Устройство для вибрационной очистки труб

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических рес убиик и>926509 (6!) Дополнительное к авт. сеид-ву (51)M. Кл. (22) Заявлено 20.03.80 (2) ) 2896466/22-12 с нрмсоедииеиием заявки М (23)Приоритет

F 28 G 5/00

9куавратеаеые кеиктет

CCCP ав дмаи изобретений в етхрытвй

Опубликовано 07.05.82. Бюллетень М 17 (53) УДК621.187..152.3 (088.8) Дата опубликования описания07.05.82

В. И. Волков, В. Е. Накоряков И. P. Шрейбер, К. В. Мукук и В. В, Кузнецов

1 (72) Авторы изобретения!

,: ")

Институт теплофизики Сибирского отделения А:GCQP,...., .„., и Новосибирский государственный университет им, Ленинского комсомола Гн:=„:: Р,. л -" (7l ) Заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ BHBPAUHOHHOH ОЧИСТКИ ТРУБ

Изобретение относится к вибрационным методам и устройствам, применяемым для очистки внутренней и наружной поверхности трубопроводов, и может быть использовано в теплоэнергетике, химической и нефтяной отраслях промышленности.

Известно устройство для внбрационной очистки труб, в котором вибрация трубы возбуждается за счет перекрытия трубы быстродействующим клапаном и возникающего при этом прямого гидравлического удара, содержащее сердечник в виде клапана, закрепленный внутри трубы, и связанный с клапаном источник питания: приводящий его в действие Ш .

Недостатком этого устройства является то, что оно малоэффективно при воз, буждении длительной, непрерывной вибрации, особенно в полосе частот 1-100 Гц, так как после перекрытия трубы быстродействующим клапаном, жидкость достигает первоначальной скорости через конечный промежуток времени, равный не скольким секундам, (в зависимости от массы жидкости, трения ее о стенки и мощности нагнетательной установки). Кроме того, при скоростных напорах, (g—

О где Д - плотность, Ю скорость жидкос5 ти) меньших 5 н/м, мощность гидравли« ческого удара незначительна и вибрация трубы практически не возникает. При этом срок непрерывной службы быстродействующих клапанов равен нескольким

10 часам.

Ueiaü изобретения — повышение эффективности очистки и увеличение срока . службы устройства.

Поставленная цель достигается тем, !

5 что сердечник состоит из нагревателя, выполненного в виде шарового сегмента, имеющего спиральный канал, рас. положенный в его нижней части, и гори20 зонтальный канал, расположенный в его верхней части и соединенный с центральной частью спирального канала, и маятника, прикрепленного к нижней части шарового сегмента. При этом устройство

926509 4

В упрошенном варианте устройство работает с одним горизонтальным каналом

8 без шарика 7 и канала 9, В этом случае режим автоколебаний устанавливается за счет периодического выхлопа пара под действием нагревательного элемента 12, Для увеличения мощности паровой струи, вытекаюшей иэ горизонтального канала 8, вход 13 в спиральный канал

4 зауживается или перекрывается пористой перегородкой. B этом случае на выходе из горизонтального канала 8 скорость пара достигает 1 м/с, период же автоколебаний в основном определяется временем нагрева очередной порции жидкости до парообраэного состояния, и на мЬдельном устройстве не превышал 3 с при мощности нагревателя 1 кВт.

Устройство обеспечивает непрерывную вибрацию с частотами, не эависяшим от обшей массы жидкости и мошности нагнетательной установки. Причем работа устройства не связана с быстродействующей клапанной системой, выдерживающей ограниченное количество циклов ударных нагрузок, тогда как срок службы нагревательного элемента составляет не менее

6 месяцев.

Сочетание вибрации с локальным нагревом жидкости до кипения обеспечивает мошные импульсы пульсаций давления, усиливаюшие вибродействие на трубу. Так, при схлопывании паровых пузырей скорость фронта конденсации достигает 100 м/с что приводит к гидравлическим ударам даже в покояшейся жидкости. имеет пористую перегородку, установленную на входе спирального канала, и сетку, смонтированную в его центральной части.

На чертеже изображено устройство в трубе, разрез.

Устройство состоит из маятника 1 на

Я обшем токе 2 с нагревателем, выпол-. ненным в виде шарового сегмента 3, имеюшего спиральный канал 4, в центральной 10 части 5 которого вмонтирована стенка 6, с лежашим на ней шариком 7. Сетка 6 выгнута в центре для получения устойчиво го положения шарика 7 с краю сетки 6, где осушествляется перекрывание одного 15 иэ двух горизонтальных каналов 8 или 9, Суммарная длина маятника 1 с штоком 2 и высота шарового сегмента 3 больше радиуса трубы 10, что исключает возможность переворота маятника и залу- щ тывания троса и кабеля 11, который питает нагревательный элемент 12. Пунктиром изобра>кен один из вариантов дополнительного гидравлического сопротивления на входе в спиральный канал 4 в ви- 2 де суженного входа 13.

Все металлические элементы конструкции выполнены из обычной стали. Оболочка нагревательного элемента 12 выполнена иэ композиционных материалов типа стеклостектолита, хотя не исключено применение металлической оправки, в кото-. рую вкладываются стандартные трубчатые нагреватели.

Устройство работает следуюшим образом, В спиральный канал 4 сферического сегмента, размешенного внутри трубы 10, поступает жидкость, которая проходит,, 40 через центральную часть к горизонтальным каналам 8 и 9, В случае включенного нагревательного элемента 12 к горизонтальным каналам 8 и 9 подходит пар

Пар проходит горизонтальный канал 8, 45 е не перекрытый шариком 7, и выходит вблизи стенки трубы 10, что приводит к моменту сил, поворачиваюшему шаровой сегмент 3. При этом маятник 1 ударяется о стенку трубы 10, а шарик 7 пере gg крывает горизонтальный канал 8. В дальнейшем устанавливается режим автокопебаний, период которых зависит от упругих свойств трубы 10, массы маятника 1, ° мошности, потребляемой нагревательным элементом, скорости течения жидкости.

Устройство опускается в трубу 10 на тросе или жестком штоке.

Совместное воздействие вибрации с локальной парожидкостной обдувкой внут» ренней поверхности трубы позволит повысить эффективность вибровоздействия в 2-3 раза, удлинить срок службы эксплуатационных трубопроводов, предотврашая их зарастание солевыми и шлаковыми отложениями.

Кроме вибрационного воздействия на трубу за счет механических ударов маятника и пульсаций давления в жидкос» ти в устройстве создается тепловая неоднородность за счет импульсно натекаюшего на стенку паре, оттесняюшего от нее жидкости. Тепловая неоднородность или тепловые удары у стенки трубы способствуют растрескиванию солевых или шлаковых отложений.

Устройство позволяет на порядок и более увеличить мошность вибрации для

5 .92650 жидкостей с малым скоростным напором (меньше 5 н/м ).

Конструкция устройства позвойяет возбуждать вибрацию, на расстоянии 3000 м от входа в трубу, что важно, например, 5 для возбуждения вибрации в трубе нефте.тровсда. Как показывают натурные эксперименты на некоторых трубопроводах, вибровоздействие на скважину увеличивает нефтепередачу в несколько раз.

1. Устройство для вибрационной очистки труб, содержащее подвижный сердечник, соединенный с источником питания, о т л. и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности очистки и увеличения срока службы, сердечник со-! стоит из нагревателя, выполненного в виде шарового сегмента, имеющего спира ный канал, расположенный в его нижней части, и горизонтальный канал, расположенный в его верхней части и соединенный с центральной частью спирального канала, и маятника, прикрепленного к нижней части шарового сегмента, 2. Устройство по и. 1, о т л и ч аю ш е е с я тем, что оно имеет пористую перегородку, установленную на входе спирального канала, и сетку, смонтированную в его центральной части.

Источники информации, принятые во внимание лри экспертизе

1. Авторское свидетеш. ство СССР

М 325475, кл. Р 28 & 5 /00, 1 965.

Ввод сердечника внутрь трубопровода осуществляется на штоке и не нарушает стенку трубопровода, что позволяет размешать сердечник в произвольно выбранном месте трубопровода, например, на участках, подверженных наиболее сильному отложению солей. Кроме того, предлагаемая конструкция устройства применима для обнаружения трещин в трубопро- о водах по источнику звуковых колебаний и локального источника повышенного давления в виде паров жидкости, которые можно обнаружить снаружи трубопровода, например, анализаторами спектра.

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 2950/34 Тираж 684 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4