Устройство для очищения полости трубопровода
Владельцы патента RU 2700871:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова" (ФГБОУ ВО ХГУ им. Н.Ф. Катанова) (RU)
Изобретение относится к очищению внутренней полости трубопроводов, может быть использовано в коммунальном хозяйстве, нефтегазовой промышленности и направлено на повышение производительности очистки. Устройство содержит патрубок подвода очищающей жидкости, связанный с ним подвижный полый цилиндрический корпус (6), снабженный средством для срезания отложений на внутренней поверхности трубопровода, установленный с возможностью вращения с помощью подшипникового узла, привод перемещения устройства вдоль трубопровода и привод вращения. Устройство содержит соединенный с патрубком подвода очищающей жидкости опорный корпус (1), который выполнен с центральным осевым каналом и снабжен выполненными в тыльной части и сообщающимися с этим каналом радиально расположенными соплами с форсунками (2), в количестве не менее трех, наклоненными к его оси в направлении, противоположном перемещению устройства. В передней части опорного корпуса перед соплами с форсунками установлен защищенный сальниками подшипниковый узел, состоящий из подшипников (3) и распорных втулок (4), поджатых спереди резьбовой муфтой (5) на опорном корпусе, а также муфтой (7), закрепленной на подвижном полом корпусе и снабженной расположенными на ней фрезами (8). С тыльной стороны на торце подвижного полого корпуса в зоне расположения форсунок закреплена крыльчатка (9) с лепестками (10), равномерно расположенными по кольцу и наклоненными в одну сторону по отношению к оси устройства с возможностью взаимодействия с потоком очищающей жидкости. Между лепестками крыльчатки со стороны оси вращения образованы зазоры для прохождения очищающей жидкости из форсунок к стенкам трубопровода для создания реактивной движущей силы и перемещения устройства. Ось, по меньшей мере, одного сопла с форсункой расположена пересекающейся с лепестком крыльчатки для воздействия на нее струи и обеспечения вращения подвижного полого корпуса с фрезами на переднем торце. Технический результат: повышение производительности очистки полости трубопровода с трудноразрушаемыми отложениями на внутренней поверхности и пробками при обеспечении непрерывного продвижения устройства по трубопроводу без использования дополнительных внешних механических приводов. 2 ил.
Изобретение относится к очищению внутренней полости трубопроводов, может быть использовано в коммунальном хозяйстве, нефтегазовой промышленности и направлено на повышение производительности очистки.
Известно устройство для удаления отложений из полости трубопровода, содержащее полый корпус с патрубком для подвода рабочего агента и кольцевой полостью с эластичной стенкой, установленный в корпусе по его оси с возможностью возвратно-поступательного перемещения золотник с плоским упором на торце, пружину возврата золотника, реактивные сопла, выполненные в корпусе, каналы для подвода рабочего агента в кольцевую полость и каналы для выхода рабочего агента в передней по ходу перемещения части устройства (Авторское свидетельство СССР №1484392 А1, дата приоритета 06.11.1987, дата публикации 07.06.1989, автор Боргер В.Г., RU).
Недостатками аналога являются низкие эксплуатационные качества, обусловленные низкой производительностью и низким качеством очистки, так как устройство не обеспечивает качественное удаление твердых отложений, требующих значительных по силе механических воздействий, а фиксация устройства в рабочем процессе снижает производительность очистки.
Известна реактивная головка для очистки внутренней поверхности трубопровода, снабженная ударным механизмом и содержащая установленную с возможностью вращения и продольного перемещения резцовую головку, размещенную на заглушенном торце патрубка, жестко связанного с хвостовиком, снабженным соплами продольного перемещения, а ударный механизм выполнен из двух частей с нарезкой по ступенчатой спирали на их обращенных друг к другу торцах, причем одна часть закреплена на хвостовике, а другая на резцовой головке (Патент РФ №2077964 С1, дата приоритета 10.03.1994, дата публикации 27.04.1997, авторы: Ежов В.А. и Холодный А.В., RU).
Недостатком известного аналога является его сложность, обусловленная конструкцией ударного механизма.
Известно устройство для очистки внутренней полости трубопровода, содержащее наконечник с режущими кромками, установленный на валу с лопастями, корпус, реактивную, турбинную, напорную камеры и патрубок для подачи рабочего агента, при этом турбинная камера выполнена в виде полого цилиндра, установленного внутри напорной камеры, и имеет отверстия в боковой стенке для направленной подачи рабочего агента на лопасти и вращения вала (Патент РФ №2292965 С1, дата приоритета 07.07.2005, дата публикации 10.02.2007, автор Толстов Э.Л., RU).
Недостатком известного аналога является низкое качество очистки из-за центрального расположения наконечника с режущими кромками, которое не позволяет даже при возможном движении всего устройства по спирали эффективно очистить прилегающие к стенкам трубопровода уплотненные слои.
Известно также устройство для очистки полости трубопровода, содержащее, связанную со шлангом подачи моющую головку с установленной в ее полости турбинкой с тангенциальными соплами, обеспечивающими ее вращение, передний конец турбинки выполнен с центральным и радиальным отверстиями, сообщающимися с полостью турбинки, и снабжен насадкой с торцевой фрезой и реактивной головкой с соплами, обеспечивающей увеличение крутящего момента фрезы (Патент Республики Беларусь №8620 С1, дата приоритета 19.01.2004, дата публикации 30.10.2006, авторы: Хомяков А.Г. и ДР., BY).
Недостатком данного аналога является наличие ступенчатого привода вращения фрезы, усложняющего конструкцию устройства в связи с большим количеством сопел, а также повышенный расход моющего агента, обусловленный подачей в центральную часть фрезы и в моющую головку.
Кроме того, известно устройство для очистки полости трубопровода, характеризующееся очищающим воздействием по всему сечению трубопровода, содержащее патрубок подвода рабочего агента, размещенный на нем с возможностью вращения полый корпус с наклонными соплами спереди по ходу перемещения устройства, привод перемещения устройства вдоль трубопровода и привод вращения, при этом наклонные сопла связаны с патрубком подвода рабочего агента посредством кинематической передачи для обеспечения возможности их синхронного вращения вокруг осей, параллельных оси вращения корпуса, с периодическим пересечением осей всех сопл на оси вращения корпуса (Авторское свидетельство СССР №1734890 А1, дата приоритета 18.04.1989, дата публикации 23.05.1992, авторы: Майструк СП. и др., RU).
Недостатком этого аналога является низкая производительность при необходимости удаления твердых отложений, требующих значительных по силе механических воздействий для их разрушения и удаления, а также сложность конструкции, обусловленная наличием установленных в корпусе сопл, кинематически связанных с патрубком подвода рабочего агента для выполнения планетарных перемещений.
В качестве прототипа принято устройство для очистки внутренней поверхности труб, содержащее корпус с центральным осевым каналом и отверстиями для выхода моющей жидкости, узел перемещения корпуса и подшипниковый узел для обеспечения возможности вращения, при этом для выхода моющей жидкости использованы завихрители потока жидкости, выполненные в виде спиралевидных металлических труб, на конце которых установлены щелевые сопла, направленные к внутренней поверхности трубы на расстоянии 1-10 мм от очищаемой поверхности для создания эффекта «гидравлического ножа» (Патент РФ №184285 U1, дата приоритета 03.07.2017, дата публикации 22.10.2018, авторы: Ибатуллин И.Д. и др., RU, прототип).
Недостатком прототипа является низкая производительность устройства при необходимости очистки от твердых и трудноразрушаемых гидравлической струей отложений, а также необходимость использования внешнего механического привода для проталкивания устройства в трубе.
Технической проблемой, решаемой изобретением, является создание устройства, обеспечивающего повышение производительности очистки полости трубопровода с трудноразрушаемыми отложениями на внутренней поверхности и пробками при обеспечении непрерывного продвижения устройства по трубопроводу без использования дополнительных внешних механических приводов.
Для решения поставленной задачи предложено устройство для очищения полости трубопровода, содержащее патрубок подвода очищающей жидкости, связанный с ним подвижный полый цилиндрический корпус, снабженный средством для срезания отложений на внутренней поверхности трубопровода, установленный с возможностью вращения с помощью подшипникового узла, привод перемещения устройства вдоль трубопровода и привод вращения. Новым является то, что устройство содержит соединенный с патрубком подвода очищающей жидкости опорный корпус, который выполнен с центральным осевым каналом и снабжен выполненными в тыльной части и сообщающимися с этим каналом радиально расположенными соплами с форсунками, в количестве не менее трех, наклоненными к его оси в направлении, противоположном перемещению устройства, в передней части опорного корпуса перед соплами с форсунками установлен защищенный сальниками подшипниковый узел, состоящий из подшипников и распорных втулок, поджатых спереди резьбовой муфтой на опорном корпусе, а также муфтой, закрепленной на подвижном полом корпусе и снабженной расположенными на ней фрезами, а с тыльной стороны на торце подвижного полого корпуса в зоне расположения форсунок закреплена крыльчатка с лепестками, равномерно расположенными по кольцу и наклоненными в одну сторону по отношению к оси устройства с возможностью взаимодействия с потоком очищающей жидкости, при этом между лепестками крыльчатки со стороны оси вращения образованы зазоры для прохождения очищающей жидкости из форсунок к стенкам трубопровода для создания реактивной движущей силы и перемещения устройства, а ось, по меньшей мере, одного сопла с форсункой расположена пересекающейся с лепестком крыльчатки для воздействия на нее струи и обеспечения вращения подвижного полого корпуса с фрезами на переднем торце.
На фиг. 1 схематично показано устройство для очищения полости трубопровода, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.
Устройство для очищения полости трубопровода содержит опорный корпус 1, выполненный с центральным осевым каналом и соединенный с патрубком подвода очищающей жидкости с помощью резьбового соединения. Опорный корпус 1 снабжен выполненными со стороны тыльной части и сообщающимися с его центральным каналом радиально расположенными соплами с форсунками 2, наклоненными к его оси в направлении, противоположном перемещению устройства. Оптимальное количество сопел с форсунками 2 должно быть не менее трех. В передней части опорного корпуса 1 перед соплами с форсунками 2 установлен защищенный сальниками подшипниковый узел, состоящий из подшипников 3 и распорных втулок 4, поджатых спереди резьбовой муфтой 5 на опорном корпусе 1, а также закрепленной на подвижном полом корпусе 6 муфтой 7. При этом муфта 7 снабжена расположенными на ней фрезами 8, предназначенными для срезания отложений разной степени твердости на стенках трубопровода и разрушения пробок. На торце подвижного полого корпуса 6 с тыльной стороны устройства в зоне расположения форсунок закреплена крыльчатка 9 с лепестками 10, равномерно расположенными по кольцу и наклоненными в одну сторону по отношению к оси устройства с возможностью взаимодействия с потоком очищающей жидкости. При этом между лепестками 10 крыльчатки со стороны оси вращения образованы зазоры для прохождения очищающей жидкости из форсунок 2 к стенкам трубопровода для создания реактивной движущей силы и перемещения устройства, причем ось, по меньшей мере, одного сопла с форсункой 2 расположена пересекающейся с лепестком 10 крыльчатки для воздействия на нее струи и обеспечения вращения подвижного полого корпуса 6 с фрезами 8 на переднем торце.
Устройство для очистки полости трубопровода работает следующим образом.
Устройство вводят в трубопровод и по патрубку подвода очищающей жидкости подают в центральный канал опорного корпуса 1 рабочую жидкость под давлением к соплам с форсунками 2. Струи жидкости под давлением выходят из сопел 2 в радиальном направлении и под углом к оси устройства и воздействуют на лепестки 10 крыльчатки 9. Под воздействием струй лепестки 10 отклоняются от своего первоначального положения, так как плоскость лепестка располагается под углом к оси сопла. При этом лепестки 10 отклоняются по окружности и приводят во вращение крыльчатку 9, соединенную с подвижным корпусом 6, на котором размещены фрезы 8.
При вращении крыльчатки 9 струи рабочей жидкости, выходящие под давлением из сопел с форсунками 2, имеющих наклон к продольной оси устройства, также попадают в зазор между лепестками 10, что обеспечивает поступательное движение устройства вперед без использования дополнительных внешних приводов.
При вращении фрезы 8 разрушают заносы и пробки полости трубопровода, а струи рабочей жидкости, выходящие под давлением из сопел 2, удаляют остатки заносов с внутренней поверхности трубопровода и очищают его.
Таким образом, технический результат, достигаемый при реализации изобретения, заключается в повышении производительности очистки полости трубопровода с трудноразрушаемыми отложениями на внутренней поверхности и пробками при обеспечении непрерывного продвижения устройства по трубопроводу без использования дополнительных внешних механических приводов.
Устройство для очищения полости трубопровода, содержащее патрубок подвода очищающей жидкости, связанный с ним подвижный полый цилиндрический корпус, снабженный средством для срезания отложений на внутренней поверхности трубопровода, установленный с возможностью вращения с помощью подшипникового узла, привод перемещения устройства вдоль трубопровода и привод вращения, отличающееся тем, что содержит соединенный с патрубком подвода очищающей жидкости опорный корпус, который выполнен с центральным осевым каналом и снабжен выполненными в тыльной части и сообщающимися с этим каналом радиально расположенными соплами с форсунками, в количестве не менее трех, наклоненными к его оси в направлении, противоположном перемещению устройства, в передней части опорного корпуса перед соплами с форсунками установлен защищенный сальниками подшипниковый узел, состоящий из подшипников и распорных втулок, поджатых спереди резьбовой муфтой на опорном корпусе, а также муфтой, закрепленной на подвижном полом корпусе и снабженной расположенными на ней фрезами, а с тыльной стороны на торце подвижного полого корпуса в зоне расположения форсунок закреплена крыльчатка с лепестками, равномерно расположенными по кольцу и наклоненными в одну сторону по отношению к оси устройства с возможностью взаимодействия с потоком очищающей жидкости, при этом между лепестками крыльчатки со стороны оси вращения образованы зазоры для прохождения очищающей жидкости из форсунок к стенкам трубопровода для создания реактивной движущей силы и перемещения устройства, а ось, по меньшей мере, одного сопла с форсункой расположена пересекающейся с лепестком крыльчатки для воздействия на нее струи и обеспечения вращения подвижного полого корпуса с фрезами на переднем торце.
