Способ покрытия внутренней поверхности трубы износоустойчивым материалом и устройство для его осуществления

ОПИСАНИЕ 7ИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ Союз Советских Социалистических Республик(31) 809570 (ЗЗ) СЩА В 05 0 1/34 В 05 В 13/06 Государстжиный комитет СССР но делам изобретений и открытийИностранцыЧарльз Л.Роедер, Вильям Джеймс СиФерт (США)и Фредерик Тейджсмейджер (Канада)(72 Авторы изобретения Иностранная Фирма1 Рекснорд Инк 4(7)Заявитель Изобретение относится к технике нанесения покрытий на внутреннюю йоверхность, труб большого размера.Известен способ покрытия внутренней поверхности трубы износоустойчивым материалом, включающим материал матрицы и армирующий материал, путем их раздельной подачи по зонду и нанесения на внутреннюю поверхность трубы при относительном перемещении ее и зонда. )1).Известно также устройство для осуществления этого способа 11, содержащее средства для удержаний покрываемой трубы в горизонтальном положении, зонд со средствами раздельной подачи армирующего материала и материала матрицы и средства для создания относительного аксиального перемещения трубы и зонда и вращения покрываемой трубы.Недостатком известного способа и устройства для его осуществления является сложность процесса нанесения износоустойчивого материала,что обусловлено применением в качестве армирующего материала проволоки. Для подачи материала используют головку, соединенную с приводом вращения. Головка состоит из двух секций и включает направляющие изогнутые пластиныи ролики. Все это усложняет конструкцию устройства в целом.Целью предлагаемого изобретения5 является упрощение процесса,Укаэанная цель достигается тем,что в способе покрытия внутреннейповерхности трубы износоустойчивымматериалом, включающим материал мат"30 рицы и армирующий материал, путем ихраздельной подачи по зонду и нанесения на внутреннюю поверхность трубыпри относительном перемещении ее изонда, предложено армирующий матери 1 ал применять в виде износоустойчивыхчастиц, которые транспортируют позонду воздушным потоком и перед нанесением на трубу смешивают с материалом матрицы,20 В качестве материала матрицы используют смолу и отвердитель, которые раздельно подают по зонду и смешивают междусобой перед смешением своздушным потоком армирующего мате 25 риала. На выходе из зонда воздушныйпоток армирующего материала направляют вниз перпендикулярно внутреннейпоВерхности покрываемой трубы.Материал матрицы подают внутрь30 воздушного потока армирующего матещ щ "фч(54) СПОСОБ ПОКРИТИЯ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИТРУБЫ ИЭНОСОУСТОЙЧИВЦИ ИАТЕРИЛОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ Ей 5",с,".:ц,д,"ЕФОСУЩЕСТВЛЕНИЯВид по спалив Р776546 Вид пО соримвМ,ц кеЯ всвое атентфУжхо роектвал Ф ВНИИПИ Зака Филиал ППП 1 Гриала через кольцевую камеру, охватывающую воздушный поток.Воздушный поток армирующего материала, направленный перпендикулярно внутренней поверхности трубы, закручивают перед смешиванием с материа лом матрицы. Материал матрицы вводят в воздушный поток армирующегомате- риала под острым углом к его оси навстречу движению воздушного потока, В материал матрицы вводят износоустойчивые частицы.Кроме того, поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем средства для удержания покрываемой трубы в горизонтальном положении, зонд со средствами раздельной подачи армирующего материала и материала матрицы и средства для создания относительного аксиальногоперемещения трубы и зонда и вращения покрываемой трубы, зонд снабжен смонтированной на его выходном конце смесительной камерой, связанной со средствами для подачи армирующего материала и материала матрицы, йричем средство для подачи армирующего материала выполнено в виде трубки, соединенной с источником сжатого воздуха, Сред"тво для подачи материала матрицы выполнено в виде двух отдельныхтрубок для транспортирования смолы иотвердителя. Зонд снабжен дополнительной камерой для смещения смолы иотвердителя, расположенной перед смесительной камерой в направлении подачи материала матрицы.Смесительная камера снабжена средством закручивания воздушного потока с армирующим материалом и кольцевой камерой, охватывающей воздушный поток, с рядом отверстий по внутреннему контуру. Смесительная камера разъемно соединена с корпусом зонда.В устройстве установлены подготовительный зонд, средство его осевого перемещения, соосно установленное сзондом средством для поддержания трубы, и средство вращения трубы приподготовке ее поверхности к покрытию. Подготовительный зонд снабжен закрепленной на его конце шлифующей щеткой и механизмом ее вращения и выполнен с продольным вакуумным кана.лом-,"входное отверстие которого расположено перед шлифующей щеткой, причем канал сообщен с источником вакуума. Подготовительный зонд имеет закрепленное на его конце приспособление для нанесения подготовйтельной жидкости и трубку для ее подачи, установленную вдоль зонда.Механизм вращения шлифующей щетки выполнен в виде соединенного с мотором вала, установленного в подшипниках внутри вакуумного канала..Подготовительный зонд снабжен эк ранирующими пластинами, расположенными над входным отверстием вакуумного канала и шлифующей щеткой;В устройстве расположены рама сосмонтированными на ней резервуарамидля армирующего материала и материала матрицы и по меньшей мере однаподвижная опора для каждого из зондов, установленных на рельсах, средства перемещения подвижной опоры соскоростью, меньшей скорости перемещения зонда, причем средство дляф удерживания трубы в горизонтальномположении и вращения ее смонтированына раме.На фиг. 1 дано устройство общийвид, схематично, на фиг. 2 - то же, 15 вид сверху, на Фиг. 3 - то же, видсбоку; на Фиг. 4 - разрез А-А наФиг. 3; на фиг. 5 - боковой вид уст-ройства, показанного на Фиг.,4, нафиг. б - разрез Б-Б на фиг. 4, на щ Фиг, 7 - вид по стрелке В на Фиг. 4,на фиг, 8 - зонды, вид сверху, нафиг. 9 - зонды, вид сбоку; на фиг.10 механизм осевого перемещения зондовв увеличенном масштабе, вид сверху,на Фиг. 11 - вид Г-Г на фиг. 8 (механизм перемещения зонда); нафиг. 12 - выходной конец подготовительного зонда с опорным элементом,на фиг. 13 - подготовительный зонд,вид с торца, на Фиг, 14 - выходной о конец зонда в увеличенном масштабе,на Фиг, 15 - разрез Д-Д на Фиг. 14,на Фиг. 16 - механизм осевого перемещения зондов, вид сбоку," на Фиг. 17разрез Е-Е на Фиг. 16; на Фиг. 18 35 узел 1 на фиг. 9 в увеличенном масштабе, на Фиг. 19 - вид по стрелке Жна фиг. 18; на фиг. 20 - разрез И-Ина Фиг. 19 ф на Фиг. 21 - узел ОФиг. 20 в увеличенном масштабеГна 4 р Фиг. 22 - вид по стрелке К на фиг.21,на Фиг. 23 - вид по стрелке Л наФиг. 21, на фиг. 24 показана смесительная камера в увеличенном масштабе,на фиг. 25 - разрез М-М на фиг. 24,на Фиг. 26 - разрез Н-Н на Фиг. 24;на фиг. 27 - кольцевая камера нафиг. 24, вид сверху.Устройство содержит подготовительную станцию 1, станцию 2 покрытия,подготовительный зонд 3 и зонд 4 поо крытия, пульт 5 управления, Зонды установлены с воэможностью возвратнопоступательного осевого перемещения.Кроме того, устройство содержит дополнительные станции б и 7, в которых55 происходит отверждение покрытия.Станции б и 7 могут выполнять функцииподготовительной станции и станциипокрытия. Каждая иэ станций включаетряд опор 8"11.4 ООдна из этих опор подробно показана на фиг. 4, 5 и б. Опора включаетоснование 12, стойки 13 из уголков,скрепленные полосами 14, направляющиеб 5 15 с винтами 16, по которым перемещаются роликовые опоры 17 и 18, имеющие выступы 19,На концах винтов 16 закрепленышестерни 20, находящиеся в зацеплениис шестерней 21, сидящей на стержне22 с рукояткой 23, проходящем черезвсе опоры (см.фиг. 2 и 3),Роликовая опора 18 - приводная исвязана через цепь 24 с приводнымвалом 25, соединенным с электромотором 26 (фиг. 3) через цепь 27. Цепь24 находится в натянутом состоянииблагодаря подвижному холостому шкиву28 при любом положении роликовой опоры 18. В опоре 8 есть фланцевый ролик.29 для удержания трубы во времявыведения зонда. Некоторые опорц имеют захвати ЗО для удержания трубы во.время проведения подготовительныхопераций или нанесения покрытия.Под каждым зондом проложены рельсы 31, на которых установлены непод- Щвижная опора 32 под правый конец зонда и по меньшей мере одна промежуточная подвижная опора 33 на колесах 34.Со стороны левого конца зонда установлена рама 35 на колесах Зб. 25На неподвижной и подвижной опорах32, 33 расположены на верхнем концеролики 37 с канавками под зонд.На неподвижной опоре 32 размещенэлектрический мотор 38, который приводит во вращение ведущее колесо 39,смонтированное в нижней части опоры32, на подвижной опоре 33 - два колеса 40, 41, расположенные в ее нижней части одно иад другим. Слева отколес 40, 41 к полу прикреплена пластина 42, на которой смонтировано колесо 43,Цепь 44 одним концом закрепленана опоре 32, огибает верхнее колесо40,ведущее колесо 39 и колесо 43. 40Другим концом цепь 44 закреплена нараме 35 в точке а (фиг. 10), Втораяцепь 45 закреплена одним концом нараме 35 в точке б, огибает нижнее колесо 41 на подвижной опоре и крепится другим концом к пластнве 42. Длянатяжения цепей колесо 43 перемещаютвлево или вправо с помощью механизмарегулирования 46.Подготовительный зонд подробнопоказан на фиг. 11-17.Подготовительный зонд выполнен изтрубы 47, на правом конце которого закреплена шлифующая головка. шлифующаяголовка включает пластины 48 и 49,соединенные между собой экранирующими дугообразными пластинами 50 и 51,скрепленными болтами 52, Иа пластине48 прикреплена с помощью болтов 53опорная пластина 54, на которой смонтированы стержни 55 со свободно насаженнцми на них роликами 56,В выходном конце трубы 47 установлена вакуумная трубка 57 и охватывающий ее рукав 58, Трубка 57 проходитчерез пластины 48 и 54 и имеет вход,нОе отверстие 59. На конце трубки 57 между пластинами 48 и 49 установлены шлифующие проволочные щетки 60 (или полировальные круги), соединенные с приводным валом 61, который проходит через всю трубку 47. Вал 61 удерживается в трубе 47 в горизонтальном положений путем втулок 62 с радиальными ребрами 63. Втулки 62 удерживаются на месте с помощью манжет 64, расположенных по обе стороны втулки и закрепленных на валу 61 с помощью, например, винта. Между приводным валом 61 н втулкой 62 размещена гильза 65 иэ нейлона или другого подобного материала. Для предотвращения вращения втулок 62 предусмотрены стопорящие винты бб. Приводной вал 61 может быть выполнен из отдельных секций. Труба 47 может иметь одно или несколько колец 67 (Фиг. 11) под опору для зонда. Задний конец трубы 47 закреплен на раме 35 с помощью зажимов 68 и 69. На раме 35 смонтирован электрический мотор 70, связанный через це" пи 71 с валом 61. Кроме того, на раме смонтированы вакуум-Фильтр 72, соединенный патрубком 73 с трубой 47, две натяжные катушки 74 и 75 для электрических проводов, которые пе-. ремещаются через направляющие элементы 76 и 77, и емкость 78 для подготовительной жидкости, которая подается по трубке 79, имеющей клапан 80, Трубка 79 закреплена на трубе 47. устройство содержит также раму 81, установленную на рельсах 31.На раме сжнтирован вентилятор 82,связанный посредством ремня 83 с электрическим мотором 84. Патрубок 85 вентилятора 82 соединен с воздушной трубой 86, которая входит в зонд покрытия, выполненный в виде трубы 87, крепящейся к раме с помощью хомутов 88.Кроме того, на раме 81 смонтированы резервуары 89, 90, 91 для иэносоустойчивых частиц трех различных размеров. В нижней части резервуаров 89, 90, 91 установлены клапаны 92, 93, 94 (Фиг. 20), через которые иэносоустойчивые частицы поступают в воздушную трубу 86.Механизм управления работой клапанов содержит зубчатое колесо 95, приводимое во вращение цепью 96, охватывающей ведущее колесо 97, которое соединено с электрическим мотором 98 через коробку передач 99.Кроме того, на раме смонтированы резервуары 100 и 101 для смолы и от" вердителя, насосы 102, 103, электрические моторы 104 и 105, приводящие в действие насосы посредством ценных передач 106 и 107, Смола и отвердитель поступает иэ резервуаров 100 и 101 через патрубки 108 и 109, насосы 102 и 103 и выпускные трубки 110 и 111 в трубки 112, в которых установлены клапаны ручного управления 113и 114.Клапан ручного управления включает корпус 115 (Фиг. 21, 22), регулировочный стержень 116 с головкой 117,который проходит через всю трубку112, поворотную рукоятку 118, со стопором 119, прилегающим к корпусу 115,в котором выполнен паз 120 под стопор 119.Один конец стержня 116 проходитчерез рукоятку 118 и на нем установлена пружина 121. Рукоятка имеет возможность перемещаться в осевом направлении.Выходные концы трубок 112 присоединены к камере 122 для смещениясмоли и отвердителя (Фиг. 25). Воздушная труба 86 и трубки 112 для подачи смолы и отвердителя проходятвнутри трубы 87 зонда (см.фиг. 19).Трубки 112 расположены под трубой 86,На выходном конце зонда покрытия закреплена смесительнач камера 123, вкоторую поступают износоустойчивыечастицы и смесь смолы и отвердителя(матрица). Камера 122 смещения смолыи отвеъдителя имеет смесительнуютрубку 124, через которую смесь смолы и отвердителя поступает в кольцевую камеру 125 с рядом отверстий 126по внутреннему контуру, направленныхнавстречу потоку воздуха.На входе в смесительную камеру 123установлена наклонная перегородка127, обеспечивающая завихрение воздушного потока в камере 123. Воздушная труба 86 и трубка 124 разъемносоединены (на скользящей посадке) скорпусом смесительной камеры 123 длябыстрой замены камеры 123 и ее очистки,Работа устройства осуществляетсяследующим образом,Трубу изстекловолокна, пластика,стали или другого материала подаютна подготовительную станцию 1 дляобработки внутренней поверхноститрубы перед нанесением покрытия.Включает мотор 38, который йриводитво вращение колесо 39,и через цепь 44передается вращение на колеса 43-41.,При этом рама 35 на колесах будетперемещаться по рельсам 31. Подготовительный зонд войдет в обрабатываемую трубу.Промежуточная подвижная опора 33будет двигаться в направлении перемещения рамы 35 со скоростью вдвоеменьшей, в результате она подойдетк неподвижйой опоре 32 в то время,,когда зонд полностью войдет в трубу.При обратном движении зонда обрабатываемую трубу вращают,Одновременно включают мотор 70, который враща-.ет вал 61 в сторону, противоположнуювращению трубы и закрепленные на немпроволочные щетки 60, которые шлифуют внутреннюю поверхность обрабатывае мой трубы, образующиеся при этом частицы удаляются цо трубке 57, черезотверстия 59, соединенной с вакуум"фильтром.для усиления сцепления между матрицей и внутренней поверхности обрабатываемой трубы на нее наносят подготовительную жидкость, которая подается по трубке 79, После обработкитруба направляется на станцию 2 покрытия. В нее вводится зонд. покрытияи по мере выведения его из трубы нанее наносится покрытие, при этом труба вращается, Износоустойчивые частицы в виде стружки или шариков транспортируются по трубе 87 воздушным15 потоком, который меняет свое направление на 9 У в смесительной камере123 и закручивается. При этом изиосоустойчивые частицы располагаются по.периферии воздушного потока. Смола ирр отвердитель подаются насосами 102 и103 по трубкам 112 в камеру смещения122 и далее в кольцевую камеру 125,откуда через отверстия 126 отдельныепотоки матрицы направляются внутрьвоздушного потока и разбиваются имна отдельйые капли, при этом образуется смесь износоустойчивых частиц икапель матрицы, что приводит к полному увлажнению износоустойчивых частиц матрицей. Скорость износоустойф чивых частиц снижается и они направляются перпендикулярно обрабатываемой поверхности трубы, Вращают трубудо полного отверждения покрытия. Материал матрицы может включать полиЗ 5 мер, например эпоксидный, или ненасыщенный полиэфир (карбоксилат-гликоль аддукт), или полиуретан илиэйоксидную смолу к пр. Полиэпоксиды,имеющие эпоксидный эквивалент между4 О 140-525 (лучше между 170-290), предпочтительны,Полкэпоксиды, имеющие среднкй молекулярный вес ниже 1200 (а именномежду 280-900) предпочтительны. Приэтом отношение молекулярного веса кэпоксидному эквиваленту составляетПодходящими полиэпоксидами являют"- ся нолиэпоксиды, полученные из эпигалоидгидрина и полигидроксильногосоединения. Предпочтительным полиэпоксидом является полиэпоксид, полученный реакцией эпигалоидгидрина,например эпихлоргидрина с дифенилолпропаном (бисфенол А), который имеет55 эпоксидный эксивалент между 175-210,средний молекулярный вес между350-400 к ОН-экэивалент приблизительно 1250,В материал матрицы может быть включен миксотропный агент, например, що асбест. В качестве отвердителя в материал матрицй используют известные агенты.Износоустойчивые частицы используются трех различных размеров, В качестве самых больших частиц можноиспользовать керамические шарики с металлическим покрытием диаметром порядка.1,7 мм,Могут быть использованы шарики с высоким содержанием окиси алюминия без металлического покрытия.Кроме того, в качестве износоустойчивых частиц можно использовать стружку.Новый способ нанесения иэносоустойчивых покрытий, описанное устройство могут быть применены для обработки труб больших размеров длиной 9 м и диаметром 10-61 см. Устройство надежно в работе и имеет высокую производительность.г Формула изобретения1. Способ покрытия внутренней поверхности трубы износоустойчивым материалом, включающим материал матрицы и армкрующий материал, путем ихраздельной подачи по зонду и нанесения на внутреннюю поверхность трубыпри относительном перемещении ее изонда, о т л и ч а ю щ к й с я тем,что, с целью упрощения процесса, армирующий материал применяют в видеиэноеоустойчивых частиц, которыетранспортируют по зонду воздушнымпотоком иперед нанесением на трубусмешивают с материалом матрицы.2, Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве материала матрицы используют смолу и отвердктель, которые раздельно подаютпо зонду и смешивают между собой перед смешением с воздушным потокомармкрующего материала.3. Способ по пп.1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что на выходеиэ зонда воздушный поток армкрующегоматериала направляют вниз перпендикулярно внутренней поверхности покрываемой трубы.4. Способ по пп. 1-3, о т,л ич а ю щ и й с я тем, что материалматрицы подают внутрь воздушного потока армирующего материала черезкольцевую камеру, охватывающую упомянутый воздушный поток.5. Способ по пп, 1-4, о т л ич а ю щ к й с я тем, что воздушныйпоток армкрующего материала, направленный перпендикулярно внутреннейповерхностк трубы, закручивают передсмешиванием с материалом матрицы.6. Способ по пп. 1-5, о т л ич а ю щ и й с я тем, что материалматрицы вводят в воздушный поток армирующего материала в виде капель.7. Способ по пп. 1-6, о т л ич а ю щ и й с я тем, что материалматрицы вводят в воздушный поток армирующего материала под острым угломк его оси навстречу движению воздушного потока,8. Способ по пп, 1-7, о т л ич а ю ш и й с я тем, что в материал матрицы вводят износоустойчквые частицы.9. Устройство для осуществленияспособа по пп. 1-7, содержащее средства для удержания покрываемой трубыв горизонтальном пояожении; зонд со5 средствами раздельной подачи армирующего материала и материала матрицы исредства для создания относительногоаксиального перемещения трубы и зонда и вращения покрываемой трубы,10 о т л к ч а ю щ е е с я тем, чтозонд снабжен смонтированной на еговыходном конце смесительной камерой,связанной со средствами для подачиармирующего материала и материала15 матрицы, причем средство для подачиармирующего материала выполнено ввиде трубки, соединенной с источникомсжатого воздуха.10. Устройство по и. 9, о т л и;щ ч а ю щ е е с я тем, что средстводля подачи материала матрицы выполнено в виде двух отдельных трубокдля транспортирования смолы и отвердителя.11. Устройство по и. 1 О, о т л и 2 ч а ю щ е е с я тем, что зонд снабжен дополнительной камерой для сме"шения смолы и отвердителя, расположенной перед смесительной камерой внаправлении подачи материала матрицы.Зц 12, Устройство по и. 9, о т л ич а ю щ е е с я тем, что смесительная камера снабжена средством закручивания воздушного потока с армирующим материалом и кольцевой камерой,35 охватывающей воздушный поток, с рядом отверстий по внутреннему контуру.13. Устройство по д. 9, о т л ич а ю щ е е с я тем, что смесктельо ная камера разъемно соединена с корпусом зонда.14. Устройство по пп. 9-13, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что оноснабжено подготовительным зондом,средством его осевого перемещения,4 соосно установленным с зондом средством для поддержания трубы к средством вращения трубы прк подготовкеее поверхности к покрытию,15. Устройство по и. 14, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что подготовительный зонд снабжен закрепленнойна его конце шлиФующей щеткой и механизмом ее вращения и выполнен спродольным вакуумным каналом, вход 55 ное отверстие которого расположеноперед шлиФующей щеткой, причем каналсообщен с источником вакуума которым снабжено устройство.16. Устройство по и, 15, о т л ич а ю щ е е с я тем, что подготовительный зонд снабжен закрепленным на его конце приспособлением для нанесения подготовительной жидкости к трубой для ее подачи, установленной вдоль зонда,776546,3 17.Устройатво по пп, 15 и 16, отличающееся тем, что механизм вращения шлифующей щетки вцполнен ввиде сбединенного с мото- ром вала, установленного в подшипни- ках внутри вакуумного канала.18. Устройство по пп. 15-17, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что подготовительный зонд снабжен зкранирующими пластинами, расположенными над .входным отверстием вакуумного канала и шлифующей щеткой.19, Устройство по пп, 9-18, о тл и ч а ю щ е е с я йем,-"что"-оно снабжено рамой со смонтированными на ней резервуарами для армирующего ма-.,.териала и материала матрицы и, по меньшей мере, одной подвижной опорой для каждого из зондов, установленйыми на рельсах, средством перемещения подвижной опоры со скоростью, меньшей скорости перемещения зонда, причем средсТва для удержания трубы в горизонтальном положении и вращения ее смонтированы на упомянутой раме.источники информации, ,принятЫе во внимание при экспертизе1, Патент Великобритании В 1145936, кл. В 21 Ь, опублик. 1969 (прототип).