устройство для очистки труб

Формула изобретения

1. Устройство для очистки труб, включающее очистные элементы, установленные жестко посредством механизмов крепления на гибком валу и связанные с тягой, и центратор с диском, причем между очистными элементами размещены распорные элементы, отличающееся тем, что очистные элементы установлены на гибком валу с эксцентриситетом, распорные элементы выполнены в виде колец, надетых на вал, при этом очистные элементы сообщены с тягой посредством гибкого муфтового соединения, а между тягой и муфтовым соединением размещен центратор с диском.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что тяга выполнена в виде штанги.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что очистные элементы выполнены в виде скребков с режущими кромками из абразивно-стойкого материала.

4. Устройство по любому из пп. 1 и 3, отличающееся тем, что эксцентриситет выполнен с возможностью необходимого прижатия режущей кромки скребка к внутренней поверхности трубы.

5. Устройство по любому из пп. 1, 3 и 4, отличающееся тем, что рабочая длина режущей кромки очистного элемента составляет, по меньшей мере, одну шестую часть длины окружности внутреннего диаметра трубы.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что механизм крепления очистного элемента выполнен в виде подложки с хомутом, установленных на гибком валу и жестко связанных с очистным элементом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей и нефтехимической промышленности и может быть использовано для очистки внутренней поверхности труб, например, при подготовке их к ремонту.

Известно устройство для очистки внутренней поверхности трубы, включающее размещенные на стержне и последовательно расположенные по ходу очистки очистные элементы в виде роликов, дисков и сегментных резцов, а также направляющий фланец и средство перемещения в трубе. (SU 1687310, кл. В 08 В 9/04, 1991). Разрушение отложений происходит при протягивании устройства через трубу. По ходу очистки отложения надрезаются подпружиненными роликами, после чего срезаются зубчатыми дисками, а затем - скребками, то есть очистку осуществляют в три ступени.

Однако известное устройство довольно сложно в изготовлении и может быть применено строго для труб определенного диаметра, т.е. оно не универсально. Для труб, отличающихся даже незначительно по диаметру, необходимо менять все вооружение устройства, т.е. ролики, диски и скребки.

Таким образом, недостатками известного устройства являются сложность изготовления и ограниченность применения.

Известно также устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода, включающее установленные на гибком валу очистные элементы в виде дисков, между которыми размещены втулки (SU 801904, кл. В 08 В 9/04, 1981). Устройство перемещается под воздействием разрежения и предназначено для очистки магистральных трубопроводов от подвижных загрязнений и мусора.

Однако для подготовки труб к ремонту, требующей особенно тщательной не просто очистки, но зачистки (заравнивания) внутренней поверхности трубы, известное устройство непригодно по следующим причинам. Во-первых, диски известного устройства, установленные на валу, должны быть размещены в трубе с заведомым (технологическим) зазором, иначе устройство просто не будет продвигаться в трубе, поэтому естественно, что на внутренней поверхности трубы всегда останется более или менее тонкий слой пристенных отложений. Во-вторых, диски известного устройства изготовлены из эластичного материала с возможностью отгибания при прохождении каких-либо препятствий (выступов) на стенке трубы, то есть такие диски вообще не способны осуществлять очистку трубы от пристенных отложений. И наконец, крепление дисков с валом выполнено подвижным, в известном устройстве не предусмотрена жесткая фиксация дисков на валу, что препятствует постоянному контакту очистных элементов с внутренней поверхностью трубы.

Из вышеизложенного следует, что известное устройство не может обеспечить необходимое качество очистки, а также зачистку внутренней поверхности трубы.

Ближайшим аналогом изобретения является устройство для очистки труб, включающее очистные элементы, установленные жестко посредством механизмов крепления на гибком валу и связанные с тягой, и центратор с диском, причем между очистными элементами размещены распорные элементы (см. US 2255914, кл. В 08 В 9/04, 1941).

Этому устройству присущи те же недостатки, что и вышеупомянутому.

Таким образом, возникла проблема создания устройства, обеспечивающего не только очистку, но и зачистку внутренней поверхности трубы, простого в изготовлении и надежного в эксплуатации.

Технический результат - постоянное взаимодействие очистных элементов с внутренней поверхностью собственно трубы.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для очистки труб, включающем очистные элементы, установленные жестко посредством механизмов крепления на гибком валу и связанные с тягой, и центратор с диском, причем между очистными элементами размещены распорные элементы, очистные элементы установлены на гибком валу с эксцентриситетом, а распорные элементы выполнены в виде колец, надетых на вал, при этом очистные элементы сообщены с тягой посредством гибкого муфтового соединения, а между тягой и муфтовым соединением размещен центратор с диском.

Целесообразно тягу выполнить в виде штанги.

Очистные элементы желательно выполнить в виде скребков с режущими кромками из абразивно-стойкого материала.

Эксцентриситет скребков относительно оси гибкого вала может быть выполнен с возможностью необходимого прижатия режущей кромки скребка к внутренней поверхности трубы.

Рабочую длину режущей кромки очистного элемента целесообразно выполнить не менее одной шестой от длины окружности внутреннего диаметра трубы.

Механизм крепления скребков целесообразно выполнить в виде подложки с хомутом, установленных на гибком валу и жестко связанных со скребком.

Выполнение эксцентриситета скребков относительно оси вала обеспечивает необходимую силу прижатия режущих кромок скребков к внутренней поверхности трубы и позволяет провести не только очистку от пристенных отложений, но и зачистку вплоть до удаления ржавчины.

Жесткое крепление очистных элементов на гибком валу позволяет передать необходимую силу прижатия от вала к режущей кромке.

Гибкое муфтовое соединение обеспечивает необходимый изгибающий момент для захода устройства внутрь трубы.

Центратор с диском, размещенный между тягой и муфтовым соединением, необходим для осевого направления устройства при заходе его в трубу и предварительной очистки-"поршневания".

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемое техническое решение характеризуется новой формой выполнения известных элементов (скребки, установленные эксцентрично относительно оси вала, распорные элементы в форме колец), а также наличием новых узлов - механизмов крепления дисков на валу, гибкого муфтового соединения и центратора с диском.

Поиск по отличительным признакам выявил а.с. 1207538 (В 08 В 9/04, от 30.01.86, бюл. 4), в котором описано устройство для очистки полых изделий, в частности баллонов и емкостей, содержащее полый корпус с реактивной очистительной головкой, связанной со шлангом для подачи рабочего агента - сжатого воздуха, причем очистная головка выполнена эксцентричной относительно своей оси вращения.

В известном устройстве эксцентричный ротор, размещенный на головке, имеет сопло, при этом он установлен на оси головки с возможностью свободного вращения. При очистке сжатый воздух, истекая из вышеупомянутого сопла, вращает ротор, в результате возникает центробежная сила, которая циклично воздействует на очистные элементы-шарошки, то поджимая, то отрывая их от очищаемой поверхности.

В предлагаемом изобретении эксцентрично установленные диски на гибком валу направлены на создание иного технического результата - постоянного контакта режущих кромок скребков с внутренней поверхностью трубы.

На прилагаемом чертеже показано предлагаемое устройство: на фиг.1-устройство в рабочем состоянии; на фиг.2- скребок, вид сбоку; на фиг.3 показана динамика захода скребка в трубу.

Устройство включает тяговую штангу 1, которая сопряжена с конусным центратором 2 посредством пальца 3. Ось центратора 2 связана с гибким валом 4 с помощью гибкого муфтового соединения 5. На гибком валу 4 с расчетным интервалом размещены скребки 6 с режущими кромками 7, выполненные в форме круга с вырезом. Скребок 6 зафиксирован неподвижно на подложке 8, которая в свою очередь жестко связана с хомутом 9, являющимся элементом крепления скребка 6 на гибком валу 4. Скребки 6 размещены на гибком валу 4 с отклонением от его оси на расчетную величину (эксцентриситет), определяемую необходимой силой прижатия скребка к внутренней поверхности трубы 10. Для сохранения базового расстояния между скребками 6 предусмотрены распорные кольца 11. Оптимальное количество скребков - 6.

Устройство работает следующим образом. Кусок трубы длиной 12м располагают на специальной подставке таким образом, чтобы ее торец (трубы) упирался в конусный центратор 2, который необходим для сохранения осевого направления устройства. Далее устройство цепляют к тяговой штанге 1 и вводят в трубу 10. Конус центратора 2 располагает ось устройства вдоль оси трубы 10. При движении первоначально диск центратора 2 "поршнюет" содержимое трубы 10. При входе скребок 6, зацепившись за конец трубы 10, перекашивается, заходя свободным концом вовнутрь.

Только тогда, когда угол между плоскостью скребка 6 и осью трубы 10 станет < 90^o, что позволяет гибкое муфтовое соединение, скребок 6 соскальзывает внутрь трубы 10, занимая рабочую позицию. После входа всего инструмента в трубу он благодаря гибкому валу 4 и эксцентричному расположению скребков 6 приобретает форму синусоиды. При движении такого устройства по трубе скребки 6 оказываются прижатыми к стенке трубы расчетной силой прижатия.

При этом режущая кромка 7 скребка 6 счищает с внутренней поверхности все отложения вплоть до ржавчины.

Для того чтобы использовать предлагаемое устройство для труб с другим диаметром, необходимо передвинуть скребок на расчетную величину эксцентриситета, обеспечивающую необходимую силу прижатия скребка для данной трубы.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает необходимое качество зачистки труб при подготовке их к ремонту, позволяет расширить границы его применения и, наконец, обладает простотой при изготовлении и эксплуатации.