6.1.2. Рабочие инструменты трубоочистных машин

Трубоочистные машины обрабатывают поверхность трубопровода с помощью специального очистного инструмента. Его тип и траектория движения относительно очищаемой трубы определяют конструкцию соответствующей трубоочистной машины (рис. 6.3, 6.4).

Рис. 6.3. Типы очистного инструмента: а – плоская щетка; б – цилиндрическая щетка; в – дисковая щетка; г – чашеобразная щетка; д – скребок

Преимущественное распространение получили два типа очистного инструмента: скребки и плоские металлические щетки с проволочным ворсом. На первых очистных машинах в качестве рабочего инструмента применялись также шарошки, на которые возлагалась задача раскалывать слой плотной окалины. Однако ввиду малой долговечности и незначительной эффективности от шарошек со временем отказались.

Применение двух типов очистного инструмента обусловлено различиями в прочностных характеристиках удаляемых загрязнений. Твердые и плотные образования разрушаются и удаляются с поверхности трубы скребками, а более мягкие и рыхлые – металлическими щетками. Вследствие упругости и большого числа ворсинок щетки способны удалять загрязнения из углублений шероховатой поверхности трубопровода.

Скребок представляет собой изогнутую стальную пластину, суженную со стороны рабочей поверхности и расширенную в месте крепления. Для увеличения эффективности очистки и долговечности рабочая поверхность скребка армируется более твердым материалом, чем материал самого скребка. Армирование производится наплавкой или напайкой износостойких материалов.

Рис. 6.4. Очистной инструмент

Были проведены экспериментальные работы по использованию в качестве армирующего материала пластинок металлокерамических твердых сплавов. Несмотря на то, что твердость этих пластинок ниже твердости зерен литых карбидов, многие из них вследствие присущей им мелкозернистой структуры обладают гораздо меньшей склонностью к выкрашиванию и излому зерна, чем наплавляемые материалы типа релита.

Экспериментальные работы подтвердили целесообразность оснащения скребков пластинами твердых сплавов группы ВК. Соответственно была изменена конструкция самого скребка. В его рабочей части фрезеруется паз, в который заподлицо с торцевой и внутренней поверхностью скребка устанавливается и припаивается пластина твердого сплава. Такая конструкция предохраняет пластину от скола и предотвращает возможность повреждения тела трубы углом пластины (появление глубоких рисок).

Эксплуатация скребков нового типа (марки СПС), оснащенных пластинами металлокерамического твердого сплава марки ВК-8, показала, что их стойкость во много раз превышает стойкость скребков, наплавленных релитом.

Для очистки внешней поверхности трубопроводов кроме скребков применяют плоские и круглые металлические щетки. Плоские щетки получили преимущественное распространение на самоходных трубоочистных машинах, а круглые – на стационарных.

Плоская щетка представляет собой пластмассовую или металлическую колодку, в которую заделывается ворс из стальной закаленной проволоки.

Так как для всех серийно выпускаемых машин характерно поступательное движение очистного инструмента, щетка движется относительно очищаемой поверхности в одном направлении. Это приводит к одностороннему искривлению (залеганию) ворса, в результате чего он изнашивается с одной стороны и качество последующей очистки ухудшается. Увеличение прижима щетки к поверхности способствует еще большему залеганию ворса, износу его по боковой поверхности с увеличенным расходом мощности на трение, приводящее к нагреву и отпуску проволоки, что, в свою очередь, ускоряет износ.

Более эффективна работа плоских щеток при возвратно-поступательном или круговом характере их движения, так как периодическое изменение наклона ворса приводит к меньшему и более равномерному износу щетки и улучшению степени очистки трубопровода, что позволяет ворсу очищать любые неровности.

Круглые щетки подразделяются на цилиндрические, дисковые и чашеобразные.

Цилиндрические щетки характеризуются значительной шириной и имеют длинный ворс. Они устанавливаются попарно на шпинделе стационарной очистной машины и приводятся во вращение от электродвигателя через клиноременную или другую передачу. Труба медленно поворачивается во вращателях навстречу движениям щетки. Подача щеток производится медленным перемещением очистной машины вдоль трубы по рельсовому пути. Цилиндрические щетки обеспечивают качественную очистку при хорошей износостойкости самого инструмента, что объясняется, в частности, благоприятными условиями для охлаждения ворса щеток.

Дисковые щетки (иглофрезы) характеризуются незначительной шириной и коротким жестким ворсом. Щетки этого типа не получили распространения при очистке трубопроводов, так как производят излишнюю механическую обработку очищаемой поверхности, срезая здоровый металл и сварочные швы.

Чашеобразные (торцевые) щетки, применяемые некоторыми зарубежными фирмами, также не получили распространения в связи с усложнением кинематики трубоочистных машин.