CN102357492A - 一种钢管内壁自旋式吹扫装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢管内壁自旋式吹扫装置，包括丝杠升降装置、三通气腔和自旋转喷嘴装置，自旋转喷嘴装置通过三通气腔与丝杠升降装置连接，自旋转喷嘴装置包括旋转套、转盘和喷嘴，喷嘴包括气喷头、内丝接头和弯曲管杆，弯曲管杆一端通过内丝接头固接有气喷头，另一端设置有与转盘的安装孔配合的螺纹，弯曲管杆两端面夹角为120度，喷嘴的喷气方向与转盘轴线的安装夹角0-90度。本发明通过合理布置喷嘴数量和角度，利用压缩空气的吹扫反作用力，通过调整压缩空气的流速和压力，来控制自旋速度，达到钢管内壁全面积吹扫的目的，而且无需电机或马达等动力源，降低了能耗，整体结构简单，重量轻，降低了悬臂的负重。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢管内壁的吹扫装置，尤其是一种利用压缩空气反作用达到自旋吹扫的钢管内壁自旋式吹扫装置。
背景技术
随着石油、天然气工业及城市管网的迅速发展，各种输油、输气管线陆续开工，对输送钢管的要求也不断提高。在直缝埋弧焊管生产企业，焊接质量是直缝钢管产品质量控制的关键，而对于焊接质量的控制除焊接设备和焊接工艺的保障外，焊缝坡口的清洁度是焊接质量控制的一个重要环节。由于国内大部分直缝埋弧焊管企业都是远离钢厂的，所需钢板均需长途运输并进行一定时期的室外储存，在上线生产时钢板表面有一定程度的锈蚀，并在运输、吊运和储存过程中产生一些油污、灰尘或草绳等污染物。这些钢板上的杂质虽然进行过一定得清除清扫，当部分锈皮等在钢管在成型压制过程中仍存在脱落的氧化皮、浮锈等，特别对于直缝钢管的内焊缝，在焊接过程中内焊缝坡口处于六点钟位置，杂质容易掉落到内焊缝坡口中，易使内焊缝形成夹渣、气孔等缺陷，对焊缝质量造成严重影响。因此，在JCOE直缝焊管生产线上，在内焊前增加了钢管内壁除尘工序，采用吹扫和吸尘结合模式进行清除钢管内壁脱落的氧化皮、浮锈等杂质。在现有的清钢管内壁除尘吹扫装置中，内壁吹扫不够全面，或者由于钢管内壁的变化，不能达到全内管壁的吹扫，使部分钢管内壁杂质不能吹扫干净，而且在吹扫过程中需要外界动力源，使吹扫装置旋转，达到全面清扫，不仅增加整体设备重量，而且浪费能源，还有针对不同规格的钢管，适应性较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供能够适应不同管径，全面吹扫钢管内壁且降低能耗节约能源的钢管内壁自旋转式吹扫装置。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种钢管内壁自旋式吹扫装置，其特征在于：包括丝杠升降装置、三通气腔和自旋转喷嘴装置；
所述丝杠升降装置包括设置有“T”形滑道的滑槽、与所述“T”形滑道滑动配合的丝母，以及与所述丝母螺纹配合的丝杠,所述丝杠与“T”形滑道平行放置；
所述三通气腔为一“T”形的中空管，左端口通过法兰固定于所述丝母一端，下端口与压缩空气管道相连通，右端口与所述自旋转装置连接；
所述自旋转喷嘴装置包括旋转套、转盘和喷嘴，所述转盘为中空的圆形壳体，在圆盘的圆周面上均匀分布着用于固定喷嘴的安装孔，一侧底面的中心设置有与三通气阀右端口连接的通气孔；
所述喷嘴包括气喷头、内丝接头和弯曲管杆，所述弯曲管杆一端通过内丝接头固接有气喷头，另一端设置有与所述转盘的安装孔配合的螺纹，所述弯曲管杆为弧形弯管，其两端面夹角为110~130度；所述喷嘴的喷气方向与所述转盘轴线的安装夹角为0~90度。
本发明通过合理布置喷嘴的数量和角度，利用压缩空气的吹扫反作用力，使自旋转喷嘴装置达到自旋效果，并且通过调整压缩空气的流速和压力，可以调整反作用大小控制自旋速度，通过综合调整，可在旋转吹扫过程中达到钢管内壁全面积吹扫的目的。
所述转盘的圆周面上均匀分布6~20个喷嘴。通过实践的验证，根据钢管直径的要求，可以对本发明中的喷嘴设置至少6个，使喷射的气流达到对钢管内壁的全面覆盖，根据圆周的大小，可最多容纳20个喷嘴。
根据钢管内径的标准，需要设置不同数目的喷嘴来完成内壁的吹扫，在实际应用中，设计了两套本发明，分别为6个喷嘴和8个喷嘴的装置，前者用于直径508-914mm之间的管径钢管的内壁除尘吹扫，后者用于直径大于914mm的管径钢管的内壁除尘吹扫，这两种形式的装置即可满足日常需求。
所述弯曲管杆两端面夹角为120度。通过数值计算和实际验证，在弯曲管杆的弯曲度在120度时，喷射气流的有效作用力和自旋转喷嘴装置的旋转速度达到最佳，钢管内壁清洁效果最佳。
所述旋转套为一侧设有边沿的套筒，所述套筒处通过密封轴承与所述三通气腔的右端口处配合，在转盘和三通气腔的接头处设有密封圈，所述旋转套的边沿通过螺栓与转盘固定。
所述丝杠的四周设有防护罩，这样可以对调整自旋转喷嘴装置高度的工作人员有保护作用，也防止了外界灰尘的侵入，影响调整效果。
本发明与悬臂推杆配合，使整个装置在水平方向实现进给操作，通过丝杠升降装置，来实现垂直方向上的调整，两者结合来完成不同工况下钢管内壁清扫工作。为减少设备控制程序，降低投资，本发明中喷嘴的喷气方向与所述转盘轴线设置有夹角（其范围为0~90度），夹角角度是向丝杠升降装置倾斜，首先利用压缩空气将杂质飘浮，然后再回收处理。直接利用压缩空气的反作用力原理，将喷嘴与钢管内壁圆周方向形成一个角度（通常为120°），在压缩空气喷出的同时，反作用力可以使自旋转喷嘴装置自行旋转，以便对全部的钢管内壁进行吹扫，不仅解决了吹扫面积问题，而且采用非动力结构，降低消耗节约能源；然后结合喷嘴的前后运动，达到钢管内壁的全方位、全覆盖面的吹扫除尘除锈作用。本发明通过封闭的箱体结构和合理的吸尘设备的布置，除尘效果和环境防护效果良好。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：（1）旋转吹扫可以使吹扫面积更大，通过控制悬臂推杆的进给速度，结合自旋转喷嘴装置的自旋速度和喷嘴角度，可以保证吹扫过程的钢管内壁全面积覆盖；（2）自旋转利用的是吹扫过程中喷嘴喷出的压缩空气反作用力，产生的动力而达到旋转效果，无需电机或马达等动力源，降低了能耗；（3）整体结构简单，重量轻，降低了悬臂的负重，并且少量的调整可适用多种管径规格钢管。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的结构主视图；
图2是本发明的结构俯视图；
图3是图1中A-A截面示意图；
图4是图1中B-B截面示意图；
图5是喷嘴的结构放大示意图；
图6是8个喷嘴的工作示意图；
其中，1、丝杠升降装置，1-1、滑槽，1-2、丝杠，1-3、丝母，2、喷嘴，2-1、气喷头，2-2、内丝接头，2-3、弯曲管杆，3、三通气腔，4、转盘，5、旋转套，6、压缩空气管道，7、悬臂推杆，8、钢管。
具体实施方式
根据附图1、附图2和附图5可知，本发明具体涉及一种钢管内壁自旋式吹扫装置，包括丝杠升降装置1、三通气腔3和自旋转喷嘴装置，所述丝杠升降装置包括一侧设置有“T”形滑道的滑槽1-1、与所述“T”形滑道滑动配合的丝母1-3，以及与所述丝母1-3螺纹配合的丝杠1-2,所述丝杠1-2与“T”形滑道平行放置；所述三通气腔3为一“T”形的中空管，左端口通过法兰固定于丝杠升降装置1的丝母1-3一端，下端口与压缩空气管道6相连通，右端口与所述自旋转装置连接；所述自旋转喷嘴装置包括旋转套5、转盘4和喷嘴2，所述转盘4为中空的圆形壳体，在圆盘4的圆周面上均匀分布着用于固定喷嘴2的安装孔，一侧底面的中心设置有与三通气阀3右端口连接的通气孔；所述喷嘴2包括气喷头2-1、内丝接头2-2和弯曲管杆2-3，所述弯曲管杆2-3一端通过内丝接头2-2固接有气喷头2-1，另一端设置有与所述转盘4的安装孔配合的螺纹，所述弯曲管杆2-3为弧形弯管，其两端面夹角为110~130度；所述喷嘴2的喷气方向与所述转盘4轴线的安装夹角为0~90度。
根据附图3可知，所述转盘4的圆周面上均匀分布6~20个喷嘴2。
根据附图5可知，本发明的弯曲管杆2-3两端面夹角为120度。
所述旋转套5为一侧设有边沿的套筒，所述套筒处通过密封轴承与所述三通气腔3的右端口处配合，在转盘4和三通气腔3的接头处设有密封圈，所述旋转套5的边沿通过螺栓与转盘4固定。
所述丝杠1-2的四周设有防护罩。
本发明具体实施方式为：首先根据钢管8调整自旋转喷嘴装置的高度，通过丝杠升降装置1，旋转丝杠1-2来使自旋转喷嘴装置中心与钢管8管径中心保持一致；然后把压缩空气管道6通过悬臂推杆7的内腔与三通气腔3的下端口连接，压缩空气通过三通气腔3进入自旋转喷嘴装置，在压缩空气吹扫的反作用力下使自旋转喷嘴装置自行旋转吹扫。通常压缩空气的使用压力范围为0.2~0.5 Mpa。
本发明的特点在于自旋转喷嘴装置的结构设计，钢管8内壁上的尘土和浮锈需要一定的吹扫力度才能打掉，并使尘屑扬起后通过吸尘设备吸走，故选择具有大推力压缩空气喷射效果的思万特气喷头。要达到钢管内壁全面吹扫，有两种办法：一是增加喷嘴2的数量使吹扫面积覆盖钢管8整个内壁，二是采用自旋转吹扫方式，通过合理计算旋转的速率和悬臂进给速度，使吹扫面积覆盖钢管8内壁。通过模拟计算，增加喷嘴2的数量虽然能达到吹扫面积覆盖钢管8整个环壁的情况，但要根据每一种钢管管径设计不同的吹扫装置；而采用旋转吹扫方式，在工作速度为最高5m/min时，旋转速度达到50r/min，Φ914mm以下的管径只需设计六个喷嘴（如图3所示），Φ914mm及以上则需设计八个喷（如图6所示），两套装置即可满足所有规格的管径。对于旋转的动力，若采用电机或马达驱动，造成吹扫装置的体积和重量太大，而通过喷嘴2的喷气方向和角度设计，结合思万特可调气喷头的调节，利用压缩空气的反作用力，配合密封的旋转结构设计，使吹扫过程中吹扫装置快速的自旋。通过控制压缩空气的压力和流速，调节吹扫装置的吹扫力和自旋速度，达到钢管8内壁的全方位、全覆盖面的吹扫除尘除锈效果。
Claims (5)
1.一种钢管内壁自旋式吹扫装置，其特征在于：包括丝杠升降装置（1）、三通气腔（3）和自旋转喷嘴装置；
所述丝杠升降装置包括设置有“T”形滑道的滑槽（1-1）、与所述“T”形滑道滑动配合的丝母（1-3），以及与所述丝母（1-3）螺纹配合的丝杠(1-2),所述丝杠（1-2）与“T”形滑道平行放置；
所述三通气腔（3）为一“T”形的中空管，左端口通过法兰固定于所述的丝母（1-3）一端，下端口与压缩空气管道（6）相连通，右端口与所述自旋转装置连接；
所述自旋转喷嘴装置包括旋转套（5）、转盘（4）和喷嘴（2），所述转盘（4）为中空的圆形壳体，在圆盘（4）的圆周面上均匀分布着用于固定喷嘴（2）的安装孔，一侧底面的中心设置有与三通气阀（3）右端口连接的通气孔；
所述喷嘴（2）包括气喷头（2-1）、内丝接头（2-2）和弯曲管杆（2-3），所述弯曲管杆（2-3）一端通过内丝接头（2-2）固接有气喷头（2-1），另一端设置有与所述转盘（4）的安装孔配合的螺纹，所述弯曲管杆（2-3）为弧形弯管，其两端面夹角为110~130度；所述喷嘴（2）的喷气方向与所述转盘（4）轴线的安装夹角为0~90度。
2.根据权利要求１所述的一种钢管内壁自旋式吹扫装置，其特征在于所述转盘（4）的圆周面上均匀分布6~20个喷嘴（2）。
3.根据权利要求１所述的一种钢管内壁自旋式吹扫装置，其特征在于所述弯曲管杆（2-3）两端面夹角为120度。
4.根据权利要求１所述的一种钢管内壁自旋式吹扫装置，其特征在于所述旋转套（5）为一侧设有边沿的套筒，所述套筒处通过密封轴承与所述三通气腔（3）的右端口处配合，在转盘（4）和三通气腔（3）的接头处设有密封圈，所述旋转套（5）的边沿通过螺栓与转盘（4）固定。
5.根据权利要求１所述的一种钢管内壁自旋式吹扫装置，其特征在于所述丝杠（1-2）的四周设有防护罩。
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