，不需要专用的设备即可完成复杂形状内表面的光整镜面加工，通过实验已取得很好的加工效果。上述技术方案是针对医疗器械、航天产业等领域中所出现的高精密管件，主要针对普通工具很难介入的直径较小的细长弯管的抛光，而且磁研磨法的成本较高，同时仅处于实验室阶段，无法满足工业上的大面积普及与推广。

因此，亟需研发一种适合工业上且便于市场上大面积普及推广的针对环管反应器大直径弯管的内壁进行自动抛光的装置就显得尤为重要。

发明内容

本申请的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种大直径弯管内壁自动抛光装置，该装置能对大直径弯管内壁进行自动抛光，且抛光效率高，结构简单，操作方便，便于制造及工业上大规模的普及与应用，有效解决了大直径弯管内壁表面三维曲面空间的抛光问题。

本申请的目的通过以下技术方案实现：

提供了一种大直径弯管内壁自动抛光装置，包括：控制盒、抛光旋转机构，以及弯曲行走机构；

所述弯曲行走机构包括回转中心、回转臂、驱动杆和行走车体；在驱动力的作用下，所述回转臂以所述回转中心为圆心、并通过所述驱动杆驱动所述行走车体在待抛光的弯管内运动，或者，在驱动力的作用下，驱动所述行走车体、并通过所述驱动杆带动所述回转臂以所述回转中心为圆心运动；

所述抛光旋转机构包括旋转架，以及设置于所述旋转架的辐臂的抛光行星轮，在另一驱动力的作用下，所述旋转架旋转并带动所述抛光行星轮旋转，同时所述抛光行星轮在摩擦力的作用下自转。

其中，所述行走车体的底部设置有主动行走轮和以所述主动行走轮为中心设置的被动行走轮，所述回转臂的一端部与所述回转中心转动连接，所述回转臂的另一端部与所述驱动杆的一端部连接，所述驱动杆的另一端部与所述行走车体连接。 

其中，所述弯曲行走机构还包括弯曲行走驱动电机、减速齿轮以及蜗轮蜗杆传动机构，所述弯曲行走驱动电机的输出端与所述减速齿轮的输入端连接，所述减速齿轮的输出端与所述蜗轮蜗杆传动机构的输入端连接，所述蜗轮蜗杆传动机构的输出端与所述主动行走轮驱动连接。

其中，所述行走车体设置有弹性压紧轮，所述弹性压紧轮与所述抛光行星轮成对设置、且所述弹性压紧轮设置于所述抛光行星轮的旋转圆的直径的对称位置。

其中，所述行走车体的顶部设置有用于压紧所述被动行走轮的调紧弹簧。

其中，所述回转臂包括套接的第一回转杆体和第二回转杆体。

其中，所述行走车体的后端设置有用于对精抛光表面进行涂覆保护层的涂覆装置。

其中，所述行走车体设置有冷风管，所述冷风管的风口朝向所述抛光旋转机构。

其中，所述行走车体设置有抛光质量远程观察系统和照明系统。

其中，所述大直径弯管内壁自动抛光装置还包括支承平台，所述回转中心和所述回转臂设置于所述支承平台，待抛光的弯管放置于所述支承平台。

本申请的有益效果：本申请通过设置抛光旋转机构以及弯曲行走机构；其中，弯曲行走机构包括回转中心、回转臂、驱动杆和行走车体；在驱动力的作用下，所述回转臂以所述回转中心为圆心、并通过所述驱动杆驱动所述行走车体在待抛光的弯管内运动，或者，在驱动力的作用下，驱动所述行走车体、并通过所述驱动杆带动所述回转臂以所述回转中心为圆心运动；抛光旋转机构包括旋转架，以及设置于所述旋转架的辐臂的抛光行星轮，在另一驱动力的作用下，所述旋转架旋转并带动所述抛光行星轮旋转，同时所述抛光行星轮在摩擦力的作用下自转。该装置设计结构简单，巧妙，抛光适应能力强，能对多种规格的大直径弯管进行自动抛光，不仅抛光效果好，而且有效解决了大直径弯管内壁表面三维曲面空间的抛光问题，同时还解决了现有技术中的多个技术难题，便于制造及工业上大规模的普及与应用。

附图说明

利用附图对申请作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本申请的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是现有技术中环管反应器的大直径弯管的结构示意图。

图2是本申请的一种大直径弯管内壁自动抛光装置的实施例1的结构示意图。

图3是本申请的一种大直径弯管内壁自动抛光装置的实施例1的局部结构示意图。

图4是本申请的一种大直径弯管内壁自动抛光装置的实施例2的结构示意图。

在图1至图4中包括有：

1——大直径弯管，2——支承平台，3——行走车体，4——抛光旋转机构，5——控制盒，6——控制线，

7——被动行走轮，8——辐臂，9、10、11——抛光行星轮，12——弹性压紧轮，13——抛光机电动机，14——旋转架，15——减速箱，16——主动行走轮，

17——驱动杆，18——回转臂，19——回转马达，

φ——截面外直径，R——弯曲半径，O——回转中心。

实施方式

结合以下实施例对本申请作进一步描述。

需要说明的是，本申请是针对图1中的大直径弯管1内壁进行自动抛光的，其中大直径弯管1的弯曲半径为R，截面外直径为φ。

实施例1

本申请的一种大直径弯管内壁自动抛光装置的具体实施方式之一，参考图2和图3所示，包括：控制盒5、抛光旋转机构4，以及弯曲行走机构。

所述弯曲行走机构包括回转中心O、回转臂18、驱动杆17和行走车体3；驱动杆17选择刚性的驱动杆17，在驱动力的作用下，驱动所述行走车体3、并通过所述驱动杆17带动所述回转臂18以所述回转中心O为圆心运动。具体的，所述弯曲行走机构还包括弯曲行走驱动电机、减速齿轮以及蜗轮蜗杆传动机构，所述弯曲行走驱动电机的输出端与所述减速齿轮的输入端连接，所述减速齿轮的输出端与所述蜗轮蜗杆传动机构的输入端连接，所述蜗轮蜗杆传动机构的输出端与所述主动行走轮16驱动连接。上述减速齿轮，以及蜗轮蜗杆传动机构，这些精密的传动机构被封闭在一个减速箱15内加以润滑和保护。

上述的驱动力可以直接由弯曲行走驱动电机产生，该弯曲行走驱动电机安装在行走车体3上，由行走车体3通过驱动杆17带动回转臂18转动。由电力驱动可保持平稳可调，避免人工推进因疲劳和力量变化带来的不稳定，保持抛光均匀，同时通过回转臂18和驱动杆17能够很好地限定了行走车体3的径向自由度，降低了行走车体3振动的可能性。行走车体3既可以是前进式抛光，也可以是后退式抛光，本技术方案中选择行走车体3为前进式抛光，主要因为本申请人还会创新性地在大直径弯管1的出口端安装封闭的抽风除尘系统，安装此抽风除尘系统后，在大直径弯管1的进口端抛光时肉眼就可以判断效果以便及时调整参数，避免从弯管的出口端抛光时通过远程观察系统判断带来的误差。

所述抛光旋转机构4包括旋转架14，以及设置于所述旋转架14的辐臂8的抛光行星轮，在另一驱动力的作用下，所述旋转架14旋转并带动所述抛光行星轮旋转，同时所述抛光行星轮在摩擦力的作用下自转。可以选择抛光机电动机13作为另一驱动力，在抛光机电动机13的作用下，经带轮调速传动使旋转架14旋转后带动其辐臂8上的多个抛光行星轮9、10、11高速旋转，优选的技术方案中，抛光行星轮9、10、11设置为三个，且在旋转圆周上呈等距离分布设置。当然抛光行星轮的数量与大直径弯头截面直径大小有关，也与抛光行星轮自身的直径大小有关，相对于目前聚丙烯环管反应器或聚乙烯环管反应器结构而言，三个抛光行星轮9、10、11最合适，可保证抛光效率，同时更重要的是，其结构解决了现有技术中仅有一个抛光轮的结构无法解决的大直径弯管1的截面圆度问题，由于弯管是热推制成形，造成横截面圆度公差太大，内外拱方向直径偏大，中性线方向直径偏小，这就要求抛光行星轮9、10、11的直径需接近弯管截面内径，直径太大则无法推进弯管内，直径太小则无法抛光到弯管内外拱方向的内壁，为了解决该问题，可以在原有一个抛光轮的基础上仅限定大直径弯管1横截面圆度公差严于设计要求，但是此种方法会加大弯管成本，利用本申请的结构，以三个周向均布的小的抛光行星轮9、10、11替代原有的一个大抛光轮，以及增设与抛光行星轮9、10、11在旋转圆直径对应设置的弹性压紧轮12以解决该问题。

具体的，所述行走车体3的底部设置有主动行走轮16和以所述主动行走轮16为中心设置的被动行走轮7，所述回转臂18的一端部与所述回转中心O转动连接，所述回转臂18的另一端部与所述驱动杆17的一端部连接，所述驱动杆17的另一端部与所述行走车体3连接。优选的技术方案为：在行走车体3的底部中间位置设置一个主动行走轮16起驱动作用，在行走车体3的底部的四个角的位置设置四个被动行走轮7，该四个被动行走轮7均起定位定向作用。被动行走轮7还可以设置为三个，并以中间的主动行走轮16为中心对称分布设置。

具体的，所述行走车体3设置有弹性压紧轮12，所述弹性压紧轮12与所述抛光行星轮9、10、11成对设置、且所述弹性压紧轮12设置于所述抛光行星轮9、10、11的旋转圆的直径的对称位置。本技术方案中三个抛光轮行星轮各需要一个弹性橡胶压紧轮的压紧作用使抛光行星轮9、10、11紧贴弯管的内壁，一个抛光行星轮9、10、11与一个弹性橡胶压紧轮组成一对，每一对抛光行星轮9、10、11和弹性橡胶轮在旋转圆直径上是对称安装的。作用力均衡且作用力等效，避免动能损耗，同时能够很好的防振，使得抛光机更平稳的工作，避免了机构振动引起的抛光质量不均匀。

具体的，所述行走车体3的顶部设置有用于压紧所述被动行走轮7的调紧弹簧。其作用是使行走车体3底部设置的四个被动行走轮7与经过抛光的弯管内光滑表面之间能产生足够的摩擦力，避免行走打滑。此种设计结构简单，巧妙，另外，该调紧弹簧可通过简单的调整螺栓来调整其长度，从而适应弯管内径不同的偏差。

具体的，所述回转臂18包括套接的第一回转杆体和第二回转杆体。采用套杆结构的回转臂18，可以调整其长度并定位，以适应大直径弯管1的弯曲半径的变化。

具体的，所述行走车体3的后端设置有用于对精抛光表面进行涂覆保护层的涂覆装置。根据保护层是液膜或脂膜的需要，涂敷略有区别，可以选择涂覆装置为拖扫式或喷洒式结构。

具体的，所述行走车体3设置有冷风管，所述冷风管的风口朝向所述抛光旋转机构4。具体为朝向抛光旋转机构4的抛光机头和传动皮带，长时间窄空间封闭机械抛光过程中，电机发热和抛光轮的摩擦发热很快使内部气温上升，抛光时灰尘飞扬会落在传动皮带，所以要通过冷风管吹扫并冷却，创造合适的运转环境。

具体的，所述行走车体3设置有抛光质量远程观察系统。该远程观察系统包括视频采集装置及显示装置，其中视频采集装置可以是内窥镜或摄像头视频系统，显示装置为显示屏，操作或质量检测人员可通过大直径弯管1外的显示屏实时监控抛光质量，而不需要把抛光旋转机构4撤出大直径弯头检测，同时也不需要人员爬进大直径弯管1内检测。

具体的，所述行走车体3设置有照明系统。便于操作或质量检测人员在大直径弯管1进口端抛光时肉眼就可以判断效果以便及时调整参数。 

具体的，所述大直径弯管1内壁自动抛光装置还包括支承平台2，所述回转中心O和所述回转臂18设置于所述支承平台2，待抛光的弯管放置于所述支承平台2。支承平台2可通过铸造成实体结构或空体结构，也可由型钢组焊后上表面再铺设防滑钢板组成。

另，控制盒5的下方也设置有车轮，抛光机电动机13、弯曲行走电动机以及回转马达19的控制线6与所述控制盒5电连接。

本技术方案适用于回弯角小于180°的大直径弯管1。如果回弯角大于180°，则需要分两段进行抛光，先从大直径弯管1的一个端口开始抛光，完成一半或大半部分后，推出抛光机，调转弯管，再从大直径弯管1的另一端口开始抛光剩下未抛光的部分。

实施例2

本申请的一种大直径弯管内壁自动抛光装置的具体实施方式之二，本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。参考图4所示，在驱动力的作用下，所述回转臂18以所述回转中心O为圆心、并通过所述驱动杆17驱动所述行走车体3在待抛光的弯管内运动。上述的驱动力可以直接选择回转马达19，通过回转马达19驱动回转臂18绕着回转中心O转动，同时通过驱动杆17推动行走车体3沿大直径弯管1的圆弧弯曲方向运行。

其中，回转马达19可以直接安装在行走车体3上，驱动杆17和回转臂18转动的动力均来自行走车体3，该技术方案的动能消耗量较大，有可能会出现行走车体3与大直径弯管1内壁间的打滑现象的发生，针对本技术方案相比实施例1而言，需要较大的支承平台2以更好地维护驱动杆17和回转臂18的运动；另一种技术方案为，将回转马达19安装在支承平台2或者回转臂18上，驱动杆17和回转臂18转动的动力均来自回转马达19，因此该方案的行走车体3不会发生打滑的情况，且行走车体3上可少安装一个驱动马达，减轻了行走车体3在大直径弯管1内行走时的重力。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对本申请保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本申请作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本申请技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种大直径弯管内壁自动抛光装置，其特征在于，包括：控制盒、抛光旋转机构，以及弯曲行走机构；

所述弯曲行走机构包括回转中心、回转臂、驱动杆和行走车体；在驱动力的作用下，所述回转臂以所述回转中心为圆心、并通过所述驱动杆驱动所述行走车体在待抛光的弯管内运动，或者，在驱动力的作用下，驱动所述行走车体、并通过所述驱动杆带动所述回转臂以所述回转中心为圆心运动；

所述抛光旋转机构包括旋转架，以及设置于所述旋转架的辐臂的抛光行星轮，在另一驱动力的作用下，所述旋转架旋转并带动所述抛光行星轮旋转，同时所述抛光行星轮在摩擦力的作用下自转。

2.根据权利要求1所述的一种大直径弯管内壁自动抛光装置，其特征在于：所述行走车体的底部设置有主动行走轮和以所述主动行走轮为中心设置的被动行走轮，所述回转臂的一端部与所述回转中心转动连接，所述回转臂的另一端部与所述驱动杆的一端部连接，所述驱动杆的另一端部与所述行走车体连接。

3.根据权利要求2所述的一种大直径弯管内壁自动抛光装置，其特征在于：所述弯曲行走机构还包括弯曲行走驱动电机、减速齿轮以及蜗轮蜗杆传动机构，所述弯曲行走驱动电机的输出端与所述减速齿轮的输入端连接，所述减速齿轮的输出端与所述蜗轮蜗杆传动机构的输入端连接，所述蜗轮蜗杆传动机构的输出端与所述主动行走轮驱动连接。

4.根据权利要求2所述的一种大直径弯管内壁自动抛光装置，其特征在于：所述行走车体设置有弹性压紧轮，所述弹性压紧轮与所述抛光行星轮成对设置、且所述弹性压紧轮设置于所述抛光行星轮的旋转圆的直径的对称位置。

5.根据权利要求2所述的一种大直径弯管内壁自动抛光装置，其特征在于：所述行走车体的顶部设置有用于压紧所述被动行走轮的调紧弹簧。

6.根据权利要求1所述的一种大直径弯管内壁自动抛光装置，其特征在于：所述回转臂包括套接的第一回转杆体和第二回转杆体。

7.根据权利要求1所述的一种大直径弯管内壁自动抛光装置，其特征在于：所述行走车体的后端设置有用于对精抛光表面进行涂覆保护层的涂覆装置。

8.根据权利要求1所述的一种大直径弯管内壁自动抛光装置，其特征在于：所述行走车体设置有冷风管，所述冷风管的风口朝向所述抛光旋转机构。

9.根据权利要求1所述的一种大直径弯管内壁自动抛光装置，其特征在于：所述行走车体设置有抛光质量远程观察系统和照明系统。

10.根据权利要求1所述的一种大直径弯管内壁自动抛光装置，其特征在于：所述大直径弯管内壁自动抛光装置还包括支承平台，所述回转中心和所述回转臂设置于所述支承平台，待抛光的弯管放置于所述支承平台。