устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБОПРОВОДА, содержащее рабочий орган в виде упругой оболочки с наполнителем, отличающееся тем, что оболочка выполнена из нетканого проволочного материала типа металлорезины МР, а в качестве наполнителя использован гранулированный материал.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве гранулированного материала использованы пенопластовые шарики.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии автономной очистки внутренней поверхности трубопровода от зольных и нагарных отложений и может быть использовано в энергетической, нефте-газовой, химической промышленности и области общего машиностроения.

Известно устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода, содержащее корпус, заполненный средством поджатия его к очищаемой поверхности, и рабочий орган из упругого материала, установленный на наружной поверхности корпуса.

Известное устройство обладает существенными недостатками. Так, в указанной конструкции для заполнения корпуса средством поджатия предусматривается наличие впускного клапана и заправочного клапана, резиновой манжеты, поршня, днища, крышки с осевыми отверстиями, специальных окон в корпусе и т. д. Конструктивная связь всех этих элементов предъявляет высокие требования к условиям их изготовления, тем самым обусловлена сложность конструкции устройства в целом. Кроме того, рабочий орган выполнен из упругого материала и тканевого пакета. В условиях зольных и нагарных отложений при очистке полостей труб происходит интенсивное истирание тканевого пакета, а это приводит к преждевременному выходу устройства из строя и, следовательно, к снижению надежности его работы.

Наиболее близким к предлагаемой конструкции по технической сущности и достигаемому результату является устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода, включающее рабочий орган в виде упругой оболочки с наполнителем.

Выбранное в качестве прототипа устройство обладает рядом недостатков. Так, в процессе работы очистки трубопровода от зольных и нагарных отложений происходит интенсивное истирание эластичного воздухонепроницаемого материала рабочего органа, заполненного жидкостью. Возникающий при этом прорыв оболочки вызывает ее разгерметизацию и сплющивание устройства; устройство выходит из строя. Тем самым, повреждение рабочего органа снижает долговечность и надежность очистки внутренней поверхности трубопровода.

Цель изобретения - повышение долговечности и надежности очистки путем исключения повреждения рабочего органа. Кроме того, целью изобретения является автоматизация процесса очистки путем обеспечения плавучести устройства.

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве для очистки внутренней поверхности трубопровода, включающем рабочий орган в виде упругой оболочки с наполнителем, новым является то, что оболочка выполнена из нетканного проволочного материала типа МР, а в качестве наполнителя использован гранулированный материал. Дополнительная цель обеспечивается тем, что в качестве гранулированного материала использованы пенопластовые шарики. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что упругая оболочка рабочего органа выполнена из нетканного проволочного материала типа МР, а в качестве наполнителя использован не жидкий, а гранулированный материал и пенопластовые шарики.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображено поперечное сечение заявляемого устройства; на фиг. 2 - криволинейный участок трубопровода с проходящим по нему устройством; на фиг. 3 - жесткостные характеристики устройства в зависимости от площади проходного сечения (q, кг/м² - погонная сила среза; S/S₀ - безразмерная величина относительной площади проходного сечения).

Устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода состоит из рабочего органа 1, выполненного в виде сферической упругой оболочки из материала МР, наполненной гранулированным материалом 2. В окончательно собранном виде средство поджатия - материал 2 расположен во внутренней сферической полости рабочего органа 1, а сами гранулы материала 2 контактируют между собой по своим наружным поверхностям. Наружный диаметр рабочего органа 1 устройства очистки подбирается несколько большим площади проходного сечения трубопровода 3 с обеспечением возможности работы устройства при минимальном проходном сечении между отложениями 4 в трубопроводе 3 в соответствии с теориями конструкционного демпфирования и гидро-газодинамики.

Устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода работает следующим образом. После его размещения к очищаемой трубе 3 подается жидкость или газ (направление движения потока показано стрелкой). В качестве подаваемой жидкости (газа) может быть использован как специальный технологический реагент, так и подаваемая при нормальной эксплуатации среда. При этом величина давления подаваемой жидкости (газа) определяется из условий обеспечения момента страгивания устройства (момента начала движения) и силы среза зольных и нагарных отложений. В процессе движения на поверхность 5 рабочего органа 1 воздействует избыточное давление, продвигая устройство по трубе. При этом происходит срезание зольных и нагарных отложений 4 спиралями рабочего органа 1. Если же в качестве подаваемой жидкости (газа) используется специальный технический реагент, то тем самым достигается дополнительный эффект - растворение засаленных и жировых отложений и пленок. Поскольку прохождение среды через пористую структуру рабочего органа 1 способствует смачиванию и захвату отложений 4 рабочим органом 1. В связи с тем, что рабочий орган 1 обладает упруго-диссипативными характеристиками, то в процессе эксплуатации он подвергается возвратно-упругим деформациям. Тем самым достигается постоянное измельчение срезанных отложений 4, перемещение и вымывание их потоком прокачиваемой среды. Это, в свою очередь, исключает возможность непредвиденных застреваний устройства в процессе очистки.

Заявляемое устройство обладает жесткостными характеристиками нелинейной формы (фиг. 3). Величина упругой деформации q₁ при (S/S₀)₁соответствует беззазорному состоянию между элементами-гранулами 2, а участок S/S₀ от "1" до "(S/S₀)₁" определяет работу устройства за счет упругих свойств гранул 2. Величина максимально возможной деформации q_maxсоответствует минимальной величине относительной площади проходного сечения (S/S₀)_min, a участок " S/S₀ от "(S/S₀)₁" до "(S/S₀)_min" определяет работу устройства за счет совокупности упругих свойств гранул 2 и рабочего органа 1. Конкретные величины "(S/S₀)_min"; "(S/S₀)₁"; "q₁" и "q_max" определяются конкретными условиями эксплуатации и в соответствии с теориями конструкционного демпфирования и гидро-газодинамики. Специально проведенные исследования позволяют сделать вывод, что существующие условия эксплуатации трубопроводов определяют следующие наиболее вероятные значения

(S/S₀)₁= 0,50-0,99;

(S/S₀)_min= 0,01-0,50;

q₁= (0,01-0,25)q_max;

Если в качестве гранул использовать пенопластовые шарики, то устройство (заполненное ими) способно всплывать. Этот дополнительный эффект необходим, если прочищаются трубопроводы, окруженные жидкой средой.

Заявляемое устройство обеспечивает простоту конструкции и высокую надежность работы при требуемом качестве очистки трубопроводов от зольных и нагарных отложений; обезжиривание внутренней поверхности трубопровода за счет дополнительного смачивания рабочего органа специальным технологическим реагентом; самоочищаемость устройства за счет измельчения и выноса отложений в поток подаваемой среды. Сферическая форма и высокие упруго-диссипативные характеристики устройства позволяют использовать его для участков различной кривизны и изменяемых проходных диаметров. Обеспечение плавучести при использовании пенопластовых шариков в качестве гранул позволит автоматизировать процесс повторного использования (многократного) устройства для очистки. (56) Авторское свидетельство СССР N 1338903, кл. В 08 В 9/04, 1987.