Устройство для электрохимической обработки внутренней поверхности труб

Устройство для электрохимической обработки внутренней поверхности труб относится к области машиностроительной техники, а именно к устройствам для обработки труб электрохимическим способом. 1 п. патентной формулы.

Устройство для электрохимической обработки труб содержит:

- стационарно установленные средства подвода электролита и средства крепления труб,

- систему циркуляции электролита с узлами подачи его в трубу и слива из трубы,

- подвижный электрод с гибким, токоподводом, подсоединенным к источнику тока,

- привод для перемещения в трубе,

- подвижный электрод состоит из двух токопроводящих трубчатых элементов, выполненных в виде винтовой спирали, разделенных изолятором, выполненного тоже в виде винтовой поверхности, причем они подключены к разным полюсам источника тока.

Технический результат заключается в том, что подвижный биполярный электрод, выполненный в виде винтовой спирали, позволяет значительно расширить диапазона плотности тока до максимальных величин - за счет изменения межэлектродного расстояния.

Устройство для электрохимической обработки внутренней поверхности труб согласно полезной модели имеет простую конструкцию изготовления, труба разрезается на две равные половины по винтовой линии. Что позволяет значительно снизить металлоемкость электрода, особенно для труб с внутренним диаметром больше 25 мм.

Кроме того, при условии полной герметизации электрода и определенных геометрических характеристиках возможно получение, дополнительной архимедовой силы, что позволяет изготовлять электрод с минимальными силами трения о стенки, обрабатываемой трубы, а также значительно уменьшить сопротивление прокачки электролита и улучшать равномерность обработки внутренней поверхности трубы.

Полезная модель устройства для электрохимической обработки внутренней поверхности труб относится к области машиностроительной техники, а именно к устройствам для обработки труб электрохимическим способом.

Известно устройство для электрохимической обработки труб большой длины (более 10÷12 м), в котором труба при обработке устанавливается неподвижно, с одного конца в нее вводится катод с токоподводящим кабелем и перемещается в ней посредством специального устройства, состоящего из лебедки и траков с толкателями. При этом труба другим концом герметично подсоединяется к узлу подачи электролита, который выливается из трубы со стороны ввода катода. Ток к трубе подводится подвижным скользящим по наружной поверхности контактом-щеткой, перемещающимся параллельно электроду снаружи трубы. Удаление выделяющихся газов и паров обеспечивается вытяжной вентиляцией, установленной со стороны открытого конца трубы. Это делает технологический процесс более чистым и безопасным. (Я.Н.Липкин, В.М.Штанько "Химическая и электрохимическая обработка стальных труб", стр.225÷226; а.с. 718504 "Открытия. Изобретения. Пром. образцы. Товарные знаки" 1980 8, с.108.)

Серьезным недостатком является узел контактного подвода к трубе анодного тока, это часто приводит к прижогам, царапинам и другим дефектам наружной поверхности труб.

Известно устройство для электрохимической обработки внутренней поверхности труб, содержащее стационарно установленные средства подвода электролита и средства крепления труб, бак для электролита, систему циркуляции электролита с узлами подачи его в трубу и слива из трубы. Устройство снабжено подвижным электродом с гибким токоподводом, подсоединенным к источнику тока и с приводом для перемещения его в трубе. Подвижный электрод состоит из двух металлических пластин, разделенных между собой пластиной изолятора, которые выполнены в виде винтовой спирали. Причем металлические пластины подключены к разным полюсам источника тока гибким двухжильным кабелем в изоляционной оболочке. (Патент 103361 от 10 апреля 2011 г.)

Последняя установка является наиболее близкой к заявляемой полезной модели по своей технической сущности и выполняемой функции.

Серьезным недостатком прототипа является увеличение веса электрода с увеличением внутреннего диаметра обрабатываемых труб, что ведет к увеличению нагрузок на гибкий двухжильный кабель, являющимся и элементом перемещения электрода.

Еще одним недостатком прототипа является трудность создания равномерного зазора между обрабатываемой трубой и наружной поверхностью электрода, что существенно снижает возможности увеличения плотности тока.

Задачей создания полезной модели, является разработка устройства электрохимической обработки внутренней поверхности труб, обеспечивающего возможность осуществления процесса путем увеличения плотности тока за счет уменьшения зазоров между внутренней поверхностью трубы и наружной поверхностью электрода. Еще одной задачей является уменьшение весовых характеристик электрода, что особенно важно при увеличении диаметра обрабатываемых труб.

Поставленная задача решается тем, что устройство для электрохимической обработки внутренней поверхности труб, содержит стационарно установленные средства подвода электролита и средства крепления труб, бак для электролита, систему циркуляции электролита с узлами подачи его в трубу и слива из трубы, а также подвижный электрод с гибким токоподводом, подсоединенным к источнику тока, и привод для перемещения электрода в трубе.

Подвижный электрод состоит из тонкостенной трубы, в которой выполнены винтовые прорези для введения в них изолятора, отделяющего электрод от обрабатываемой трубы. Винтовые прорези разделяют трубу на две равные изолированные половины, каждая из которых, подключена к разным полюсам источника тока. Для увеличения жесткости этих винтовых трубчатых элементов они закреплены на цилиндрических изоляторах, вставленных внутрь этих трубчатых элементов. Цилиндрические изоляторы распределены по стержню, служащему для подведения тока к одной из половин.

Технический результат заключается в том, что подвижный электрод, выполненный в виде винтовой спирали, позволяет максимально уменьшить зазор между внутренней поверхностью обрабатываемой трубы и токопроводящим трубчатым элементом. Тем самым увеличить диапазон плотности тока до максимальных величин, за счет возможности изменения межэлектродного расстояния. А также значительно уменьшить сопротивление прокачки электролита и улучшить равнодоступность и равномерность обработки внутренней поверхности трубы. Кроме того, значительно снизить вес электрода за счет уменьшения массы металла примененного в нем.

Предлагаемая полезная модель раскрывается нижеследующим описанием и иллюстрируется схематичными чертежами.

Фиг.1 - иллюстрирует общую схему устройства согласно полезной модели.

Фиг.2 - иллюстрирует схематично устройство подвижного электрода.

Фиг.3 - иллюстрирует схематично электрод в продольном разрезе. (Вид - А-А)

Фиг.4 - иллюстрирует схематично устройство подвижного электрода в поперечном разрезе. (Вид - Е-Е)

Фиг.5 - иллюстрирует схематично устройство подвижного электрода в поперечном разрезе. (Вид - С-С)

Фиг.6 - иллюстрирует схематично устройство подвижного электрода разрез штекерного разъема (Вид - Д).

На фиг.1 показана схема устройства для электрохимической обработки внутренней поверхности труб, выполненная согласно данному изобретению.

Устройство включает средство подвода электролита - переднюю камеру 1 с центрирующим уплотняющим элементом в виде манжеты, через которую производится подача электролита, средство крепления (придания определенного положения) 2 например, ложемент или ролики, обрабатываемому изделию 3, в виде трубной заготовки, электрод 4 с токоподводом, выполненным в виде двухжильного кабеля 5 в прочной гибкой изоляционной оболочке, средство перемещения 6 электрода 4 внутри изделия 3, в виде реверсивного роликового привода 6, заднюю камеру 7, с элементами уплотнения, служащую для слива электролита в емкость 8 в виде, например, бака. Для забора электролита из емкости 8 служит насос 9, кроме того, устройство снабжено источником тока 10.

Подвижный электрод 4, (фиг.2) состоит из анода 11 в виде трубчатого элемента, выполненного в виде спирали и катода 12 - аналогичной конструкции, разделенных изолятором 13. Высота изолятора 13 совместима с внутренним диаметром обрабатываемого изделия 3, а сам изолятор выполнен в виде винтовой поверхности. Анод 11 и катод 12 повторяют аналогичную винтовую линию, что позволяет сделать минимальным зазор между ними и трубой 3 (фиг.2). Для увеличения жесткости электрода анод 12 и катод 13, соединены между собой цилиндрическими изоляторами 22, размещенными на токоведущем стержне 24 (фиг 3). Для свободного размещения изоляторов 13 внутри электрода на цилиндрических изоляторах 22 выполнены пазы 23 (Фиг.5).

Подвод тока к электроду 4 от кабеля 5 осуществляется через штекерный герметичный разъем 14, одна половина которого закреплена на кабеле 5, а вторая на электроде 4.

На фиг.6 изображен увеличенный разрез, где ответная часть штекерного разъема закреплена на электроде и выполнена, в виде проводников 15 и 16, разделенных изолятором 17. Снаружи на проводнике имеется изоляция 18 и дополнительный изолятор 19, в передней части электрода 4 установлен изолятор 20, на котором для прохода электролита выполнены каналы 25 (фиг.4).

Анод 2 и катод 3 закреплены на цилиндрических изоляторах 22 с помощью винтов 26.

Ток к аноду 2 подводится от кабеля 5 через проводник 15 и шайбу 27, а к катоду 3 через проводник 16, стержень 24 и шайбу 28.

Таким образом, устройство электрохимической обработки внутренней поверхности труб, согласно полезной модели, позволяет, а также значительно уменьшить сопротивление прокачки электролита и улучшить равнодоступность и равномерность обработки внутренней поверхности трубы.

Устройство для электрохимической обработки внутренней поверхности труб согласно полезной модели позволяет значительно расширить диапазона плотности тока до максимальных величин - за счет уменьшения расстояния между трубой и электродом.

Устройство для электрохимической обработки внутренней поверхности труб согласно полезной модели имеет простую конструкцию изготовления, это труба разрезается на две равные половины по винтовой линии. Что позволяет значительно снизить металлоемкость электрода, особенно для труб с внутренним диаметром больше 25 мм.

Кроме того, при условии полной герметизации электрода и определенных геометрических характеристиках возможно снижение веса электрода за счет архимедовой силы, так как он находится в жидкости, и даже получения получение его плавучести. Это позволит изготовить электрод с минимальными силами трения о стенки, обрабатываемой трубы и обеспечить более равномерные зазоры обработки, что существенно повлияет на качество.

Устройство для электрохимической обработки внутренней поверхности труб согласно полезной модели было изготовлено и смонтировано в агрегате электрохимической обработки внутренней и наружной поверхности нержавеющих труб и испытано в ООО НТЦ «Трубметпром».

Результаты испытаний подтвердили высокие технические и технологические характеристики устройства подвижного электрода представленной конструкции (фиг.2, фиг.3, фиг.4, фиг.5 и фиг.6), особенно для труб, у которых внутренний диаметр был больше 25 мм.

1. Устройство для электрохимической обработки труб, содержащее стационарно установленные средства подвода электролита и средства крепления труб, систему циркуляции электролита с узлами подачи его в трубу и слива из трубы, а также подвижный электрод с гибким токоподводом в виде двухжильного кабеля в изоляционной оболочке, подсоединенным к источнику тока, и с приводом для перемещения в трубе, отличающееся тем, что подвижный электрод состоит из двух токопроводящих трубчатых элементов, выполненных в виде винтовой спирали, подключенных к разным полюсам источника тока и разделенных изоляторами, выполненными в виде аналогичной винтовой спирали.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что два токопроводящих трубчатых элемента подвижного электрода для увеличения жесткости электрода соединены между собой цилиндрическими изоляторами, размещенными на токоведущем стержне.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что два токопроводящих трубчатых элемента и два изолятора подвижного электрода, которые с передним и задним наконечниками образуют герметичный объем, обладают плавучестью в жидкости за счет архимедовой силы.