RU2000177C1 - Устройство дл выполнени технологических операций на трубопроводе - Google Patents

Abstract

Использование: дл  работы на трубопроводах энергетического оборудовани  атомных станций, химической промышленности в местах, где врем  пребывани  обслуживающего персонала строго ограничено . Сущность: устройство содержит приводную каретку с приводом движени  и сменной приводной инструментальной головкой, устанавливаемой на каретке, котора  перемещаетс  посредством цепной передачи на наружной поверхности, разъемного направл ющего кольца, содержащего механизм креплени  устройства на трубопроводе. Механизм креплени  выполнен в виде радиально расположенных пнев- моцилиндров одностороннего действи , штоки которых соединены между собой ры- чажно-тросовым механизмом передачи перемещени , который позвол ет повысить надежность базировани  устройства на трубах любой пространственной ориентации из любого материала. Зубчатые элементы, устанавливаемые на наружной поверхности разъемного кольца, фиксируют на конце охватывающую его цепь и преп тствуют ее проскальзыванию, что позвол ет снизить необходимые усили  нат жени  цепи и увеличить КПД привода перемещени  каретки, 10 ил. 73 С

Description

Изобретение относитс  к механической обработке трубопроводов, а именно к устройствам дл  резки труб, и может быть использовано дл  работы на трубопроводах энергетического оборудовани  атомных станций, химической промышленности в местах, где в силу вредных производственных факторов (ионизирующее излучение, высока  загазованность и т.д.) врем  пребывани  обслуживающего персонала строго ограничено.

Известна конструкци  трубореза, содержащего тележку с приводом приводную

инструментальную головку и охватывающую трубу цепь, прижимающую тележку к поверхности трубы Перемещение тележки по трубе осуществл етс  посредством взаимодействи  зубьев приводных звездочек с цепью (Патент США, N; 3704516. нац. кл. 30-95/97).

Известно также устройство дл  резки труб, содержащее привод, трлежку с колесами , на которой установлена фрезл св занна  с приводом и колен ми ТРПРЖ И через механическую передачу и о ватывающую трубу цепь г, роликами ( рт гр м Г)П2°91 к  823 О21/ГЮ)

о о

ЯШ

-ч

х| О

Недостатками указанных устройств  вл ютс  возможность смещени  режущего инструмента от заданной линии реза под действием вибраций, вызванных работой устройства, или под действием собственного веса устройства при осуществлении работ на вертикально расположенных участках труб. Кроме того, мощность привода таких устройств помимо перемещени  транспортных тележек расходуетс  на преодоление сил трени  между трубой и охватывающей ее цепью, что снижает КПД устройства.

Наиболее близким техническим решением , выбранным в качестве прототипа,  вл етс  устройство дл  резки труб, содержащее направл ющую обечайку, устанавливаемую на разрезаемую трубу, каретку , на которой смонтирован механизм врезани  инструмента и привод перемещени  каретки. Крепление устройства на трубе осуществл етс  при помощи сменных опор, вводимых между наружной поверхностью трубы и обечайкой.

Недостатками известного решени   вл етс  необходимость точного базировани  трубореза на трубопроводе и, св занные с этим, сложность и длительное врем  установки , атакже ограниченность применени , в виду возможности использовани  устройства в узком диапазоне диаметров обрабатываемых труб.

Целью изобретени   вл етс  повышение производительности и качества обработки за счет повышени  надежности автоматического базировани  устройства на трубах различных диаметров и увеличени  КПД приводов окружного перемещени  инструмента.

Это достигаетс  тем, что за вл емое устройство содержит установленную на разъемном направл ющем кольце приводную каретку со сменной приводной инструментальной головкой, а также механизм креплени  устройства на трубе, при этом устройство снабжено механизмом фиксации каретки, выполненным в виде охватывающей направл ющее кольцо цепи и установленных с возможностью взаимодействи  с цепью зубчатых элементов, выпол ненных на наружной поверхности указанного кольца, а механизм креплени  устройства на трубе выполнен в виде ради- ально расположенных на внутренней поверхности кольца по меньшей мере четырех пневмоцилиндров одностороннего действи , штоки которых соединены между собой введенным в устройство рычэжно-тросовым механизмом передачи перемещени 

Описанна  конструкци  механизма креплени  позвол ет повысить надежность базировани  устройства на трубах любой пространственной ориентации из любого

материала, снизить за счет демпфировани  пневмоцилиндров вибрацию от работы инструмента , сократить врем  установки. Кроме этого, наличие на наружной поверхности разъемного кольца зубчатых элементов,

фиксирующих на кольце охватывающую его цепь и преп тствующих ее проскальзыванию , позвол ет снизить необходимые усили  нат жени  цепи и увеличить КПД привода перемещени  тележки.

5 Следует также отметить, что применение за вл емого устройства, при условии наличи  на опорных плитах штоков пневмоцилиндров эластичных пластин, позвол ет избежать царапин, зазубрин на поверхно0 сти трубопровода, которые неизбежно возникают при работе труборезов, содержащих охватывающую трубу цепь. Выполнение инструментальной головки в виде самосто тельного функционального модул 

5 позвол ет соответствующим набором сменных головок автоматизировать р д технологических операций по ремонту трубопроводов,

На фиг.1 показан общий вид устройства

0 дл  выполнени  технологических операций на трубопроводе; на фиг.2 - конструкци  приводной каретки; на фиг.З - конструкци  разъемного кольца; на фиг.4 - элемент разъемного кольца в разрезе радиальной секу5 щей плоскостью (пневматический распределитель на чертеже показан условно ); на фиг.5 - схема работы замкового механизма; на фиг.6 - схема работы тросового механизма передачи перемещени ; на

0 фиг.7 - схема расположени  тросов на внутренней поверхности направл ющего кольца; на фиг.8 - конструкци  опорной плиты, прикрепл емой к штокам пневмоцилиндров; на фиг.9 - зубчатый элемент в зацепле5 нии с охватывающей кольцо цепью; на фиг.10 - стыкуемые звень  приводной цепи. Устройство дл  выполнени  технологических операций на трубопроводе включает охватывающее трубу 1 разъемное кольцо 2

0

с автоматическим механизмом креплени ,

приводную каретку 3. удерживаемую на наружной поверхности разъемного кольца охватывающей кольцо цепью 4 и содержащей привод 5 основного перемещени , привод 6 5 главных подач инструмента, инструментальную головку 7 Воздуховод 8 и электрические кабели 9 и 10 соедин ют соответственно привод механизма креплени  кольца 2 и приводы природной каретки

3 с источниками сжатого воздуха и посто нного тока (на чертеже не показаны).

Приводна  каретка 3 состоит из пр моугольной платформы 11, базирующейс  на четырех колесах 12, кажда  пара которых установлена на оси 13. Оси фиксируютс  в отверсти х опор 14, которые жестко креп тс  к платформе 11. В нижней части опор 14 устанавливаютс  направл ющие подпружиненные ролики 15. контактирующие с боковыми поверхност ми кольца 2.

Привод основного перемещени  5 каретки включает реверсивный электродвигатель 16, установленный на суппорте 17 механизма нат жени  цепи, редуктор 18, приводную звездочку 19 и две ведомые звездочки 20, установленные оппозитно друг другу на стойках 21.

Привод главных подач инструмента 6 состоит из двух функционально независимых блоков продольного и радиального перемещени . Первый из упом нутых включает пр моугольные направл ющие 22, установленные на платформе 11, подвижный суппорт 23, перемещаемый посредством передачи винт-гайка шаговым двигателем 24 в пазах пр моугольных направл ющих 22. К подвижному суппорту 23 креп тс  направл ющие 25 блока радиального перемещени , по которым по скольз щей посадке перемещаютс  крепежна  планка 26. Движение крепежной планки 26 осуществл етс  шаговым двигателем 27 по- средством передачи винт-гайка.

К крепежной планке 26 присоедин етс  сменна  инструментальна  головка, выполненна  в виде самосто тельного функционального блока дл  выполнени  определенной технологической операции, например, в виде шлифовальной головки 7, включающей корпус 28, электродвигатель 29 вращени  абразивного диска 30, редук- тор31.

Питание электродвигателей приводов приводной каретки осуществл етс  от источника посто нного тока (не показан) посредством кабел  10, присоедин емого к распределительному  щику 32, от которого идет разводка проводов к электродвигател м .

Разъемное кольцо 2 устройства состоит из двух полуколец 33 и 34, которые соедин ютс  между собой при помощи оси 35, вход щей в отверсти  петель 36 и 37 и фиксирующейс  в таком положении гайкой 38. На внутренней поверхности полуколец пр моугольными выступами 39 образованы кольцевые полости 40, сообщающиес  между собой воздуховодом 41. Кольцевые полости 40 соедин ютс  с источником сжатого

воздуха (не показан) посредством еозд / о провода 42, присоедин емого к основному воздухопроводу 8.

С целью сокращени  времени устзнов- 5 ки устройства на трубопроводе разъемное кольцо 2 снабжено быстродействующим замковым механизмом, который включает замок 43, располагаемый на полукольце 33, и крюк 44, наход щийс  на полукольце 34.

0 Замок 43 имеет поворотную пластину 45 со стопором 46, установленную на оси 47 и прижимаемую к корпусу замка пружиной 48.

На внутренней поверхности полуколец

5 по обе стороны пр моугольных выступов 39 установлены, как показано на фиг.З, пнев- моцилиндры 49 одностороннего действи  с пр моугольными поршн ми. Выполнение поршней пневмоцилиндров пр моугольной

0 формы преп тствует повороту штоков и улучшает компановку конструкции разъемного кольца в целом, а указанное расположение пневмоцилиндров на кольце обеспечивает надежное базирование по5 следнего на поверхности трубопровода.

Штоковые полости пневмоцилиндров 49 соединены с кольцевыми полост ми 40 посредством воздуховодов 50 и дистанционно управл емых двухпозиционных пнев0 матических распределителей 51, которые в одном положении сообщают штоковые полости пневмоцилиндров с кольцевыми полост ми , а в другом - производ т запирание штоковых полостей. Управление распреде5 лител  51 осуществл етс  посредством электрических сигналов, идущих по проводам , сведенных в электрический кабель 9. Пружины 52, устанавливаемые на каждом спаренном штоке 53 между передней крыш0 кой цилиндра и его поршнем, осуществл ют обратный ход поршней при сбрасывании сжатого воздуха из кольцевых полостей 40. К штокам 53 пневмоцилиндров 49 присоедин ютс  опорные плиты 54, имеющие

5 направл ющие пазы 55, по которым перемещаютс  толкатели 56 рычажных механизмов , и базовые площадки, куда устанавливаютс  пластины 57, выполненные из материала с хорошими фрикционны0 ми свойствами, например, из резины. Отверсти  58 выполнены дл  креплени  к опорным плитам соединительных тросиков рычажно-тросового механизма.

На боковых поверхност х корпуса пнев5 моцилиндров 49 устанавливаютс  стойки, несущие опорные ролики 59. При этом диаметр опорных роликов 59 выбираетс  таким, чтобы величина выступа ролика над пластиной 57 опорной плиты 54 при полностью вт нутых штоках пневмоцилиндров составл ла не менее 1 /3 диаметра опорного ролика . Соблюдение этого услови  обеспечивает контакт поверхности трубореза только с опорными роликами 59 разъемного кольца 2 при полностью вт нутых штоках пневмо- цилиндров 49, что позвол ет производить быструю перестановку устройства на трубопроводе без разъема кольца 2.

Штоки всех пневмоцилиндров 49, установленных по одну сторону пр моугольных выступов 39, соединены между собой ры- чажно-тросовым механизмом передачи перемещени , включающем установленные на боковых поверхност х.корпусов пневмоцилиндров 49 поворотные рычаги 60, толкатели 56 которых контактируют с опорными плитами 54, и соединительные тросики 61, каждый из которых соедин ет опорную плиту 54 и поворотный рычаг 60 соседних пнев- моцилиндров 49. Схема соединени  опорных плит и рычагов нескольких пневмоцилиндров представлена на фиг.6. При этом соединение опорной плиты 54 с рычагом 60 двух соседних близлежащих к месту разьема полуколец пневмоцилиндров 49 осуществл етс  таким образом, чтобы соединительный тросик 61 не преп тствовал быстрому разъединению замкового механизма . Длины плеч и расположение оси вращени  на корпусе пневмоцилиндра рычага 60 выбираютс  такими, чтобы полный рабочий поворот рычага обеспечивал перемещение толкаемой или опорной плиты на величину хода поршн  h, а длина соединительного тросика 61 обеспечивала синхронное перемещение рычагов и опорных плит при любом их относительном положении.

С целью предотвращени  возможного перехлеста и запутывани  соединительных тросиков 61, каждый из них пропускаетс  через проушины поддерживающих стоек 62, устанавливаемых на внутренней поверхности крышек 63.

На торцовых поверхност х шарнирно сочлен емых сторон полуколец 33 и 34 выполнены пр моугольные пазы 64, в которые вход т при разводе полуколец соединительные тросики 61, соедин ющие соседние пневмоцилиндры 49 различных полуколец. Глубина пазов 64 выбираетс  такой, чтобы она обеспечивала угол развода шарнирно сочлененных полуколец 33 и 34 не менее 120°, что определ етс  условием беспреп тственной установки разъемного кольца 2 на трубопроводе. Оси 65, устанавливаемые в пр моугольных пазах 64, ограничивают перемещение соединительных тросиков 61 при разводе полуколец.

На наружной поверхности разъемного кольца 2 устанавливаютс  зубчатые элементы 66, число которых может варьироватьс  в зависимости от диаметра примен емого разъемного кольца.

С целью обеспечени  быстрого соединени  и разъема охватывающей разъемное кольцо 2 приводной цепи 4 в состав звеньев последней вход т два быстро стыкуемых звена 67 и 68, первое из которых имеет поворотную ось 69 с выполненными на ней

0 лысками, которые вход т в профильных паз 70 звена 68. Соответствующим поворотом оси 69 в профильном пазу 70 осуществл етс  стыковка разъемных звеньев цепи 4 между собой.

5 Устройство дл  выполнени  технологических операций на трубопроводе работает следующим образом. Разъемное кольцо 2 с разведенными полукольцами 33 и 34 поднос т к месту проведени  технологической

0 операции на трубопроводе 1 и соедин ют полукольца 33 и 34 между собой так, чтобы поверхность трубопровода охватывалась разъемным кольцом 2. При этом крюк 44 полукольца 34 входит в корпус замка 43,

5 причем поворотна  пластина 45 отжимаетс  силой взаимодействи  поверхностей стопора 46 и крюка 44, пропуска  крюк 44 в глубь корпуса замка. После попадани  стопора 46 в паз крюка 44 поворотна  пластина сно0 ва прит гиваетс  к корпусу замка усилием пружины 48 и осуществл етс  фиксацию крюка 44 в замке 43.

После этого воздухопроводе подсоедин ют к источнику сжатого воздуха, а дистан5 ционно управл емые двухпозиционные пневматические распределители 51 устанавливают в положение Открыто. Сжатый воздух из кольцевых полостей 40 по воздуховодам 50 поступает в бесштоковые поло0 сти пневмоцилиндров 49 и, преодолева  усили  пружин 52 и внешней нагрузки, перемещает в радиальном направлении порш- ни пневмоцилиндров 49. При этом автоматически происходит срабатывание

5 рычажно-тросового механизма передачи перемещени , работа которого представлена на фиг.6 на примере четырех пневмоцилиндров .

При установке разъемного кольца 2 на

0 поверхности трубопровода 1 сила веса кольца неравномерно распредел етс  по опорным плитам 54, в результате чего внешн   нагрузка на штоки пневмоцилиндров 49 также будет неравномерной. Пусть нагрузка от

5 веса кольца 2 на опорную плиту пневмоцилиндра 49а будет максимальной, в то врем  как нагрузка на опорную плиту пневмоцилиндра 49в - минимальной. При подаче сжатого воздуха в рабочие полости пневмоцилиндров, поршень ПНРПМОПИЛИЧдра 49а начинает перемещатьс  быстрее поршней других, более нагруженных пнев- моцилиндров 49а, 496 и 49г. При этом опорна  плита 54 пневмоцилиндра 49в перемещает закрепленный на ней конец одного из соединительных тросиков 61, другой конец которого присоединен к поворотному рычагу 60 пневмоцилиндрэ 49г. Поворачива сь вокруг оси, рычаг 60 перемещает сво- им толкателем 56 опорную плиту пневмоцилиндра 49г, движение которой преобразуетс  посредством тросовой передачи во вращение рычага 60, установленного на пневмоцилиндре 49а.

Аналогичным образом перемещение опорной плиты пневмоцилиндра 49 а передаетс  рычагу пневмоцилиндра 496, опорна  плита которого св зана с рычагом пневмоцилиндра 49в. Таким образом, осуществл етс  синхронизаци  и выравнивание величин перемещений опорных плит 54 пневмоцилиндров 49, св занных между собой соединительными тросиками 61. Вследствие этого штоки пневмоцилиндров выдвигаютс  на одинаковую величину до упора опорных плит 54 в поверхность трубопровода 1, обеспечива  точное и надежное базирование разъемного кольца 2 на трубопроводе. После этого пневмораспре- делители 51 устанавливаютс  в положение Закрыто.

Затем на внешней поверхности разъемного кольца 2 устанавливают приводную каретку 3 с закрепленной на ней инструментальной головкой 7. Дл  этого разъемное кольцо 2 с помещенной на нем приводной кареткой 3 охватывают приводной цепью 4, причем охват кольца 2 производ т таким образом, чтобы звень  цепи 4 входили в зацепление с зубь ми зубчатых элементов 66, а участки цепи 4, расположенные между соседними зубчатыми элементами 66, не имел провисов. Свободные концы цепи 4 пропускают между приводной 19 и двум  ведомыми звездочками 20 привода основного перемещени  каретки и соедин ют их между собой посредством стыкуемых звеньев 67 и 68. После этого включают привод механизма нат жени  цепи, который, перемеща  суппорт 17 с установленным на нем электродвигателем 16, осуществл ют необходимое нат жение цепи 4, чем обеспечиваетс  базирование приводной каретки 3 на поверхности разъемного кольца 2.

Включением электродвигателей 24 и 27 привода главных подач инструмента устанавливают рабочий инструмент, например, абразивный круг 30 в начальное положение дл  обработки. После этого включают электродвигатель 29 вращени  абразивного диска 30 и радиальным перемещенилм крепежной планки 26 устанавливают необходимую глубину врезани  абразивного диска в поверхность трубопровода 1. Затем включэ- 5 ют электродвигатель 16 и производ т перемещение приводной каретки 3 на необходимую длину обработки, при этом подпружиненные ролики 15 направл ют движение каретки строго вдоль направл ю0 щего кольца 2, а надежна  фиксаци  приводной цепи 4 посредством зубчатых элементов 66 полностью исключает возможность проскальзывани .

В случае необходимости произвести по5 добную обработку поверхности трубопровода на соседнем, близлежащем участке осуществл ют отвод рабочего инструмента, после чего пневмораспределители 51 устанавливают в положение Открыто, а коль0 цевые полости 40 сообщают с атмосферой. Под действием пружин 52 штоки пневмоцилиндров 49 вт гиваютс  и разъемное кольцо 2 упираетс  в поверхность трубопровода опорными роликами 59. Разъемное кольцо 2

5 с установленными на нем технологическим оборудованием перекатывают по трубе в место последующей обработки и сообщают кольцевые полости 40 с источником сжатого воздуха, в качестве которого может быть

0 использована как цехова  магистраль, так и баллон со сжатым воздухом. После завершени  базировани  разъемного кольца 2 на поверхности трубы пневмораспределители 51 устанавливают вновь в положение За5 крыто и производ т настройку рабочего инструмента на обработку.

Claims (1)

1. В случае необходимости выполнени  другой технологической операции, например операции контрол  зачищенной абра0 зивным кругом 30 поверхности трубопровода, осуществл ют замену шлифовальной головки 7 на блок датчиков без демонтажа устройства и провод т необходимые измерени . В качестве инструмен5 тальных головок дл  проведени  технологических операций могут быть использованы: фрезерна , сверлильна , сварочна  головки, газовый резак и др. Формула изобретени 

   0 Устройство дл  выполнени  технологических операций на трубопроводе, содержа- щее установленную на разъемном направл ющем кольце приводную каретку со сменной приводной инструментальной

   5 головкой, а также механизм креплени  устройства на трубе, отличающеес  тем, что устройство снабжено механизмом фиксации каретки, выполненным в виде охватывающей направл ющее кольцо цепи и установленных с возможностью взаимодействи  с цепью зубчатых элементов, выполненных на наружной поверхности указанного кольца, а механизм креплени  устройства на трубе выполнен в виде радиально расположенных на внутренней поверхности кольца по меньшей мере четырех пневмоцилин- дров одностороннего действи , штоки которых соединены между собой введенными в устройство рычажно-тросовым механизмом передачи перемещени .

   Фиг. / 59 60 W

   65 #

   40

   Фиг

   27 2519 tS 52 0 Ю

   X2625iSf5f22f20H 2

   9иг. 2 55 Ц 6f 51 50 54 42

   55 45 47 48 46 44 54

   Фиг. 5

   JJ 65 62 65 Фиг. Г.

   Фиг. 9.

   Фиг. 8

   6Г 69