Гидробародинамический способ очистки внутренней поверхности трубопроводов

 

Использование: для очистки внутренней поверхности труб. Сущность изобретения: способ очистки внутренней поверхности трубопроводов включает перемещение по трубопроводу очистной струеформирующей манжеты. Часть рабочего агента подают на манжету, а часть - через зазор между манжетой и стенкой трубопровода с образованием струй, разрушающих отложения. За счет увеличения кинетической энергии струй повышают скорость рабочего агента относительно манжеты, например, путем снижения абсолютного значения скорости манжеты и/или дополнительного увеличения при той же скорости расхода рабочего агента. При этом перепад давления за манжетой и перед ней оставляют постоянным и в пределах (0,2 - 0,6) МПа. 1 ил.

Изобретение (патент) относится к машиностроению, коммунальному хозяйству, нефтехимической промышленности и прочее. Может использоваться там, где имеются напорные продуктопроводы, выполненные в виде труб, которые в процессе работы способны зарастать осадками различной крепости, уменьшающими их пропускную способность.

Известны способы очистки трубопроводов. Способ [1] очистки поверхностей заключается в том, что струю газа ускоряют до сверхзвуковых скоростей и вводят в нее компоненты, образующие при их адиабатном расширении твердые сублимирующиеся частицы.

Недостатком способа является сложность его реализации, особенно создание сверхзвуковых скоростей струй газа.

Способ [2] очистки трубопроводов (прототип) заключается в подаче части рабочего агента на очистное устройство, включающее пружинные элементы с клиновидными щелями между ними, а части через зазор между устройством и стенками трубопровода. Отличительной особенностью является то, что до и после очистного устройства создают перепад давления, равный 0,2-1,25 МПа, при этом угол клиновидной щели составляет не более 25^о. Это позволяет повысить эффективность очистки трубопровода.

Недостатком является то, что при крепких отложениях требуется увеличивать перепад давления, а это приводит к заклиниванию устройства, низкому качеству очистки и снижению производительности работ. Кроме того, при увеличении расхода рабочего агента синхронно возрастает и скорость движения устройства, а следовательно, не возрастает скорость и кинетическая энергия струй, образуемых этим устройством, и эффективность очистки остается прежней.

Целью данного изобретения является повышение эффективности очистки трубопроводов.

Указанная цель достигается тем, что увеличение кинетической энергии струй достигают за счет повышения относительной скорости потока рабочего агента, при этом, например, можно снизить абсолютное значение скорости манжеты и/или дополнительно увеличить при той же скорости расход рабочего агента, но при этом перепад давления за устройством и перед ним оставляют постоянным и в пределах (0,2-0,6) МПа.

На чертеже показана схема реализации предлагаемого способа.

Способ включает в себя наличие струеформирующего устройства (в дальнейшем манжета) 1 с конусными канавками 2. В центре манжеты 1 имеется канал 3, в котором размещен эластичный тор 4. Манжета 1 снабжена кавитатором 5.

На чертеже показано также: трубопровод 6, отложения 7 и рабочий агент 8.

Реализуется способ следующим образом.

Устройство в сборе заводится в трубопровод 6 обычным способом. Для этого в трубопроводе 6 прекращают ток рабочего агента 8, очищают заходную часть трубопровода 6 и после установки всего устройства возобновляют ток рабочего агента 8. При перепаде давления перед манжетой 1 и после нее, равном в практике (0,2-0,6) МПа, манжета начинает движение, а в конусных канавках 2, в сопряжении с трубопроводом 6, рабочий агент 8, разгоняясь, образует гидробародинамические струи.

Известно, что скорость выхода струи из канавки 2 тем выше, чем выше скорость входа рабочего агента в канавку 2.

(V₂ V₁ ˙ S₁/S₂), где S₁ поперечная площадь входа в канавку; S₂ поперечная площадь выхода канавки; V₁ скорость входа рабочего агента в канавку; V₂ скорость выхода рабочего агента из канавки. При этом кинетическая энергия струи (mV²/2) возрастет еще резче. Так, например, при повышении скорости V₁ с 1 м/с до 1,3 м/с (т.е. всего лишь в 1,3 раза) при S₁/S₂ 2 кинетическая энергия струи при выходе из канавки 2 возрастает в 1,8 раза.

Таким образом, эффективность работы устройства зависит от скорости вхождения рабочего агента в канавки 2.

Однако, давление рабочего агента 8 на всю площадь манжеты 1 создает большую силу и манжета 1 может быть продвинута в сужение трубы и заклинить там. Этого можно избежать, если внутри манжеты 1 выполнить канал 3, куда будет сбрасываться лишний расход рабочего агента. При этом сила, обеспечивающая движение манжеты 1, уменьшается, скорость движения манжеты 1 уменьшается, но скорость вхождения потока рабочего агента 8 в канавки 2 будет высокой, что соответственно вызовет увеличение и скорость потока рабочего агента на выходе из канавки 2.

Известно также, что основная часть отложений 7 удаляется силой скоростного напора струи, но при этом происходит и обтекание струей воды наростов отложений, в которых резко падает внутреннее давление и за счет парогазовой кавитации в порах отложений происходит их дополнительное разрушение. Чем выше скорость струй, тем выше этот эффект.

Кавитатор 5, разбивая гидробародинамические струи, усиливает эффекты, разрушающие отложения 7.

Конструкция эластичного тора 4 такова, что при любом исходном давлении в нем газа внутренний диаметр тора равен нулю. Исходное давление газа в торе 4 выбирается опытным путем в зависимости от прочности отложений. Численное значение исходного давления газа в торе 4 будет определять и перепад давления на манжете 1.

Пусть, например, исходное давление газа в торе 4 будет равно 0,4 МПа. Тогда тор 4 будет разжиматься и пропускать рабочий агент 8 (см. чертеж, диаметр d₁) при давлении более 0,4 МПа. При дальнейшем повышении давления он будет разжиматься больше (см. чертеж, диаметр d₂) и дальше сбрасывать излишки рабочего агента 8 по каналу 3, обеспечивая повышенную скорость вхождения рабочего агента в канавки 2. При этом снижается сила потока, действующая на манжету 1, и скорость перемещения ее снижается.

Таким образом, на примере саморегулирующегося канала 3 посредством эластичного тора 4, видно, что скорость очистительного устройства снижается, но увеличивается относительная скорость рабочего агента. При дальнейшем повышении расхода рабочего агента эффективность струй возрастает, но возрастает и сброс рабочего агента через увеличенный внутренний диаметр тора 4, что позволяет держать постоянным и в пределах рабочих значений перепад давлений на манжете (0,2-0,6) МПа.

Таким образом, предложенное изобретение достигает поставленную цель.

Формула изобретения

ГИДРОБАРОДИНАМИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБОПРОВОДОВ, включающий перемещение по трубопроводу очистной струеформирующей манжеты и подачу части рабочего агента на манжету, а части - через зазор между манжетой и стенкой трубопровода с образованием струй, разрушающих отложения, отличающийся тем, что за счет увеличения кинетической энергии струй повышают скорость рабочего агента относительно манжеты, например, путем снижения абсолютного значения скорости манжеты и/или дополнительного увеличения при той же скорости расхода рабочего агента, при этом перепад давления за манжетой и перед ней оставляют постоянным в пределах (0,2 - 0,6) МПа.

РИСУНКИ

Рисунок 1