Устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода

 

Использование: в устройствах для очистки внутренней поверхности трубопровода. Сущность изобретения: устройство содержит корпус с поперечной перегородкой, с одной стороны которой расположены два ресивера, образованные продольной перегородкой в корпусе и имеющие по впускному отверстию и зарядному каналу с различными пропускными способностями. С другой стороны перегородки расположен цилиндр с соплами и дифпоршнем, снабженный пневмокамерой и воздухо-подводящей трубкой и имеющий клапанную поверхность для взаимодействия с кромкой стенки шлюзовой камеры, выполненной в поперечной перегородке, два запорных клапана, имеющие хвостовики и установленные в выполненных в поперечной перегородке клапанных камерах, подпружинены в направлении ресиверов, а их размеры имеют соотношение: d> d₂> d₁, где d-диаметр большей ступени клапана; d₁-диаметр хвостовика; d₂-диаметр выпускного отверстия ресивера. 3 ил.

Изобретение относится к технологии очистки трубопроводов от внутренних отложений и к конструкции применяемой при этом оснастки и может быть использована при очистке систем водоснабжения и водоотведения от твердых отложений во многих отраслях промышленности и коммунальном хозяйстве.

Установлено, что наиболее эффективно разрушение твердых отложений при воздействии на один и тот же участок отложений двумя ударными волнами, генерируемыми в жидкости, находящейся в трубопроводе, воздействие первой из которых приводит к образованию трещины, а воздействие второй на этот же участок приводит к разрушению отложений в зоне трещины. Этот механизм эффективен, если при втором воздействии трещина не успела уменьшиться в размерах или сомкнуться под действием сил упругости материала отложений и заполнена жидкостью, находящейся в трубопроводе. Поэтому установление оптимального сдвига во времени между действиями первой и второй волн является основной задачей для эффективного применения на практике указанного механизма разрушения отложений.

Известно также выбранное в качестве прототипа устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода (пневмопатрон) [1] содержащее корпус с поперечной перегородкой, с одной стороны которой расположены два ресивера, каждый из которых имеет по выпускному отверстию и зарядному каналу, а с другой стороны расположен цилиндр с наклонными соплами и установленным в нем дифференциальным поршнем с воздухоподводящей трубкой.

При такой конструкции из-за равенства пропускных способностей зарядных каналов ресиверов зарядка их происходит и заканчивается одновременно, а жесткая связь запорных клапанов с поршнем обуславливает одновременное открытие ресиверов и соответственно одновременные выхлопы из обоих рядов сопел. При этом ударные волны генерируются и распространяются в жидкости одновременно и по различным траекториям, что отрицательно сказывается на скорости очистки, поскольку не обеспечивает реализацию указанного выше механизма разрушения отложений, предусматривающего цикличное воздействие поверхности трубопровода, содержащего корпус с поперечной перегородкой, с одной стороны которой расположены два ресивера, каждый из которых имеет по выпускному отверстию и зарядному каналу, а с другой стороны расположен цилиндр с наклонными соплами и установленным в нем дифференциальным поршнем, снабженным воздухоподводящей трубкой. Согласно изобретению ресиверы образованы установленной в корпусе продольной осевой перегородкой, причем проходное сечение одного из зарядных каналов ресивера больше проходного сечения зарядного канала другого ресивера, в поперечной перегородке выполнена шлюзовая камера, а поршень со стороны шлюзовой камеры выполнен с возможностью взаимодействия с последней для периодического открытия, при этом запорные клапаны имеют хвостовики и установлены в выполненных в поперечной перегородке клапанных камерах, полости каждой из которых со стороны большей ступени клапана сообщены с выпускным отверстием одного из ресиверов и со шлюзовой камерой, а со стороны хвостовика с полостью другого ресивера, причем клапаны подпружинены в направлении ресиверов, а их размеры заданы соотношением: d > d₂ > d₁, где d диаметр большей ступени клапана; d₁ диаметр хвостовика; d₂ диаметр выпускного отверстия ресивера.

Такое выполнение ресиверов и разница в пропускных способностях их зарядных каналов приводит к различному времени их зарядки, что с учетом независимого выполнения зарядных каналов, не связанных друг с другом и с дифпоршнем, приводит к независимому выхлопу из каждого из ресиверов сжатого воздуха через сопла цилиндра со сдвигом во времени, величина которого определяется по известным зависимостям и задается размерами каналов и элементами устройства, что позволяет установить период выхлопа воздуха из ресивера меньше времени закрытия трещины в отложениях, что позволяет повысить силу воздействия и тем самым увеличить скорость очистки.

На фиг. 1 изображено устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода, продольный разрез; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 сечение Б-Б на фиг.1.

В жидкости, находящейся в трубопроводе, очищаемом от отложений, подачей импульсов сжатого воздуха генерируют ударные волны. Подачу этих импульсов осуществляют любым из устройств, обеспечивающим формирование этих импульсов через регулируемые интервалы времени.

Наиболее целесообразно применять для этого описанное ниже устройство. На каждый участок отложений воздействуют двумя генерируемыми импульсами воздуха ударными волнами со сдвигом во времени.

Вторую волну направляют по следу распространения фронта первой ударной волны. После воздействия двумя волнами на один участок отложений смещают устройство, генерирующее волны, на следующий участок и осуществляют воздействие на него.

Как показано на фиг. 1, устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода содержит корпус 1 с поперечной перегородкой 2, с одной стороны которой расположены ресиверы 3 и 4, каждый из которых имеет по выпускному отверстию 5 и 6 и зарядному каналу 7 и 8, проходное сечение одного из них, например канала 8, больше проходного сечения другого канала, в данном случае канала 7. При одинаковой длине каналов их пропускная способность определяется их диаметрами. Каналы 7 и 8 сообщены с гнездом 9, к которому присоединяют шланг от источника сжатого воздуха. Ресиверы 3 и 4 образованы установленной в корпусе продольной перегородкой 10. С другой стороны перегородки 2 расположен цилиндр 11 с наклонными соплами 12. В цилиндре 11 установлен дифференциальный поршень 13, снабженный пневмокамерой 14 с воздухоподводящей трубкой 15, сообщенной с камерой 13 радиальными отверстиями 16. Трубка 15 сообщена с гнездом 9 через осевой канал 17, выполненный в осевой перегородке 10. Пневмокамера 14 образована расточкой в корпусе 1 и размещенным в ней хвостовиком 18, выполненным на торце большей ступени поршня 13. На торце меньшей ступени поршня выполнена клапанная поверхность 19 для взаимодействия с кромкой стенки шлюзовой камеры 20, выполненной в перегородке 2. В перегородке 2 выполнены клапанные камеры 21 и 22, в которых установлены запорные дифференциальные клапаны 23 и 24 для взаимодействия с кромками отверстий 5 и 6. Клапаны 23 и 24 снабжены хвостовиками 25 и 26 и подпружинены в направлении ресиверов 3 и 4 пружинами 27. Полости камер 21 и 22 со стороны больших ступеней клапанов 23 и 24 сообщены с выпускными отверстиями соответственно 5 и 6 ресиверов и каналами 28 и 29 со шлюзовой камерой 20, а со стороны хвостовиков 25 и 26 каналами 30 и 31 с полостями противоположных ресиверов 4 и 3. Размеры клапанов заданы соотношением: d > d₂ > d₁, где d диаметр большей ступени клапана; d₁ диаметр хвостовика; d₂ диаметр выпускного отверстия ресивера.

Устройство работает следующим образом.

Подсоединяют к гнезду 9 рукав от источника сжатого воздуха и помещают устройство в очищаемый трубопровод, заполненный жидкостью. После включения источника воздух по каналу 17 в осевой перегородке 10, воздухоподводящей трубке 15 и через радиальные отверстия 16 попадают в пневмокамеру 14, где создает давление, действующее на хвостовик 18 дифпоршня 13 и прижимающее его клапанной поверхностью 19 к кромке стенки шлюзовой камеры 20. Поршень при этом перекрывает сопла 12. Одновременно сжатый воздух по каналам 7 и 8 поступает на зарядку ресиверов 3 и 4. При этом клапаны 23 и 24 прижимаются к кромкам отверстий 5 и 6 под действием пружин 27, а также давлением воздуха, поступающего в клапанные камеры 21 и 22 из ресиверов 4 и 3 по дополнительным каналам 30 и 31. Поскольку пропускная способность канала 8 выше, чем у канала 7, зарядка ресивера 4 идет быстрее, чем зарядка ресивера 3. По этой же причине клапан 23 прижимается к кромкам отверстия 5 с большим усилием, чем клапан 24 к кромкам отверстия 6. После полной зарядки ресивера 4 (давление в ресивере приблизится к давлению в пневмокамере 14 и к давлению источника сжатого воздуха), благодаря подобранным размерам дифференциального клапана и механической характеристике поднимающей пружины, клапан 24 отжимается от кромки отверстия 6, давление из ресивера 4 начинает действовать на большую ступень клапана 24, мгновенно открывая ресивер 4. Сжатый воздух из него поступает в клапанную камеру 22, а оттуда по каналу 29 в шлюзовую камеру 20. В шлюзовой камере создается давление, достаточное благодаря дифференциальности поршня 13 для мгновенного открытия шлюзовой камеры и выхлопных отверстий. При этом происходит разрядка ресивера 4, первый выхлоп сжатого воздуха и генерация первой ударной волны. При этом происходит падение давления в ресивере 4, клапанной камере 22 и шлюзовой камере 20. Дифпоршень 13 под действием давления в пневмокамере 14 прижимается своей клапанной поверхностью 19 к кромке стенки шлюзовой камеры 20, закpывая ее, а так же перекрывая выхлопные сопла 12. При этом под действием пружины 27 и давления воздуха из ресивера 3, поступающего по каналу 31 в полость хвостовика камеры 22, клапан 24, прижимаясь к кромкам отверстия 6, закрывает ресивер 4 для зарядки. За это время осуществляется полная зарядка ресивера 3, а также уменьшается сила прижима клапана 23 к кромкам отверстия 5 за счет падения давления воздуха, подводимого под хвостовую часть клапана по дополнительному каналу 30 из ресивера 4. Полученный перепад давлений отжимает клапан 23 от кромки отверстия 5. Давление из ресивера 3 начинает действовать на большую ступень клапана 23, обеспечивая мгновенное открытие ресивера. Сжатый воздух из ресивера 3 поступает в клапанную камеру 24 и далее по выходному каналу 28 в шлюзовую камеру 20. В шлюзовой камере создается давление, достаточное благодаря дифференциальности поршня 13 для мгновенного открытия шлюзовой камеры 20 и выхлопных сопел 12. При этом происходит разрядка ресивера 3, происходит второй выхлоп и генерация второй волны за цикл через заданный интервал времени в направлении распространения первой волны. После падения давления в ресивере 3 и шлюзовой камере 20 поршень 13 под действием давления из пневмокамеры 14 прижимается к кромке стенки шлюзовой камеры 20, закрывая ее, а также перекрывая выхлопные сопла 12. При этом под действием пружины 27 клапан 23 прижимается к кромкам отверстия 5, закрывая ресивер 3 на зарядку. После этого цикл повторяется.

Таким образом, в заявленном устройстве происходит генерация двух независимых ударных волн, распространяемых в одном и том же направлении. При этом обеспечивается воздействие на один и тот же участок обрушаемых отложений через заданный интервал времени, что обеспечивает эффективное воздействие на отложения, быстрое их разрушение и повышение таким образом скорости очистки.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБОПРОВОДА, содержащее корпус с поперечной перегородкой, с одной стороны которой расположены два ресивера, каждый из которых имеет по выпускному отверстию и зарядному каналу, а с другой стороны расположен цилиндр с наклонными соплами и установленным в нем дифференциальным поршнем с воздухоподводящей трубкой, отличающееся тем, что оно снабжено двумя запорными дифференциальными клапанами для взаимодействия с кромками выпускных отверстий ресиверов, образованных посредством установленной в корпусе продольной осевой перегородки с осевым каналом для передачи воздуха к воздухопроводящей трубке, причем проходное сечение одного из зарядных каналов ресивера больше проходного сечения зарядного канала другого ресивера, в поперечной перегородке выполнена шлюзовая камера, а поршень со стороны шлюзовой камеры выполнен с возможностью взаимодействия с последней для ее периодического открытия, при этом запорные клапаны имеют хвостовики и установлены в выполненных в поперечной перегородке клапанных камерах, полости каждой из которых большей ступени клапана сообщены с выпускным отверстием одного из ресиверов и со шлюзовой камерой, а со стороны хвостовика с полостью другого ресивера, причем клапаны подпружинены в направлении ресиверов, а их размеры имеют соотношение d > d₂ > d₁, где d диаметр большей ступени клапана, d₁ диаметр хвостовика, d₂ диаметр выпускного отверстия ресивера.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3