RU167782U1 - Pipe Surface Cleaning Machine - Google Patents
Pipe Surface Cleaning Machine Download PDFInfo
- Publication number
- RU167782U1 RU167782U1 RU2016100210U RU2016100210U RU167782U1 RU 167782 U1 RU167782 U1 RU 167782U1 RU 2016100210 U RU2016100210 U RU 2016100210U RU 2016100210 U RU2016100210 U RU 2016100210U RU 167782 U1 RU167782 U1 RU 167782U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- cleaning
- box
- electrode
- electrodes
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
- B08B7/0035—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
- B08B7/04—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by a combination of operations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B9/00—Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto
- B08B9/02—Cleaning pipes or tubes or systems of pipes or tubes
- B08B9/023—Cleaning the external surface
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B9/00—Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto
- B08B9/02—Cleaning pipes or tubes or systems of pipes or tubes
- B08B9/027—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
- Cleaning In General (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области очистки от загрязнений металлических изделий в вакууме на различных этапах технологического процесса и может быть использована в трубопрокатном производстве, при производстве и ремонте труб с покрытиями для удаления с поверхностей труб старых покрытий, окалины, ржавчины, технологических смазок и других загрязнений. Машина для плазменной очистки поверхности труб содержит по меньшей мере один вакуумный бокс наружной очистки, снабженный средством для загрузки и выгрузки труб, соленоиды, осцилляторы, сварочные выпрямители, дроссели и систему вакуумирования. В боксе наружной очистки размещены охлаждаемые электроды, которые установлены друг от друга вдоль трубы на расстоянии, кратном длине трубы, равномерно размещены по периметру трубы и сгруппированы в кластеры. Электроды в кластере снабжены средством для поддержания зазора между рабочей поверхностью каждого электрода и поверхностью трубы, электроды могут быть выполнены из ферромагнитного или диамагнитного материалов и имеют каналы для охлаждения. Также в боксе размещены блоки возвратно-поступательного перемещения трубы и рольганг для перемещения труб на расстояние, равное расстоянию между электродными кластерами. Машина содержит по меньшей мере один вакуумный бокс внутренней очистки поверхности труб, в котором размещены блоки перемещения трубы и установлен соосно охлаждаемый электрод, размещенный на штанге. Блоки перемещения трубы выполнены с возможностью обеспечения вращения трубы вокруг продольной оси и реверсивного движения трубы вдоль электрода. Штанга с электродом снабжена устройствами для центрирования иThe utility model relates to the field of purification from contamination of metal products in vacuum at various stages of the technological process and can be used in pipe rolling, in the manufacture and repair of coated pipes to remove old coatings, scale, rust, technological lubricants and other contaminants from pipe surfaces. The plasma surface cleaning machine for pipes includes at least one external cleaning vacuum box equipped with means for loading and unloading pipes, solenoids, oscillators, welding rectifiers, chokes and a vacuum system. In the box for external cleaning, cooled electrodes are placed, which are installed from each other along the pipe at a distance that is a multiple of the length of the pipe, evenly placed around the perimeter of the pipe and grouped into clusters. The electrodes in the cluster are equipped with a means to maintain a gap between the working surface of each electrode and the surface of the pipe, the electrodes can be made of ferromagnetic or diamagnetic materials and have channels for cooling. Also in the box are blocks of reciprocating movement of the pipe and a roller table for moving the pipes at a distance equal to the distance between the electrode clusters. The machine contains at least one vacuum box for internal cleaning of the pipe surface, in which pipe moving blocks are placed and a coaxially cooled electrode is placed on the rod. Blocks of movement of the pipe are made with the possibility of rotation of the pipe around the longitudinal axis and the reverse movement of the pipe along the electrode. The rod with the electrode is equipped with devices for centering and
Description
Полезная модель относится к области очистки от загрязнений металлических изделий в вакууме на различных этапах технологического процесса и может быть использована в трубопрокатном производстве, при производстве и ремонте труб с покрытиями для удаления с поверхностей труб старых покрытий, окалины, ржавчины, технологических смазок и других загрязнений.The utility model relates to the field of purification from contamination of metal products in vacuum at various stages of the technological process and can be used in pipe rolling, in the manufacture and repair of coated pipes to remove old coatings, scale, rust, technological lubricants and other contaminants from pipe surfaces.
При производстве труб, в том числе цельнотянутых методом волочения, недопустимо наличие на внутренней и внешней поверхности труб оксидов, т.к. они разрушают рабочий инструмент (волоки). Поэтому для очистки от окалины и ржавчины при производстве таких труб широко используется кислотное травление, что вредно для обслуживающего персонала и окружающей среды. Это вызывает необходимость разрабатывать экологически чистые технологии и оборудование для очистки поверхности труб.In the production of pipes, including seamless drawn by drawing method, the presence of oxides on the inner and outer surfaces of pipes is unacceptable, because they destroy the working tool (dies). Therefore, acid pickling is widely used for the cleaning of scale and rust in the production of such pipes, which is harmful to staff and the environment. This necessitates the development of environmentally friendly technologies and equipment for cleaning the surface of pipes.
Известны устройства для очистки наружной поверхности труб, которые основаны на:Known devices for cleaning the outer surface of pipes, which are based on:
- воздействии дуговым разрядом на обрабатываемую поверхность изделий при атмосферном давлении (авт. свид. СССР №476041, В08В 1/00, 1971; патент США №5143561, В21В 45/06, 1992; патент Франции №2664510, В21В 37/08, 1992);- exposure to an arc discharge on the workpiece surface at atmospheric pressure (ed. certificate of the USSR No. 476041, B08B 1/00, 1971; US patent No. 5143561, B21B 45/06, 1992; French patent No. 2664510, B21B 37/08, 1992 );
- воздействии дуговым разрядом на обрабатываемую поверхность изделий в защитной газовой среде (авт. свид. СССР №1272725, С22В 9/20, 1985; авт. свид. СССР №1770420, С22В 9/20, 1992; авт. свид. СССР №1812239, С23С 14/32, 1993);- exposure to an arc discharge on the workpiece surface in a protective gas environment (ed. certificate of the USSR No. 1272725,
- воздействии дуговым разрядом на обрабатываемую поверхность изделий в защитной газовой струе (авт. свид. СССР №171056, В23К 9/00, 1965; Максимов Л.Ю., Кривонос Г.А. Экологическая безопасная очистка металла в потоке. - Тяжелое машиностроение, 1997, №5);- the impact of an arc discharge on the treated surface of products in a protective gas stream (ed. certificate of the USSR No. 171056,
- воздействии дуговым разрядом на обрабатываемую поверхность изделий в вакууме с наложением на электрическую дугу постоянного магнитного поля (авт. свид. СССР №719710, В08В 3/10, 1980; авт. свид. СССР №935141, В08В 3/10, 1982, авт. свид. СССР №1749279, С22В 9/20, 1992; Патон Б.Е. и др. Плазменно-дуговой переплав поверхностного слоя слитков и заготовок. Сталь, 1987, №1).- exposure to an arc discharge on the workpiece surface in vacuum with the application of a constant magnetic field on the electric arc (ed. certificate of the USSR No. 719710, B08V 3/10, 1980; ed. certificate of the USSR No. 935141, B08B 3/10, 1982, ed certificate of the USSR No. 1749279,
Известные устройства, предназначенные для очистки труб, имеют существенные недостатки:Known devices for cleaning pipes have significant disadvantages:
- кислотное и иное химическое травление приводит к нежелательному наводороживанию металла, что снижает прочность труб, а также крайне вредно для экологии,- acid and other chemical etching leads to undesirable hydrogenation of the metal, which reduces the strength of the pipes, and is also extremely harmful to the environment,
- низкая производительность при очистке труб.- low productivity when cleaning pipes.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является устройство для очистки металлических поверхностей (патент РФ №2139151, В08В 7/04, В08В 9/00, опубл. 10.10.1999). Устройство предназначено для осуществления очистки наружной поверхности труб от окалины, ржавчины, технологических смазок и других загрязнений. Устройство содержит вакуумную камеру, в которой осуществляется очистка труб, систему вакуумирования, механизмы загрузки и выгрузки труб, блоки возвратно-поступательного перемещения труб и охлаждаемые электроды. Очистку наружной поверхности труб осуществляют в вакууме электродуговыми разрядами с использованием в качестве анода электродов, а в качестве катода - очищаемой трубы.The closest technical solution adopted for the prototype is a device for cleaning metal surfaces (RF patent No. 2139151, B08B 7/04,
Недостатками устройства являются низкая производительность очистки, т.к. кольцевые электроды не способны безаварийно работать при высоких токах в разрядах, и недостаточное качество очистки поверхности.The disadvantages of the device are low cleaning performance, because ring electrodes are not capable of fail-safe operation at high currents in discharges, and insufficient quality of surface cleaning.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в создании машины для очистки поверхности труб от окалины, ржавчины, старых покрытий, технологических смазок и других загрязнений с использованием экологически чистой технологии.The technical problem solved by the utility model is to create a machine for cleaning the surface of pipes from scale, rust, old coatings, process lubricants and other contaminants using environmentally friendly technology.
Технический результат заключается в повышении производительности и качества очистки труб.The technical result is to increase the productivity and quality of pipe cleaning.
Указанный результат достигается за счет того, что в машине для очистки поверхности труб, содержащей по меньшей мере один вакуумный бокс наружной очистки, снабженный средством для загрузки и выгрузки труб, и систему вакуумирования, в боксе размещены блоки возвратно-поступательного перемещения трубы и охлаждаемые электроды, размещенные друг от друга вдоль трубы на расстоянии, кратном длине трубы, согласно полезной модели, машина содержит по меньшей мере один вакуумный бокс внутренней очистки поверхности труб, в котором размещены блоки перемещения трубы и установленный соосно охлаждаемый электрод, размещенный на штанге, при этом в боксе наружной очистки электроды размещены равномерно по периметру трубы и сгруппированы в кластеры. Кроме того, электроды в кластере снабжены средством для поддержания зазора между рабочей поверхностью каждого электрода и поверхностью трубы, электроды выполнены из ферромагнитного или диамагнитного материалов и имеют каналы для охлаждения. В боксе наружной очистки размещен рольганг для перемещения труб на расстояние, равное расстоянию между электродными кластерами, а в боксе внутренней очистки блоки перемещения трубы выполнены с возможностью обеспечения вращения трубы вокруг продольной оси и реверсивного движения трубы вдоль электрода, при этом штанга с электродом снабжена устройствами для центрирования и соединена с блоком электропитания и охлаждения электрода.This result is achieved due to the fact that in the machine for cleaning the surface of the pipes, containing at least one external box vacuum cleaning, equipped with a means for loading and unloading pipes, and a vacuum system, the reciprocating blocks of the pipe and cooled electrodes are placed in the box, placed from each other along the pipe at a distance multiple of the length of the pipe, according to a utility model, the machine contains at least one vacuum box for internal cleaning of the pipe surface, in which the blocks are placed emescheniya tube mounted coaxially and cooled electrode disposed on the rod, wherein the cleaning in the outer box electrodes are arranged uniformly over the tube circumference and are grouped into clusters. In addition, the electrodes in the cluster are equipped with a means for maintaining a gap between the working surface of each electrode and the surface of the pipe, the electrodes are made of ferromagnetic or diamagnetic materials and have channels for cooling. In the external cleaning box there is a roller table for moving the pipes at a distance equal to the distance between the electrode clusters, and in the internal cleaning box the pipe moving blocks are made with the possibility of ensuring the rotation of the pipe around the longitudinal axis and the reverse movement of the pipe along the electrode, while the rod with the electrode is equipped with devices for centering and connected to the power supply and cooling of the electrode.
Согласно предлагаемой полезной модели, очистку наружной и внутренней поверхности трубы осуществляют при помощи электрических разрядов. При этом над очищаемой поверхностью трубы размещают электроды (аноды), а трубу используют в качестве катода. Зажигают электрические разряды между анодами, при этом напротив каждого анода на поверхности трубы образуется группа катодных «пятен» (И.Г. Кесаев, ЖТФ 34, 1482 (1964)).According to the proposed utility model, the cleaning of the outer and inner surfaces of the pipe is carried out using electric discharges. At the same time, electrodes (anodes) are placed over the surface of the pipe to be cleaned, and the pipe is used as a cathode. Electric discharges between the anodes are ignited, and a group of cathode “spots” is formed on the pipe surface opposite each anode (I. G. Kesaev, ZhTF 34, 1482 (1964)).
Механизм очистки поверхности в катодном пятне электрической дуги от оксидов и любых других загрязнений заключается в воздействии на поверхность катода потоком высокоэнергетических ионов плазмы, генерируемых электронами эмиссии в прикатодной области дуги. Потоком бомбардирующих ионов, ускоренных падением потенциала в катодных пятнах, очищаемой поверхности передается энергия с плотностью порядка 1011 Вт/м2. При этом, по оценкам ряда исследователей (Раховский В.И. Физические основы коммутации электрического тока в вакууме. - М.: Наука, 1970; Кесаев И.Г. Катодные процессы электрической дуги. - М.: Наука, 1968), в катодном пятне температура достигает (5-10)⋅103 К, а давление пара оксидов и металла - 107-108 Па. Механизм очистки металлов от оксидов и других загрязнений в катодном пятне можно представить в режиме «стоп-кадр» следующим образом. Над жидкой металлической поверхностью находится слой плотного металлического металла, с поверхности которого в окружающее пространство истекают со сверхзвуковой скоростью струи газовой смеси металла с диссоциированными оксидами. В этой смеси компоненты с низким потенциалом ионизации (в основном атомы металлов - по уравнению Саха (Финкельбург В., Меккер Г. Электрические дуги и термическая плазма. - М.: ИЛ, 1961)) находятся в состоянии плазмы. Катодные пятна хаотически или под воздействием собственных или внешних магнитных полей перемещаются по поверхности очищаемого изделия. Исследования показали, что скорость перемещения катодных пятен с плотностью тока порядка 1010 А/м2 зависит от толщины оксидного слоя (печная и прокатная окалины, ржавчина, другие загрязнения), давления насыщенного пара материала изделия и загрязняющих веществ на поверхности, теплопроводности, температуры очищаемого изделия, конфигурации и рельефа поверхности, давления и химического состава окружающей среды (скорость перемещения резко возрастает при добавлении водорода).The mechanism of surface cleaning in the cathode spot of the electric arc from oxides and any other contaminants consists in exposing the cathode surface to a stream of high-energy plasma ions generated by emission electrons in the cathode region of the arc. Energy flow with a density of the order of 10 11 W / m 2 is transferred to the surface being cleaned by the flow of bombarding ions accelerated by the potential drop in the cathode spots. Moreover, according to the estimates of a number of researchers (Rakhovsky V.I. Physical basis for switching electric current in a vacuum. - M.: Nauka, 1970; Kesaev IG. Cathodic processes of an electric arc. - M .: Nauka, 1968), in the cathodic the spot temperature reaches (5-10) ⋅10 3 K, and the vapor pressure of oxides and metal - 10 7 -10 8 PA. The mechanism for cleaning metals from oxides and other contaminants in the cathode spot can be represented in the freeze-frame mode as follows. Above the liquid metal surface there is a layer of dense metal metal, from the surface of which a jet of a gas mixture of a metal with dissociated oxides flows into the surrounding space at a supersonic speed. In this mixture, components with a low ionization potential (mainly metal atoms — according to the Saha equation (Finkelburg V., Mecker G. Electric arcs and thermal plasma. - M .: IL, 1961)) are in the plasma state. Cathode spots randomly or under the influence of their own or external magnetic fields move along the surface of the product being cleaned. Studies have shown that the speed of movement of cathode spots with a current density of about 10 10 A / m 2 depends on the thickness of the oxide layer (furnace and mill scale, rust, other contaminants), the saturated vapor pressure of the product material and pollutants on the surface, thermal conductivity, and the temperature of the cleaned products, configuration and surface topography, pressure and chemical composition of the environment (the speed of movement increases sharply with the addition of hydrogen).
В некоторых случаях катодная область дугового разряда на очищаемом изделии представляет собой сплошной нитевидный фронт на границе очищенного металла и оксидного покрытия. Длина или периметр нитевидного фронта катодной области может достигать сотен миллиметров. Это наиболее производительный режим плазменно-дуговой очистки (Е.С. Сенокосов, А.Е. Сенокосов. Плазменная электродуговая очистка металлических изделий, Металлург, 2005, №4).In some cases, the cathode region of the arc discharge on the product being cleaned is a continuous filiform front at the interface between the purified metal and the oxide coating. The length or perimeter of the filiform front of the cathode region can reach hundreds of millimeters. This is the most productive regime of plasma-arc cleaning (ES Senokosov, AE Senokosov. Plasma electric arc cleaning of metal products, Metallurg, 2005, No. 4).
Наибольшая производительность и высокое качество плазменной электродуговой очистки достигается при понижении давления внешней среды относительно атмосферного до 1,3×102 - 1,33 Па. В этом диапазоне давлений электрическая дуга стабильная, парциальное давление кислорода ниже упругости диссоциации большинства оксидов металлов при температурах, реализуемых в катодной области вакуумной дуги, благодаря чему на очищаемой поверхности интенсивно протекает реакция диссоциации оксидов и других загрязнений, их ионизация и испарение (сублимация). Ионизируются в основном металлы, при этом ионы под воздействием электрического поля, возникающего в области катодного падения потенциала, ускоряются и возвращаются на поверхность очищаемого изделия. В результате на поверхности очищаемого изделия образуется слой металла, восстановленного из оксидов. Энергозатраты на очистку 1 м2 поверхности в зависимости от степени ее загрязненности составляют 0,3-2,0 кВт⋅ч.The highest productivity and high quality of plasma electric arc cleaning is achieved by lowering the pressure of the external medium relative to atmospheric to 1.3 × 10 2 - 1.33 Pa. In this pressure range, the electric arc is stable, the partial pressure of oxygen is below the dissociation elasticity of most metal oxides at temperatures realized in the cathode region of the vacuum arc, due to which the dissociation of oxides and other contaminants, their ionization and evaporation (sublimation) are intensively carried out on the surface being cleaned. Metals are mainly ionized, while ions are accelerated and returned to the surface of the product being cleaned under the influence of an electric field arising in the region of the cathodic potential drop. As a result, a layer of metal reduced from oxides forms on the surface of the product being cleaned. The energy consumption for cleaning 1 m 2 of the surface, depending on the degree of contamination, is 0.3-2.0 kW⋅h.
На практике выяснилось, что производительность очистки стальных труб от окалины и ржавчины зависит еще и от количества катодных пятен на очищаемой поверхности, которое напрямую зависит от величины суммарного разрядного тока. Попытки увеличить производительность очистки за счет увеличения тока разряда через один кольцевой анод закончились тем, что после 1000 ампер начала превалировать сила собственного магнитного поля дуги и стягивать ее в одно катодное пятно, что сразу привело к прожогу и оплавлению труб.In practice, it turned out that the performance of cleaning steel pipes from scale and rust also depends on the number of cathode spots on the surface being cleaned, which directly depends on the total discharge current. Attempts to increase the cleaning performance by increasing the discharge current through one ring anode ended with the fact that after 1000 amperes the strength of the intrinsic magnetic field of the arc began to prevail and pulled it into one cathode spot, which immediately led to the burning and fusion of the pipes.
Поэтому в предлагаемой полезной модели для очистки наружной поверхности трубы вместо одного кольцевого анода использовано несколько электродов-анодов малого размера, равномерно размещенных по периметру трубы и сгруппированных в кластеры. Это позволило через каждый анод увеличить ток разряда до 1000 ампер, т.е. до опасного уровня, когда катодные пятна коллапсируют в одно пятно и могут прожигать трубу. Такое решение привело к существенному росту суммарного тока разряда в сечении кластера, а следовательно - к повышению производительности очистки.Therefore, in the proposed utility model, instead of a single annular anode, several small-sized anode electrodes are used to clean the outer surface of the pipe, evenly spaced around the perimeter of the pipe and grouped into clusters. This allowed through each anode to increase the discharge current to 1000 amperes, i.e. to a dangerous level, when the cathode spots collapse into one spot and can burn through the pipe. Such a solution led to a significant increase in the total discharge current in the cluster cross section, and, consequently, to an increase in the cleaning efficiency.
Для очистки внутренней поверхности трубы машина снабжена по меньшей мере одним вакуумным боксом, в котором по его оси установлен на штанге охлаждаемый электрод и размещены блоки перемещения трубы. В боксе устанавливают низкое давление, при помощи блоков перемещения осуществляют реверсивное движение трубы внутренней полостью вдоль электрода, зажигают разряд и очищают внутреннюю поверхность по всей длине. Производительность очистки определяется величиной разрядного тока и количеством боксов наружной и внутренней очистки, которые размещают в машине парами - бокс наружной очистки и бокс внутренней очистки (пара).To clean the inner surface of the pipe, the machine is equipped with at least one vacuum box, in which a cooled electrode is mounted on the rod along its axis and pipe moving blocks are placed. In the box, low pressure is set, with the help of displacement blocks, the pipe is reversed with the internal cavity along the electrode, the discharge is ignited and the inner surface is cleaned along its entire length. The cleaning performance is determined by the magnitude of the discharge current and the number of boxes of external and internal cleaning, which are placed in pairs in the machine — an external cleaning box and an internal cleaning box (steam).
Кроме того, в предлагаемой машине производительность очистки труб увеличена за счет того, что полости вакуумных боксов наружной и внутренней очистки труб имеют возможность сообщаться между собой посредством трубопровода с клапаном (на чертежах условно не показано). При этом если в одном боксе - атмосферное давление воздуха (в бокс только что загрузили предназначенную для очистки трубу и загерметизировали его), а в другом боксе - вакуум (бокс не разгерметизировали, но очистка уже завершена), то при сообщении полостей боксов давление в них выравнивается. При этом один из боксов наполовину заполнен воздухом и до готовности к извлечению очищенной трубы требуется еще подать атмосферный воздух, а другой бокс оказывается наполовину уже откачан и до рабочего давления требуется еще откачать воздух. Наполнение боксов атмосферным воздухом осуществляется быстро, не более одной секунды. Откачка до рабочего давления сопряжена с особенностью работы вакуумных насосов. Быстродействие вакуумных насосов зависит от величины начального (впускного давления) в рабочем боксе (Вакуумная техника. Справочник под ред. Е.С. Фролова и В.Е. Минайчева, М.: Машиностроение, 1992 г. С. 321, рис. 10.30) и вначале на несколько порядков меньше, если откачка начинается от атмосферного давления, по сравнению с тем, если откачка начинается из предварительно уже откачанного объема. Предварительная откачка плотного атмосферного воздуха из рабочего бокса на несколько порядков увеличивает производительность вакуумных насосов, за счет чего существенно сокращается время подготовки бокса к очистке трубы. На практике откачка бокса, начиная от атмосферного давления до рабочего давления, занимает 10-15 минут, а с предварительной откачкой, за счет выравнивания давления в боксах, не превышает 2-3 минут (при затратах времени на очистку трубы 4-6 минут). Кроме того, использование такой схемы откачки позволяет существенно экономить на энергозатратах.In addition, in the proposed machine, the productivity of pipe cleaning is increased due to the fact that the cavity of the vacuum boxes of the external and internal pipe cleaning have the ability to communicate with each other through a pipeline with a valve (not shown conditionally in the drawings). Moreover, if in one box there is atmospheric air pressure (the pipe intended for cleaning has just been loaded into the box and sealed it), and in the other box is vacuum (the box has not been depressurized, but the cleaning has already been completed), then when the cavity of the boxes is informed, the pressure in them evens out. In this case, one of the boxes is half filled with air and until ready to remove the cleaned pipe, it is still necessary to supply atmospheric air, and the other box is half already pumped out and air is still required to be pumped out to operating pressure. Filling the boxes with atmospheric air is carried out quickly, no more than one second. Pumping to operating pressure is associated with a feature of the operation of vacuum pumps. The speed of vacuum pumps depends on the value of the initial (inlet pressure) in the working box (Vacuum technology. Handbook edited by ES Frolov and V.E. Minaichev, Moscow: Engineering, 1992. P. 321, Fig. 10.30) and initially several orders of magnitude less if the pumping starts from atmospheric pressure, compared with if the pumping starts from a previously pumped volume. Preliminary pumping of dense atmospheric air from the working box by several orders of magnitude increases the productivity of vacuum pumps, thereby significantly reducing the time for preparing the box for cleaning the pipe. In practice, pumping out the box, starting from atmospheric pressure to operating pressure, takes 10-15 minutes, and with preliminary pumping out, due to equalization of pressure in the boxes, does not exceed 2-3 minutes (with the time it takes to clean the pipe 4-6 minutes). In addition, the use of such a pumping scheme can significantly save on energy costs.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1а представлен бокс наружной очистки поверхности труб, на фиг. 1б показан разрез А-А на фиг. 1а, на фиг. 2 представлен бокс внутренней очистки поверхности труб. Боксы наружной и внутренней очистки составляют машину для очистки труб.The utility model is illustrated by drawings, where in FIG. 1a shows a box for external cleaning of the surface of pipes, FIG. 1b shows a section aa in FIG. 1a, in FIG. 2 shows a box for internal cleaning of a pipe surface. External and internal cleaning boxes make up a pipe cleaning machine.
Перечень позиций на фиг. 1:The list of items in FIG. one:
1 - корпус бокса наружной очистки трубы;1 - box body external pipe cleaning;
2 - входной люк бокса наружной очистки;2 - the entrance hatch of the box for external cleaning;
3 - выходной люк бокса наружной очистки;3 - exit hatch of the box for external cleaning;
4 - электрод;4 - electrode;
5 - корпус электродного кластера;5 - the body of the electrode cluster;
6 - устройство поддержания межэлектродного зазора;6 - device for maintaining the interelectrode gap;
7 - блок электропитания и охлаждения электрода;7 - power supply and cooling of the electrode;
8 - очищаемая труба;8 - cleaned pipe;
9 - блоки перемещения трубы;9 - blocks moving the pipe;
10 - рольганг приводной;10 - drive roller table;
11 - система вакуумирования бокса;11 - box vacuum system;
12 - вакуумная магистраль.12 - vacuum line.
Перечень позиций на фиг. 2:The list of items in FIG. 2:
13 - корпус бокса внутренней очистки трубы;13 - box body of the internal pipe cleaning;
14 - входной люк бокса внутренней очистки;14 - entrance hatch of the box for internal cleaning;
15 - блоки перемещения трубы;15 - blocks moving the pipe;
16 - рольганг приводной;16 - drive roller table;
17 - электрод;17 - electrode;
18 - устройство центрирования электрода на входе в трубу;18 is a device for centering the electrode at the entrance to the pipe;
19 - блок электропитания и охлаждения электрода;19 - power supply and cooling of the electrode;
20 - штанга;20 - rod;
21 - устройство центрирования штанги внутри трубы.21 is a device for centering the rod inside the pipe.
Предлагаемая машина для очистки поверхности труб работает следующим образом. Трубу 8, предназначенную для очистки наружной поверхности, загружают в корпус бокса наружной очистки 1 через входной люк 2 бокса. Внутри бокса 1 трубу 8 перемещают при помощи блоков возвратно-поступательного перемещения 9 и приводного рольганга 10. После загрузки трубы 8 входной люк 2 закрывают и бокс 1 герметизируют. При первом запуске машины очистки, например в начале смены, бокс 1 вакуумируют с помощью системы вакуумирования 11 через вакуумную магистраль 12. При дальнейшей работе, как было упомянуто выше, первичная откачка бокса осуществляется за счет выравнивания давления между боксами 1 и 13 после того, как в последнем проведена очистка трубы и в нем еще вакуум. Дальнейшая откачка вакуума до рабочего значения продолжается от системы вакуумирования 11. После достижения рабочего вакуума в боксе 1 на каждый электрод 4 от блоков электропитания и охлаждения 7 (на схеме показан только один) подают положительный потенциал, одновременно включают охлаждение электродов, а на трубу 8 от всех блоков электропитания и охлаждения подают отрицательный потенциал.The proposed machine for cleaning the surface of the pipes is as follows. The
После достижения рабочего давления в боксе 1 между каждым электродом (анодом) 4 и трубой 8 инициируют электрический разряд. Катодные пятна сканируют по поверхности очищаемой трубы 8 магнитными полями (на схеме не показаны) или иным способом, тем самым очищают поверхность трубы от оксидов и любых других загрязнений. Межэлектродный зазор между электродами (анодами) 4 и наружной поверхностью трубы 8 задают и поддерживают устройствами поддержания межэлектродного зазора 6, что позволяет обеспечить равномерность очистки трубы.After reaching the working pressure in the
Трубу 8 в процессе очистки в боксе 1 перемещают при помощи блоков 9 возвратно-поступательно на длину, равную расстоянию между корпусами электродных кластеров 5, в которых размещены электроды 4. Количество электродов в кластере варьируется в зависимости от диаметра трубы. Кластеры 5 размещены друг от друга на расстоянии 1, кратном длине трубы L:1=L/к, где к - количество электродных кластеров, к = 1, 2, 3… При этом в процессе очистки наружной поверхности трубу 8 достаточно переместить в вакуумном боксе только на длину 1 и вся труба снаружи будет очищена. Это позволило существенно сократить длину всей машины и увеличить производительность наружной очистки трубы в 2-3 раза.The
Опыт эксплуатации графитовых электродов показал их низкую работоспособность в силу быстрого износа. В предлагаемой полезной модели электроды могут быть выполнены из ферромагнитного материала, когда для перемещения катодных пятен по очищаемой поверхности применяют переменные бегущие магнитные поля, и из диамагнитного материала, когда для сканирования катодных пятен по очищаемой поверхности применяют постоянные магнитные поля. Электроды имеют хорошую электропроводность и могут быть выполнены с каналами для охлаждения.The experience in operating graphite electrodes showed their low efficiency due to rapid wear. In the proposed utility model, the electrodes can be made of a ferromagnetic material, when alternating traveling magnetic fields are used to move the cathode spots on the surface to be cleaned, and from diamagnetic material, when constant magnetic fields are used to scan the cathode spots on the surface to be cleaned. The electrodes have good electrical conductivity and can be made with channels for cooling.
После очистки наружной поверхности трубы 8 гасят электрические разряды, перекрывают вакуумную магистраль 12. Полость корпуса бокса наружной очистки 1, находящуюся еще под вакуумом, сообщают через трубопровод (на чертежах условно не показан) с полостью корпуса бокса внутренней очистки 13, входной люк 14 которого закрыт (бокс к этому моменту находится в готовности чистить трубу 8) и вакуумная магистраль 12 (фиг. 2) закрыта. Это приводит практически к мгновенному выравниванию давления в полостях боксов 1 и 13.After cleaning the outer surface of the
После этого полости боксов разобщают, в бокс 1 подают атмосферный воздух и очищенную трубу 8 извлекают через выходной люк 3 бокса наружной очистки, после чего люк 3 закрывают и готовят бокс к очистке следующей трубы. В то же время полость корпуса бокса 13 продолжают откачивать системой вакуумирования 11 через вакуумную магистраль 12 (фиг. 2).After this, the cavity of the boxes is disconnected, atmospheric air is supplied to the
На фиг. 2 показана схематично вторая часть машины - вакуумный бокс 13 внутренней очистки поверхности трубы. Трубу 8 после очистки наружной поверхности загружают в бокс внутренней очистки 13 через входной люк 14 с помощью блоков перемещения 15 и приводного рольганга 16. Закрывают входной люк 14, бокс 13 герметизируют и вакуумируют с помощью системы вакуумирования 11 через вакуумную магистраль 12. Если машина для очистки труб уже работала, то полость бокса 13 сообщают через трубопровод (на чертежах условно не показан) с полостью бокса 1 и выравнивают давление. После выравнивания давления полости боксов 1 и 13 разобщают и рабочий вакуум в боксе 13 создают системой вакуумирования 11 через вакуумную магистраль 12 (фиг. 2). С помощью блоков перемещения 15 и приводного рольганга 16 трубу 8 внутренней полостью по всей длине накатывают на электрод 17, который закреплен на штанге 20 и сцентрирован по оси трубы устройством центрирования 18. Одновременно от блока электропитания и охлаждения 19 электрода 17 на него подают положительный потенциал, а на трубу 8 - отрицательный потенциал, при этом между электродом 17 и внутренней поверхностью трубы 8 зажигается электродуговой разряд. Внутри трубы 8 электрод 17 и штанга 20 установлены вдоль продольной оси и центрированы с помощью устройства центрирования 21. Труба 8 в процессе очистки совершает реверсивное движение и может совершать вращение вокруг продольной оси. Очистку можно проводить за счет нескольких полных перемещений трубы 8 относительно электрода 17 по всей длине трубы. После очистки гасят электрический разряд между электродом 17 и внутренней поверхностью трубы 8, выключают систему вакуумирования 11 бокса и перекрывают вакуумную магистраль 12 (фиг. 2). Полость бокса 13 сообщают с полостью бокса 1, после выравнивания давления полости боксов разобщают, в бокс 13 подают атмосферный воздух и через люк 14 извлекают очищенную трубу 8.In FIG. 2 shows schematically the second part of the machine - a
На очистку поступает следующая труба, и работа машины продолжается согласно описанному циклу.The next pipe arrives for cleaning, and the machine continues to work according to the described cycle.
Количество боксов может быть увеличено, но принцип перепуска воздуха и использования «отработанного» вакуума должен быть сохранен, а для этого количество боксов наружной и внутренней очистки поверхности должно быть парным, т.е. добавляют вместе бокс наружной и внутренней очистки.The number of boxes can be increased, but the principle of air bypass and the use of "exhausted" vacuum must be maintained, and for this the number of boxes of external and internal surface cleaning must be paired, i.e. add together the box of external and internal cleaning.
Опытный образец машины для очистки поверхности труб был изготовлен и прошел испытания на одном из трубных заводов. Очистке от загрязнений, в частности от окалины, были подвергнуты стальные цельнотянутые трубы диаметром от 33 до 159 мм. В результате испытаний производительность очистки увеличилась в 2-3 раза, повысилось качество очистки поверхности труб, а также вырос ресурс работы металлических электродов, по экологии замечаний нет.A prototype pipe cleaning machine was manufactured and tested at one of the pipe plants. To clean from contamination, in particular from scale, steel seamless pipes with a diameter of 33 to 159 mm were subjected. As a result of the tests, the cleaning performance increased by 2–3 times, the quality of cleaning the surface of the pipes increased, and the working life of metal electrodes increased, there are no comments on the ecology.
Предлагаемая машина для очистки труб работает с применением экологически чистой технологии, поэтому является актуальной и перспективной и может быть использована на предприятиях по изготовлению и ремонту труб.The proposed machine for cleaning pipes works using environmentally friendly technology, therefore, it is relevant and promising and can be used in enterprises for the manufacture and repair of pipes.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016100210U RU167782U1 (en) | 2016-01-11 | 2016-01-11 | Pipe Surface Cleaning Machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016100210U RU167782U1 (en) | 2016-01-11 | 2016-01-11 | Pipe Surface Cleaning Machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU167782U1 true RU167782U1 (en) | 2017-01-10 |
Family
ID=58451745
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016100210U RU167782U1 (en) | 2016-01-11 | 2016-01-11 | Pipe Surface Cleaning Machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU167782U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108150138A (en) * | 2017-12-25 | 2018-06-12 | 河北鸿凯石油科技有限公司 | A kind of self-styled paraffin cutting guiding device of sucker rod blowout-prevention |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU359300A1 (en) * | DEVICE FOR PIPE CLEANING | |||
SU952388A1 (en) * | 1980-09-26 | 1982-08-23 | Предприятие П/Я Р-6575 | Method and apparatus for vacuum arc cleaning of tube interior surface |
RU2139151C1 (en) * | 1998-09-22 | 1999-10-10 | Сенокосов Евгений Степанович | Method of cleaning of metal surfaces and device for its embodiment |
RU2152271C1 (en) * | 1999-06-29 | 2000-07-10 | Сенокосов Евгений Степанович | Gear cleaning surface of article with arc discharge |
RU143764U1 (en) * | 2013-08-09 | 2014-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Санкт-Петербург" | COMPLEX FOR PLASMA-ARC CLEANING OF EXTERNAL SURFACE OF MAIN PIPELINES |
DE202015000547U1 (en) * | 2015-01-27 | 2015-03-12 | Ooo Gazpron Transgaz Sankt Petersburg | System for arc-plasma cleaning of the outer surface of pipelines (plant for cleaning the outer surface of pipelines using the arc-plasma method) |
-
2016
- 2016-01-11 RU RU2016100210U patent/RU167782U1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU359300A1 (en) * | DEVICE FOR PIPE CLEANING | |||
SU952388A1 (en) * | 1980-09-26 | 1982-08-23 | Предприятие П/Я Р-6575 | Method and apparatus for vacuum arc cleaning of tube interior surface |
RU2139151C1 (en) * | 1998-09-22 | 1999-10-10 | Сенокосов Евгений Степанович | Method of cleaning of metal surfaces and device for its embodiment |
RU2152271C1 (en) * | 1999-06-29 | 2000-07-10 | Сенокосов Евгений Степанович | Gear cleaning surface of article with arc discharge |
RU143764U1 (en) * | 2013-08-09 | 2014-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Санкт-Петербург" | COMPLEX FOR PLASMA-ARC CLEANING OF EXTERNAL SURFACE OF MAIN PIPELINES |
DE202015000547U1 (en) * | 2015-01-27 | 2015-03-12 | Ooo Gazpron Transgaz Sankt Petersburg | System for arc-plasma cleaning of the outer surface of pipelines (plant for cleaning the outer surface of pipelines using the arc-plasma method) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108150138A (en) * | 2017-12-25 | 2018-06-12 | 河北鸿凯石油科技有限公司 | A kind of self-styled paraffin cutting guiding device of sucker rod blowout-prevention |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6474785B2 (en) | Process and apparatus for thermochemically strengthening a workpiece | |
CN102099891B (en) | Plasma process and reactor for treating metallic pieces | |
CN109338292B (en) | Vacuum coating device for inner wall of pipe fitting and production process | |
CN112210747A (en) | Arc discharge ion nitriding technology and nitriding furnace | |
CN114405935A (en) | Environment-friendly metal surface rust and dirt removing cleaning method | |
RU167782U1 (en) | Pipe Surface Cleaning Machine | |
US20050035085A1 (en) | Apparatus and method for reducing metal oxides on superalloy articles | |
CN102424972A (en) | Method for manufacturing metal surface composite coating | |
WO2010095980A1 (en) | Dc electric arc plasmatron for apparatuses for plasma-processing solid waste | |
CN101709449A (en) | Surface oxidation treatment device and method of aluminum alloy | |
CN109576652B (en) | Arc ion coating device | |
CN108411246B (en) | Auxiliary equipment and method for improving ion nitriding efficiency of surface of low-alloy structural steel | |
RU2409700C1 (en) | Procedure of nitriding in plasma of glow discharge | |
RU2418095C2 (en) | Procedure for vacuum ion-plasma nitriding items out of steel | |
SE431473B (en) | DEVICE FOR PREPARING VACUUM COATINGS | |
RU2640703C2 (en) | Method of local processing steel articles under ionic nitrogen in magnetic field | |
RU2478141C2 (en) | Modification method of material surface by plasma treatment | |
RU2347010C2 (en) | Method for electroarc cleaning of metal product surfaces | |
RU2139151C1 (en) | Method of cleaning of metal surfaces and device for its embodiment | |
RU2181636C2 (en) | Method and device for vacuum-arc cleaning of wire | |
RU2664106C2 (en) | Method of low-temperature ionic nitration of steel parts | |
RU2457282C1 (en) | Method of processing part surface by arc discharge in vacuum and device to this end | |
CN201538810U (en) | Surface-oxidizing treatment device for aluminum alloy | |
RU2135316C1 (en) | Plant for electric arc cleaning of wire in vacuum | |
EP0565726A1 (en) | Method and device for processing of articles |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20190112 |