Результат интеллектуальной деятельности: Установка для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность труб

Изобретение относится к области нанесения покрытий, а именно композиционных составов высокой вязкости, на внутреннюю поверхность труб.

Для некоторых трубных изделий, работающих в условиях воздействия различных сред, одним из основных конструктивных элементов является наличие на внутренней поверхности защитного покрытия разной толщины на отдельных участках поверхности трубы с жесткими допусками по толщине и массе.

Особенностью установки для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность труб является то, что ее конструктивно-компоновочная схема позволяет обеспечить дифференцированную толщину покрытия на отдельных участках трубы с жесткими допусками, повысить качество покрытия, исключить потери состава, улучшить эксплуатационные характеристики.

Известна установка для внутреннего окрашивания труб с помощью поршня (см., например, В.Л. Гоц, Техника окраски внутренних поверхностей, - М.: Машиностроение 1971 г., с. 45, рис. 21), содержащая раму, поршень, насаженный на шток в вертикальном положении. Определенное количество состава наливается поверх поршня, который затем перемещается по трубе вниз, при этом состав осаждается на внутренней поверхности трубы.

Такая конструкция установки для внутреннего окрашивания труб с помощью поршня позволяет осуществить нанесение покрытия на гладкую внутреннюю поверхность трубы.

Однако эта конструкция не позволяет обеспечить нанесение покрытия разной толщины с жесткими допусками на отдельных участках внутренней поверхности труб вдоль образующей в результате неконтролируемого отекания состава.

Таким образом, задачей данного технического решения являлось обеспечение нанесения покрытия без жестких требований по толщине и массе.

Общими признаками известного технического решения с предлагаемой авторами конструкцией является наличие поршня и штока.

Наиболее близкой по технической сути и достигаемому техническому результату является конструкция установки для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность труб (см. изобретение RU 2 533 492 C1), принятая авторами за прототип, содержащая станину, устройство фиксации трубы, механизм возвратно-поступательного перемещения каретки, снабженной редуктором и реечным толкателем, штангу с установленным на конце поршневым дозатором.

Такая конструкция установки для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность труб позволяет обеспечить равномерное нанесение покрытия только одной толщины.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известной установки для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность труб, принятой авторами за прототип, относится то, что конструкция не позволяет обеспечить нанесение покрытия разной толщины на отдельных участках поверхности трубы, так как перемещение поршня в дозаторе кинематически жестко связано с перемещением каретки, а также, что при совершении холостого хода дозатором до начала нанесения покрытия из направленного постоянно вниз сопла истекает часть состава, попадая на механизмы установки и загрязняя их, при этом внутри дозатора образуется воздушный пузырь, который является причиной неравномерного истечения состава в начале нанесения покрытия при перемещении поршня в дозаторе и, соответственно, ухудшения качества покрытия.

Таким образом, задачей данного технического решения являлось нанесение равнотолщинного покрытия на внутреннюю поверхность труб.

Общими признаками с предлагаемой авторами конструкцией установки нанесения покрытия на внутреннюю поверхность труб является наличие станины, устройства фиксации трубы, механизма возвратно-поступательного перемещения каретки, штанги, поршневого дозатора и редуктора с реечным толкателем.

В отличие от прототипа в предлагаемой авторами установке для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность труб редуктор снабжен дополнительным толкателем с регулируемым электроприводом, закрепленным на реечном толкателе, штанга смонтирована на каретке с возможностью поворота, при этом дозатор в исходном положении зафиксирован на штанге соплом вверх.

В частном случае, т.е. в конкретных формах выполнения, изобретение характеризуется следующими признаками:

- дополнительный толкатель выполнен в виде винтовой пары, состоящей из маточной гайки, ходового винта и призматической шпонки, при этом маточная гайка закреплена на реечном толкателе, а ходовой винт одним концом установлен в полом валу электропривода с возможностью вращения и продольного перемещения;

- механизм поворота штанги выполнен в виде смонтированного на каретке поршневого бесштокового пневмоцилиндра с возвратно-поступательным перемещением поршня, снабженного зубчатой рейкой, взаимодействующей с шестерней, закрепленной на штанге, при этом поворот штанги осуществляется в сторону вращения трубы, а угол поворота α составляет 135°.

Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом.

Указанные признаки, отличительные от прототипа, и на которые распространяется испрашиваемый объем правовой защиты, во всех случаях достаточны.

Задачей предлагаемого изобретения является создание установки для нанесения покрытий на внутреннюю поверхность труб на основе композиций высокой вязкости в исходном состоянии, обеспечение равномерного нанесения покрытия разной толщины на отдельных участках внутренней поверхности труб, исключение потерь наносимого состава, повышение качества покрытия, улучшение эксплуатационных характеристик.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что редуктор снабжен дополнительным толкателем с регулируемым электроприводом, закрепленным на реечном толкателе, штанга смонтирована на каретке с возможностью поворота, при этом дозатор в исходном положении зафиксирован на штанге соплом вверх.

Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между ними позволяет, в частности, за счет:

- снабжения редуктора дополнительным толкателем с регулируемым электроприводом, закрепленным на реечном толкателе, монтажа штанги на каретке с возможностью поворота и фиксации дозатора в исходном положении соплом вверх, обеспечить нанесение покрытия разной толщины на отдельных участках поверхности трубы, повысить качество покрытия, исключить потери состава.

Признаки, характеризующие изобретение в конкретных формах исполнения, позволяют, в частности, за счет:

- выполнения дополнительного толкателя в виде винтовой пары, состоящей из маточной гайки, закрепленной в реечном толкателе, и ходового винта, установленного одним концом в полом валу электропривода с возможностью вращения и продольного перемещения, увеличить толщину покрытия на отдельных участках,

- выполнения механизма поворота штанги в виде смонтированного на каретке поршневого бесштокового пневмоцилиндра с возвратно-поступательным перемещением поршня, снабженного зубчатой рейкой, взаимодействующей с шестерней, закрепленной на штанге, при повороте штанги на 135° осуществляемого в сторону вращения трубы, исключить потери состава, улучшить эксплуатационные характеристики.

Сущность изобретения заключается в том, что в известной установке для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность труб, содержащей станину, устройство фиксации трубы, каретку с приводом, редуктор, состоящий из цепной передачи, двух шестерен и реечного толкателя, штангу и дозатор, в отличие от прототипа, согласно изобретению, редуктор снабжен дополнительным толкателем с регулируемым электроприводом, закрепленным на реечном толкателе, штанга смонтирована на каретке с возможностью поворота, при этом дозатор в исходном положении зафиксирован на штанге соплом вверх.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен общий вид установки для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубы, на фиг. 2 - редуктор, каретка и штанга с дозатором, на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2, на фиг. 4 - расположение сопла дозатора в исходном - I и в рабочем - II положениях, на фиг. 5 - сечение Б-Б на фиг. 2, на фиг. 6 - сечение В-В на фиг. 2, на фиг. 7 - вид Г дополнительного толкателя в разрезе на фиг. 2.

Предлагаемая установка для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность труб содержит станину 1, каретку 2, редуктор 3, штангу 4, поршневой дозатор 5 с соплом 6, устройство фиксации трубы 7, смонтированное с возможностью вращения. Внутри штанги 4 установлен подпружиненный шток 8, который в исходном положении фиксируется пружиной 9. В состав редуктора 3 входит реечный толкатель 10, на конце которого закреплен дополнительный толкатель 11 с регулируемым электроприводом 12. Штанга 4 смонтирована на каретке 2 с возможностью поворота. Механизм поворота 13 состоит из бесштокового пневмоцилиндра 14 с возвратно-поступательным перемещением поршня 15, снабженного зубчатой рейкой 16, взаимодействующей с шестерней 17, закрепленной на штанге 4. Сопло дозатора 5 в исходном положении I направлено концом вверх. Поворот штанги 4 вместе с дозатором 5 осуществляется на угол 135° в сторону вращения трубы. Положение II - рабочее положение сопла 6. Перемещение каретки 2 осуществляется посредством электропривода 18, шестерни 19 и шестерни 20, взаимодействующей с рейкой 21, закрепленной на станине 1. Редуктор 3, закрепленный на каретке 2, состоит из цепной передачи 22, шестерни 23, взаимодействующей с рейкой 21 и шестерни 24, находящейся в зацеплении с реечным толкателем 10. Дополнительный толкатель 11 выполнен в виде винтовой пары, состоящей из маточной гайки 25, закрепленной в реечном толкателе 10, ходового винта 26, один конец которого установлен в полом валу 27 редуктора 28 с возможностью вращения и продольного перемещения посредством призматической шпонки 29. Редуктор 28 является частью электропривода 12,оснащенного частотным преобразователем, позволяющим установить требуемую частоту вращения и скорость продольного перемещения ходового винта 26.

Установка для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность труб работает следующим образом.

Наполненный составом дозатор 5 устанавливают на штанге 4, трубу закрепляют в устройстве фиксации 7, включают вращение трубы и продольное перемещение каретки 2. Перемещение каретки 2 осуществляется от электропривода 18 при взаимодействии шестерни 20 с рейкой 21. При этом шестерня 23, обкатываясь относительно рейки 21, через цепную передачу 22 и шестерню 24 перемещает реечный толкатель 10. При входе дозатора 5 в трубу включается механизм поворота 13, поршень 15 пневмоцилиндра 14 перемещается влево вместе с зубчатой рейкой 16, которая, воздействуя на шестерню 17, поворачивает штангу 4 на 135° в сторону вращения трубы, при этом сопло 6 дозатора 5 занимает рабочее положение II. Одновременно реечный толкатель 10 воздействует на шток 8, который, сжимая пружину 9, перемещает поршень дозатора 5 и выдавливает состав через сопло 6 на внутреннюю поверхность трубы. При вращении трубы состав укладывается на ее поверхность равномерно по винтовой линии. Если на отдельных участках трубы требуется нанести слой покрытия большей толщины, включают электропривод 12 дополнительного толкателя 11, при этом одновременно с перемещением реечного толкателя 10 происходит осевое перемещение ходового винта 26 и количество выдавливаемого состава на единицу поверхности трубы увеличивается, что приводит к увеличению толщины покрытия. Регулируемый электропривод 12 обеспечивает заданную толщину покрытия. По окончании цикла механизмы установки взаимодействуют в обратном порядке, возвращаясь в исходное положение. Окончательное формирование покрытия производят на дополнительном оборудовании под действием центробежных сил при высокой частоте вращения трубы.

Применение установки для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность труб в соответствии с изобретением обеспечивает нанесение состава дифференцированно по толщине на отдельных участках внутренней поверхности труб, повышение качества покрытия, исключение потерь наносимого состава, улучшение эксплуатационных характеристик.

Указанный положительный результат подтвержден проведенными испытаниями опытных образцов установок для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность труб, выполненными в соответствии с изобретением.

В настоящее время, в соответствии с изобретением, разработана конструкторская документация на установку нанесения покрытия на внутреннюю поверхность труб, в стадии изготовления находятся промышленные образцы установок.