RU2170631C2

RU2170631C2 - Machine for cleaning pipeline outer surface

Info

Publication number: RU2170631C2
Application number: RU98108967A
Authority: RU
Inventors: А.Х. Хасанов; Р.Л. Самматов; С.Г. Кульгильдин; А.Г. Гумеров; Р.А. Нафиков
Original assignee: Институт проблем транспорта энергоресурсов "ИПТЭР"
Priority date: 1998-05-08
Filing date: 1998-05-08
Publication date: 2001-07-20

Abstract

FIELD: cleaning facilities. SUBSTANCE: invention relates to machines for cleaning surfaces of pipes from old insulation and dirt and for cleaning circumferential and longitudinal seams. It solves the problem of continuous displacement of cleaning tools along axis of cleaned pipeline. Proposed machine consists of framework with two sides on running wheels. Framework accommodates chain drive of tool carrier made in form of flexible hoop consisting of hinge-secured U-shaped sections with teeth for chain on outer surface. Section accommodate supper rollers whose axes are located at angle relative to longitudinal axis of hoop. Rotation of hoop along screw line is provided, i. e. its travel along axis of pipeline. Ends of hoop and ends of drive chain are connected without tools. EFFECT: reduced time taken for mounting and demounting of machine on pipeline to be repaired. 5 dwg

Description

Изобретение относится к машинам для очистки сварных швов и наружной поверхности труб от старой изоляции и грязи преимущественно при ремонте трубопроводов большого диаметра в траншее. В частности, такая машина может быть использована:
- при строительстве и аварийном ремонте для очистки стыковых швов и неизолированных участков возле шва;
- при аварийном ремонте для очистки вскрытого участка трубопровода с целью выявления поврежденных мест;
- для очистки труб при выборочном ремонте, где также приходится часто производить монтаж и демонтаж очистной машины на трубопроводе.The invention relates to machines for cleaning welds and the outer surface of pipes from old insulation and dirt mainly when repairing large diameter pipelines in a trench. In particular, such a machine can be used:
- during construction and emergency repairs for cleaning butt joints and uninsulated sections near the joint;
- during emergency repairs to clean the exposed section of the pipeline in order to identify damaged places;
- for cleaning pipes during selective repairs, where it is also often necessary to mount and dismantle the cleaning machine in the pipeline.

Известна машина для очистки наружной поверхности действующего трубопровода (авторское свидетельство СССР N 659213, кл. B 08 B 9/02, 30.04.79), содержащая раму с кольцевыми корпусами на торцах и ходовым механизмом. По окружности кольцевого корпуса размещены направляющие ролики с кольцевыми канавками, которые задают положение размещенного в них носителя инструмента в вертикальной плоскости и ограничивают его продольное перемещение относительно каркаса. Носитель инструментов выполнен в виде составного венца (диска), расчленяемого в сборке на три части. Аналогично в двух местах имеются разъем и кольцевой корпус. A known machine for cleaning the outer surface of an existing pipeline (USSR author's certificate N 659213, class B 08 B 9/02, 30.04.79), containing a frame with annular bodies at the ends and the running gear. Guiding rollers with annular grooves are placed around the circumference of the annular body, which define the position of the tool carrier located therein in a vertical plane and limit its longitudinal movement relative to the frame. The tool carrier is made in the form of a composite crown (disk), divided into three parts in the assembly. Similarly, in two places there is a connector and an annular housing.

Каждый носитель инструментов имеет привод для его рабочего вращения и еще один общий привод для горизонтального перемещения машины. Each tool carrier has a drive for its working rotation and another common drive for horizontal movement of the machine.

Недостатком известной машины является значительная трудоемкость процесса установки и монтажа ее на ремонтируемом трубопроводе. Причем монтаж требует совместной работы не менее двух операторов, т.к. при заворачивании гаек (их всего 16) один из операторов должен поддержать в нужном положении тяжелые секции носителя инструментов или кольцевого корпуса. Кроме того, такие машины тяжеловесны, имеют значительные длиновые габариты и конструктивно сложны. A disadvantage of the known machine is the significant complexity of the installation process and its installation on the repaired pipeline. Moreover, the installation requires the collaboration of at least two operators, because when tightening the nuts (there are 16 in total), one of the operators must support the heavy sections of the tool carrier or ring body in position. In addition, such machines are heavy, have significant lengths and are structurally complex.

Перечисленные недостатки существенны при применении их при аварийных и выборочных ремонтах. These shortcomings are significant when applied to emergency and selective repairs.

Известна также машина (рабочий ее орган) для очистки наружной поверхности трубопровода (см. авторское свидетельство СССР N 1380810, B 08 B 9/02, 15.03.88), содержащая раму с двумя боковинами и двумя носителями рабочих инструментов (в дальнейшем - носитель инструментов), выполненными в виде разъемных венцов (дисков). В вертикальной плоскости носители инструментов (венцы) базированы на направляющих роликах, контактирующих с внутренней его цилиндрической поверхностью, прикрепленных к боковинам. Привод каждого носителя инструментов выполнен в виде замкнутой цепи, запасованной в ведущей и ведомых звездочках, охватывающей носитель инструментов (венец) с наружной ее стороны. Also known is a machine (its working body) for cleaning the outer surface of the pipeline (see USSR author's certificate N 1380810, B 08 B 9/02, 03/15/08), containing a frame with two sidewalls and two carriers of working tools (hereinafter - the tool carrier ) made in the form of split crowns (disks). In the vertical plane, tool carriers (crowns) are based on guide rollers in contact with its inner cylindrical surface, attached to the sidewalls. The drive of each tool carrier is made in the form of a closed chain stored in the drive and driven sprockets, covering the tool carrier (crown) from its outer side.

Два носителя инструментов (венца) между собой связаны с осями инструментов и размещены между двумя боковинами. Таким образом, два носителя инструментов носят общие инструменты, и их ведущие звездочки насажены на общий вал. В результате момент резания через ведущие инструменты передается к боковинам, а через них к каркасу. А это ограничивает количество инструментов, т.к. возникает опрокидывающий момент выше допустимой величины. Two tool carriers (crowns) are interconnected with the tool axes and placed between two sidewalls. Thus, two tool carriers carry common tools, and their drive sprockets are mounted on a common shaft. As a result, the moment of cutting through the leading tools is transmitted to the sidewalls, and through them to the frame. And this limits the number of tools, because a tipping moment occurs above the permissible value.

При работе боковины рамы фиксируются на трубопроводе фиксаторами, выполненными в виде гидроцилиндров, взаимодействующих с трубопроводом. Чтобы запустить машину в работу, нужно грузоподъемным средством установить ее на трубопровод и фиксировать машину на трубопроводе гидроцилиндрами (фиксаторами). Включив гидромотор на вращение носителей инструментов, производят очистку узкой полосы (например, сварных стыков). Чтобы очистить участки вокруг шва, приходится несколько раз отцеплять машину от трубы, грузоподъемным средством смещать ее на ширину очищенной полосы и снова фиксировать. Однако такой метод очистки малопроизводителен, т.к. много времени уходит на многократные перемещения и перефиксации машины на трубопроводе. Кроме того, мала эффективность очистки, т.к. к паре венцов можно закрепить ограниченное количество инструментов, чтобы не возникал значительный опрокидывающий момент. During operation, the sidewalls of the frame are fixed on the pipeline with clamps made in the form of hydraulic cylinders interacting with the pipeline. To start the machine in work, you need to use a lifting device to install it on the pipeline and fix the machine on the pipeline with hydraulic cylinders (clamps). Turning on the hydraulic motor to rotate the tool carriers, a narrow strip (for example, welded joints) is cleaned. To clean the areas around the seam, you have to unhook the machine several times from the pipe, use a lifting device to shift it to the width of the cleaned strip and fix it again. However, such a cleaning method is inefficient because it takes a lot of time to repeatedly move and re-fix the machine on the pipeline. In addition, the cleaning efficiency is low, because a limited number of tools can be fixed to a pair of crowns so that there is no significant tipping moment.

Целью изобретения является повышение производительности очистки, качества очистки и удобство в эксплуатации. Если очистная машина имеет достаточную производительность, то ее можно использовать не только для очистки стыковых швов при строительстве, но и для очистки трубопровода при аварийном и выборочном ремонтах. The aim of the invention is to improve cleaning performance, quality of cleaning and ease of use. If the cleaning machine has sufficient capacity, then it can be used not only for cleaning butt joints during construction, but also for cleaning the pipeline during emergency and selective repairs.

Для достижения указанной цели в машине, содержащей раму с боковинами, два носителя инструментов и привод их вращения посредством цепных передач, охватывающих их носители, средства базирования носителей в вертикальной плоскости, каждый носитель инструмента машины выполнен в виде гибкого обруча, состоящего из шарнирно закрепленных П-образных секций с зубьями для цепи, размещенными с наружной стороны секций, машина снабжена движителем носителя инструментов, выполненным в виде роликов, расположенных под углом к продольной оси обруча и базирующихся на трубопроводе, вращательно смонтированных в секциях обруча, при этом к боковинам прикреплены ходовые колеса. При таком выполнении машины не требуется ее фиксировать при помощи гидроцилиндров в каждой позиции. За счет расположенных под углом роликов, обруч будет вращаться по винтовой линии и непрерывно перемещаться продольно своей оси. За счет этого повысится производительность и удобство при эксплуатации. Вместе с обручем будут перемещаться боковины на ходовых тележках, т.к. они связаны с обручем через цепную передачу. Производительность и качество очистки повысится еще из-за того, что каждый носитель инструментов несет свои индивидуальные инструменты, поэтому количество инструментов можно многократно увеличить. При этом опрокидывающий момент от сопротивления инструментов двух носителей инструментов погашается, т.к. инструменты вращаются в разные стороны. To achieve this goal in a machine containing a frame with sidewalls, two tool carriers and a drive for rotating them by means of chain gears covering their carriers, means for basing the carriers in a vertical plane, each carrier of the machine tool is made in the form of a flexible hoop consisting of pivotally fixed P- shaped sections with teeth for the chain located on the outside of the sections, the machine is equipped with a tool carrier mover made in the form of rollers located at an angle to the longitudinal axis of the hoop and bases ruyuschihsya on the pipe, rotationally mounted in sections of the hoop while the sidewalls are attached to the running wheels. With this embodiment of the machine, it is not required to fix it with the help of hydraulic cylinders in each position. Due to the angled rollers, the hoop will rotate along a helix and continuously move longitudinally along its axis. This will increase productivity and ease of use. Together with the hoop, the sidewalls will move on the running trolleys, as they are connected to the hoop through a chain drive. The productivity and quality of cleaning will increase due to the fact that each tool carrier carries its own individual tools, so the number of tools can be increased many times. In this case, the overturning moment from the resistance of the tools of the two tool carriers is canceled, because tools rotate in different directions.

На фиг. 1 изображена машина, вид сбоку; на фиг. 2 -изображена машина, компонованная с одной боковиной и с одним носителем инструмента (с гибким обручем); на фиг. 3 - вид А на фиг. 1; на фиг. 4 - место Б на фиг. 3; на фиг. 5 - сечение В-В на фиг. 4; на фиг. 6 - сечение Г-Г на фиг. 4; на фиг. 7 - сечение Д-Д на фиг. 4; на фиг. 8 - кинематическая схема машины. In FIG. 1 shows a machine, side view; in FIG. 2 - depicts a machine arranged with one sidewall and with one tool carrier (with a flexible hoop); in FIG. 3 is a view A in FIG. 1; in FIG. 4 - place B in FIG. 3; in FIG. 5 is a cross-section BB in FIG. 4; in FIG. 6 is a section GG in FIG. 4; in FIG. 7 is a section DD in FIG. 4; in FIG. 8 is a kinematic diagram of a machine.

Машина для очистки наружной поверхности трубопровода содержит раму с двумя боковинами 1 (фиг. 1, 3), жестко связанными между собой распоркой 2. К боковинам прикреплены ходовые колеса 3. В боковинах размещены два вала ведущих звездочек 4, 5, закрепленных на их взаимно противоположных концах. Валы звездочек между собой кинематически связаны посредством шестерен 6, 7 (фиг. 8), поэтому они вращаются в разные стороны. Один из валов соединен с приводом. Привод, например, выполнен в виде полого вала 8, соединенного с шестерней 7 одного из валов звездочек. Полый вал соединен с валом гидромотора 9 (фиг. 8) через муфту 10 и внутренний вал 11. Под ведущими звездочками 4,5 размещены носители рабочих инструментов 12, 13 (носители инструментов), выполненных в виде гибкого обруча, состоящих из шарнирно закрепленных П-образных в поперечном сечении секций 14 (фиг. 3, 7). На наружной стороне обруча выполнены (еще до разрезки на секции) зубья 15 для цепи 16. Секции между собой соединены стяжками 17. Одна из осей 18 соединения стяжек с секцией 14 и одна из осей 19 соединительного звена цепи 16 выполнены легкосъемными, т.е. вместо традиционного шплинта с шайбой для фиксации осей 18 и 19 от выпадания, установлен фиксатор 20 с пазом 21 для прохода штифта 22 и с двумя фиксирующими лунками 23, 24, куда входит подпружиненный шарик 25. Внутри секции размещены опорные ролики 26, оси 27 которых размещены под углом α^° (фиг. 1, 2) к продольной оси обруча. На осях 27 опорных роликов или на собственных осях, расположенных между опорными роликами (такой вариант на чертеже не изображен), смонтированы твердосплавные рабочие инструменты (в дальнейшем - инструменты) 28 на двухплечем рычаге. Для улучшения качества очистки к указанным осям поворотно могут быть прикреплены общеизвестные в технике щеточные инструменты 29, плоскость вращения которых расположена под углом к направлению движения. Ко второму плечу рычага инструмента 28 жестко прикреплен цилиндр 30, внутри которого размещен подпружиненный шток 31, который упирается в упор 32, приваренный к секции 14. Натяжение пружины регулируется при помощи рукояток 33. Каждая из цепных передач выполнена в виде замкнутой цепи 16, запасованной в ведущей 4 или 5 и ведомых 34, 35 звездочках, охватывающей гибкий обруч (носитель инструментов) снаружи. Звездочка 34 имеет возможность смещаться в сторону от центра для натяжения цепи 16. Ушко 36 предназначено для зацепления крюка грузоподъемной машины. При сборке машины в первую очередь на очищаемый трубопровод устанавливают носители инструментов. Для соединения концов гибкого обруча между собой фиксатор 20 устанавливают продольно оси 18, ось пропускают через отверстия стяжки 17, секции 14 и распорной втулки 37. Для фиксации оси от выпадания фиксатор 20 поворачивают на 90^o, и центральную лунку 24 подводят под шарик 25. После этого сажают на трубу боковины на колесах с приводами цепных передач при разомкнутом состоянии цепи. После установки боковин на трубу цепь зацепляют зубьями носителя инструмента, замыкают цепь осью 19 (фиг. 6) и создают натяжение цепи за счет отвода звездочки 34. Подпружиненное прижатие рабочего инструмента 28 к очищаемому трубопроводу осуществляется вращением на отвинчивание рукояток 33, при котором происходит контактирование штока с упором 32. Очистка трубопровода осуществляется при включении гидромотора за счет вращательного движения инструмента по винтовой линии. Перемещение по винтовой линии обеспечивают опорные ролики, расположенные под углом α^° (фиг. 1, 2). Если для отвода звездочки 34 применить известное рычажное устройство с подпружиненным пальцевым фиксатором рычага, несущего звездочку 34 (не показано), то можно констатировать, что монтаж машины на трубопровод можно осуществить без применения инструмента.The machine for cleaning the outer surface of the pipeline contains a frame with two sidewalls 1 (Fig. 1, 3), rigidly interconnected by a spacer 2. Driving wheels 3 are attached to the sidewalls. Two shaft of sprockets 4, 5 are mounted on the sidewalls, mounted on their mutually opposite ends. The sprocket shafts are kinematically connected to each other by means of gears 6, 7 (Fig. 8), so they rotate in different directions. One of the shafts is connected to the drive. The drive, for example, is made in the form of a hollow shaft 8 connected to the gear 7 of one of the sprocket shafts. The hollow shaft is connected to the shaft of the hydraulic motor 9 (Fig. 8) through the clutch 10 and the inner shaft 11. Under the drive sprockets 4,5 are placed the media of working tools 12, 13 (tool holders), made in the form of a flexible hoop, consisting of pivotally fixed P- cross-sectional sections 14 (fig. 3, 7). On the outside of the hoop, teeth 15 for chain 16 are made (even before cutting into sections) 16. The sections are connected by couplers 17. One of the axes 18 of the couplers to the section 14 and one of the axes 19 of the connecting link of the chain 16 are made easily removable, i.e. instead of the traditional cotter pin with a washer for fixing the axes 18 and 19 from falling out, a latch 20 is installed with a groove 21 for the passage of the pin 22 and with two locking holes 23, 24, where the spring ball 25 enters. Support rollers 26 are placed inside the section, whose axes 27 are located at an angle α ^° (Fig. 1, 2) to the longitudinal axis of the hoop. On the axes 27 of the support rollers or on their own axes located between the support rollers (this option is not shown in the drawing), carbide working tools (hereinafter referred to as tools) 28 are mounted on a two-arm lever. To improve the quality of cleaning, brush tools 29, well known in the art, can be rotated to the indicated axes, the plane of rotation of which is located at an angle to the direction of movement. A cylinder 30 is rigidly attached to the second shoulder of the tool lever 28, inside of which a spring-loaded rod 31 is placed, which abuts against an emphasis 32 welded to section 14. The spring tension is adjusted using the handles 33. Each of the chain gears is made in the form of a closed chain 16 stored in leading 4 or 5 and driven 34, 35 stars, covering a flexible hoop (tool carrier) from the outside. The sprocket 34 has the ability to move away from the center to tension the chain 16. The eye 36 is designed to engage the hook of the lifting machine. When assembling the machine, first of all, tool carriers are installed on the pipeline being cleaned. To connect the ends of the flexible hoop to each other, the latch 20 is installed longitudinally to the axis 18, the axis is passed through the holes of the coupler 17, section 14 and spacer sleeve 37. To fix the axis from falling out, the latch 20 is turned 90 ^° , and the central hole 24 is brought under the ball 25. After this is planted on the sidewall pipe on wheels with chain drives with the circuit open. After installing the sidewalls on the pipe, the chain is hooked with the teeth of the tool carrier, the chain is closed with the axis 19 (Fig. 6) and the chain is tensioned by removing the sprocket 34. The spring-loaded pressing of the working tool 28 to the pipe being cleaned is carried out by rotation to unscrew the handles 33, at which the rod is contacted with an emphasis 32. The pipeline is cleaned when the hydraulic motor is turned on due to the rotational movement of the tool along a helical line. Moving along a helical line is provided by support rollers located at an angle α ^° (Fig. 1, 2). If a well-known lever device with a spring-loaded finger lock of a lever carrying an asterisk 34 (not shown) is used to retract the sprocket 34, it can be stated that the machine can be mounted on the pipeline without using a tool.

Преимущества предлагаемых очистных машин в вопросе быстроты монтажа и демонтажа особенно четко проявляются при компоновке их по второму варианту исполнения (фиг. 2). Монтаж такой машины сводится к следующему. Машину опускают при помощи грузоподъемного средства в сборе, но при разомкнутом гибком обруче 12 и цепи 16. Осями 18, 19 соединяют концы гибкого обруча и цепи, отводят рычагом натяжную звездочку 34 и фиксируют. Сборка закончена. Предварительно настроенные две пары инструментов не будут мешать соединению концов обруча, если их расположить по горизонтальной плоскости, проходящей через ось трубопровода. Учитывая малый габарит и быстрый монтаж, демонтаж, второй вариант компоновки предпочтителен для очистки сварных швов и небольшого участка трубы по обе стороны шва. С таким же успехом может применяться второй вариант еще при аварийных ремонтах, когда на трубопровод приходится устанавливать машину дважды. При этом во время работы и в промежутке между двумя установками на трубу машина с крюка грузоподъемной машины не снимается, и гидромотор можно питать от гидросистемы грузоподъемной машины. Когда очищаемая длина трубы побольше, целесообразно применение первого варианта компоновки (фиг. 1), по которому производительность в два с липшим раза больше. The advantages of the proposed cleaning machines in terms of speed of installation and dismantling are especially clearly manifested when they are assembled according to the second embodiment (Fig. 2). Installation of such a machine is as follows. The machine is lowered with the help of the lifting means assembly, but with the flexible hoop 12 and the chain 16 open. The axes 18, 19 connect the ends of the flexible hoop and the chain, pull the tension sprocket 34 away with the lever and fix it. Assembly completed. Pre-configured two pairs of tools will not interfere with the connection of the ends of the hoop, if they are placed on a horizontal plane passing through the axis of the pipeline. Given the small size and quick installation, dismantling, the second layout option is preferred for cleaning welds and a small pipe section on both sides of the weld. With the same success, the second option can be used even in emergency repairs, when you have to install the machine twice on the pipeline. At the same time, during operation and in the interval between two installations on the pipe, the machine is not removed from the hook of the lifting machine, and the hydraulic motor can be powered from the hydraulic system of the lifting machine. When the pipe length to be cleaned is longer, it is advisable to use the first layout option (Fig. 1), according to which the productivity is two and a half times greater.

Claims

A machine for cleaning the outer surface of the pipeline, comprising a frame with sidewalls and running wheels attached to it, two tool carriers with drives for their rotation, each of which is made in the form of a flexible hoop, and a tool carrier mover along the pipe axis, characterized in that the carriers rotate drives tools have chains covering tool carriers, and each tool carrier consists of articulated U-shaped sections with teeth for the chain, and the tool carrier mover is made n in the form of rollers mounted in sections at an angle to the longitudinal axis of the flexible hoop based on the outer surface of the pipeline.