Устройство для очистки внутренней полости трубопровода

Авторы патента:

B08B9/04 - с использованием устройств для чистки, введенных в трубы и движущихся вдоль них

Предложение относится к устройствам для очистки полых изделий, например, трубопроводов изнутри с помощью движущихся устройств и удаления отложений из полости трубопроводов. Задача и технический результат заключаются в упрощении конструкции путем исключения турбинной, реактивной напорной камер, повышение надежности и долговечности работы, расширение технологических возможностей (работа устройства на высоких до 200 атм и низких от 10 атм давлениях). Снижение себестоимости при изготовлении. В уже известном устройстве содержащем штуцер для подачи рабочего агента, турбину с лопастями, вал на переднюю часть которого установлен наконечник с режущими кромками, а так же содержащий реактивные сопла. Отличительными от прототипа признаками являются следующие:

- устройство содержит корпус с полостью для рабочего агента (вода, воздух, пар, и т.д.)

- реактивные сопла выполнены в корпусе;

- корпус содержит в боковых стенках отверстия для выхода под давлением струй рабочего агента на лопасти турбины;

- вал установлен на турбине;

- корпус содержит защитный кожух с отверстиями для выхода рабочего агента;

- турбина установлена на торце корпуса и закреплена на нем, например, болтом.

рабочего наконечника, с необходимостью его вывода из «мертвого» положения и связанной с этим потерей мощности. Заявленное устройство может быть применено для очистки подземных и наземных канализаций и иных трубопроводных систем для очистки труб от нагара, накипи и других отложений. Устройство особенно эффективно для очистки сильно забитых, продолжительное время не используемых и заросших канализаций. На заявленное устройство изготовлены рабочие чертежи, изготовлен и испытан опытный образец. Испытания показали высокую эффективность на очистке длительно бездействующих канализационных трубопроводов. Обороты вала при прежнем расходе рабочего агента, а также производительность увеличилась на 25-30%. Устройство работает в широком диапазоне давлений от 10 до 200 атм. Публиковать фиг.1.

Полезная модель относится к устройствам для очистки полых изделий, например, трубопроводов изнутри с помощью движущихся приспособлений и удаления отложений из полости трубопроводов.

Известно «Устройство для удаления отложений из полости трубопровода», смотри описание к авторскому свидетельству СССР №1484392, Кл. В 08 В 9/04, 1967 г., содержащее полый корпус с патрубком для рабочего агента и кольцевой полостью с эластичной наружной стенкой, установленной в корпусе по его оси с возможностью возвратно-поступательного перемещения золотника.

Это «Устройство» не обеспечивает удаление твердых отложений, требующих значительных по силе механических воздействий. Недостаточная надежность работы золотника, сложная регулировка.

Известно «Устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода», изложенное в описании к авторскому свидетельству СССР №578123, Кл. В 08 В 9/04, 1977 г., выполненное в виде насадки с реактивными соплами, имеющее меньший по диаметру наконечник с боковыми и центральными соплами. Для повышения эффективности очистки «устройство» снабжено золотником, выполненным в виде перфорированной втулки и расположенным внутри насадки. Наносимые осевые удары наконечником не имеют достаточной силы для разрушения отложений в трубе из-за необходимости реверсирования золотника путем перепуска рабочей жидкости в противоположные его полости.

При малой длине перемещения золотника наконечник не успевает приобрести достаточную энергию. Регулировка золотника сложная, а его работа недостаточно надежная.

Известное устройство для очистки внутренней поверхности трубопроводасодержитнаконечниксрежущимикромками, установленный на полом валу, на котором за наконечником размещены соответственно реактивная и турбинная камеры, последняя из которых имеет торцевые стенки с осевым отверстием для прохода вала и связанное с турбинной камерой средство подачи рабочей среды. Устройство включает в себя корпус 1 с задними реактивными соплами 2. С корпусом 1 на резьбе соединена втулка 3, в которую ввинчены шайбы 4 и 5 с образованием турбинной камеры 6. На втулку 3 навинчен штурец 7 для соединения со шлангом подачи рабочего агента. Внутри устройства размещен полый вал 8, на котором жестко закреплены лопасти турбинки 9 и опорное кольцо 10. На переднюю часть полого вала 8 на резьбе установлен наконечник 11 с режущими кромками.

Устройство снабжено эжекторной насадкой 12, установленной своим выходным соплом в осевом отверстии шайбы 5 торцевой стенки со стороны подачи рабочего агента. Эжекторная насадка 12 расположена соосно с полым валом 8 и сообщена с его внутренней полостью (каналом) 13. В шайбах 4 и 5, представляющих собой торцевые стенки турбинной камеры 6, выполнены отверстия 14 для направленной подачи рабочего агента соответственно на лопасти турбинки 9 и в реактивную камеру 15, образованную полостью корпуса 1. Шайба 4 одновременно является торцевой стенкой турбинной 6, и реактивной 15 камер.

Наконечник 11 выполнен в виде сменной головки. В зависимости от характера состояния и содержания отложений в полости и на внутренней поверхности трубопровода, на наконечник 11 устанавливают соответствующие режущие элементы. Сменная головка, передняя часть которой имеет торцовую фрезу 16 для разрушения твердых отложений в полости трубы, на лучевых кронштейнах 17 головки закреплены конусообразные спиральные ножи 18 с боковой кромкой резания для

дополнительного разрушения отложений и их транспортировки в зону действия реактивных струй.

Наконечник 11, выполненный в виде фигурного ножа, лезвия 19 которого имеют S-образную форму с изгибом в средней части для получения более длинной линии среза. Такая сменная головка наиболее эффективна для разрушения рыхлых и пористых отложений, она имеет торцовую и боковую кромки резания. Но каждая сменная головка наконечника 11 непременно снабжена эксцентриковым вибратором 20 для придания устройству при его работе движения по конусной и цилиндрической спирали при очистке трубопроводов разного диаметра.

Эксцентриковый вибратор 20 жестко соединен с корпусом наконечника 11. Полый вал 8 выполнен с осевым каналом 13 для подачи рабочего агента в зону действия режущих элементов наконечника 1 для размыва разрушаемых отложений. На заднюю часть полого вала 8 жестко насажена турбинка 9, фигурные лопасти которой имеют вид шнековой спирали. Полый вал 8 установлен с возможностью вращения вокруг своей оси, его продольное перемещение ограничено опорным кольцом 10 и опорным гнездом шайбы 5.

Устройство снабжено эжекторной насадкой 12, установленной своим выходным соплом в осевом отверстии торцевой стенки (шайбы) 5 со стороны подачи рабочего агента.

Для выполнения работ по очистке внутренней поверхности трубопровода устройство при помощи штуцера 7 соединяют со шлангом подачи рабочего агента.

Это устройство см изобретение СССР а.с. №1768336 В 08 В 9/14.

Основными недостатками устройства является наличие на валу в турбинной камере шнека. Шнек не может развить большое количество оборотов. Вал имеет продольный канал для подачи рабочего агента. Во время работы вал постоянно прогибается и выходит из строя.

Рабочий агент, например, вода, подается в заднюю часть турбинной камеры.

Лопасти турбины расположены шнекообразно. Вода, проходя через турбинную камеру, вращая турбину, толкает ее вперед. Вал турбины вращается на опорно-радиальных подшипниках или втулках. С увеличением подачи на турбину воды, увеличивается продольное усилие на вал, что приводит к быстрому износу опорных втулок и опорно-радиальных подшипников. По указанным причинам устройство сложно конструктивно малопроизводительно и ненадежно в работе.

Известное устройство (см. патент Р.Ф. на полезную модель №43201) состоит из следующих основных узлов и деталей:

Корпуса 1 с реактивной камерой 2 и реактивными задними соплами 3, турбинной камерой 4, с торцевыми стенками 5 и 6 в которых имеются отверстия 7 для направленной подачи рабочего агента на лопасти 11, 12 и в реактивную камеру 2 корпуса 1.

Устройство содержит вал 8 на переднюю часть которого установлен наконечник 9 с режущими кромками 10. На валу 8 в турбинной камере 4 жестко закреплены две лопасти 11, 12, лопасти к валу приварены и развернуты по отношению друг к другу крестообразно, под углом 90°.

Турбинная камера 4 имеет штуцер 13 для соединения со шлангом подачи рабочего агента.

Наконечник 9 выполнен в виде сменной навинтной головки.

Устройство имеет следующие недостатки:

- не надежно в работе т.к. реактивные сопла находятся в передней части в реактивной камере поэтому уводят устройство в разлом очищаемой трубы;

- сложно конструктивно т.к. имеет реактивную, турбинную и напорную камеры;

- при работе на высоких давлениях рабочего агента свыше 25 атм поток воды подает вперед и заклинивает вал во втулке турбинной камеры.

Известно устройство для очистки внутренней полости трубопровода см. патент Р.Ф. №46687 на полезную модель 7 МКИ В 08 В 9/04.

Устройство состоит из следующих основных узлов и деталей:

Корпуса 1 с реактивной камерой 2 и реактивными соплами 3, турбинной камерой 4, с боковой стенкой 5 и фланцем 6, в стенке 5 имеются отверстия 7 для направленной подачи рабочего агента на лопасти 11 и в реактивную камеру 2 корпуса 1. Турбинная камера выполнена в виде полого цилиндра и установлена внутри напорной камеры. Напорная камера 12 навинчена на фланец турбинной камеры с образованием полости 17 для рабочего агента.

Устройство содержит вал 8 на переднюю часть которого установлен наконечник 9 с режущими кромками 10, на валу 8 в турбинной камере 4 размещены лопасти 11, выполненные на валу вдоль его оси вращения.

Лопасти 11 могут быть выполнены по отношению к воображаемой плоскости 18 в которой лежит ось вращения вала 8 пол углом в пределах от 0° до 90°.

На торце напорной камеры 12 имеется штурец 13 для соединения со шлангом подачи рабочего агента.

Наконечник 9 выполнен в виде сменной навинтной головки. В зависимости от характера, состояния и содержания отложений в полости на внутренней поверхности трубопровода может быть установлен соответствующий наконечник. Вал 8 установлен в подшипнике 15 и втулке 16.

Для выполнения работ по очистке внутренней полости трубопровода устройство при помощи штуцера 13 соединяю со шлангом подачи рабочего агента, например, воды. Это устройство принято за ближайший аналог (прототип).

Устройство имеет следующие недостатки:

- реактивные сопла находятся в передней части устройства в корпусе. Поэтому при прохождении устройством разлома в стенке очищаемого

трубопровода под воздействием реактивной тяги, создаваемой вырывающимся агентом из сопел корпуса устройство уходит через разлом в грунт;

- наконечник, который разрушает отложения в трубопроводе вращается впереди реактивной камеры отчего происходит быстрый абразивный износ реактивной камеры;

- при работе на высоких давлениях свыше 25 атм поток воды подает вперед и заклинивает вал;

- устройство осложнено наличием реактивной, напорной турбинной камер.

Указанные недостатки не позволяют достигнуть технического результата создаваемого предлагаемой полезной моделью.

Задача и технический результат заключается в упрощении конструкции путем исключения турбинной, реактивной напорной камер, повышение надежности и долговечности работы, расширение технологических возможностей (работа устройства на высоких до 200 атм и низких от 10 атм давлениях).

Снижение себестоимости при изготовлении.

Это достигнуто новыми техническими решениями находящимися в причинно - следственной связи с техническим результатом.

В уже известном устройстве содержащем штуцер для подачи рабочего агента, турбину с лопастями, вал на переднюю часть которого установлен наконечник с режущими кромками, а так же содержащий реактивные сопла.

Отличительными от прототипа признаками являются следующие:

- устройство содержит корпус с полостью для рабочего агента (вода, воздух, пар и т.д.)

- реактивные сопла выполнены в корпусе;

- вал установлен на турбине;

- корпус содержит защитный кожух с отверстиями для выхода рабочего агента;

- турбина установлена на торце корпуса и закреплена на нем, например, болтом.

Приведенная совокупность существенных признаков в сравнении с известным уровнем техники позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию «новизна».

На Фиг.1 - предлагаемое устройство в разрезе.

На Фиг.2 - разрез по А-А, лопасти 9 условно не показаны.

Предлагаемое устройство состоит из следующих основных узлов и деталей: корпус 1, реактивные сопла 2, отверстия 3 в корпусе 1, турбина 4, соединяющий болт 5, втулка 6, вал 7, наконечник 8, лопасти 9, защитный кожух 10, отверстия 11 в кожухе, патрубок 12 на турбине, режущие кромки 13 наконечника 8, штуцер 14. Наконечник 8 навинчен на вал 7. Вал 7 левой резьбой закреплен на патрубке 12, который является частью турбины 4.

Корпус 1 содержит полость 15 для рабочего агента и втулку 6, на которой установлена турбина 4.

В предлагаемом устройстве отсутствуют реактивная, турбинная и напорная камеры, существующие в аналогах по патентам на ПМ Р.Ф. №43201 поз.2, 4, 13, №46687 поз.2, 4, 12, этим объясняется упрощение конструкции как технического результата предлагаемой полезной модели.

Отверстия 3 и 9 расположены с наклоном под углом к воображаемой плоскости проходящей через горизонтальную осевую линию, см. разрез по А-А. Лопасти 9 условно не показаны.

Турбина 4 закреплена на торце корпуса 1 болтом 5.

Болт 5 и втулка 12 имеют левую резьбу, поэтому во время работы болт 5 и вал 7 навинченный на втулку 12 не откручиваются.

Устройство работает следующим образом.

Рабочий агент (вода, воздух, пар и т.п.) под давлением из штуцера поступает в полость 15 корпуса 1, через отверстия 3 поступает на лопасти 9 турбины 4 приводя во вращение вал 7 и соединенный с ним наконечник 8.

Далее вытекая через реактивные сопла 2, рабочий агент создает реактивную тягу и продвигает устройство вперед.

Устройство развивает необходимое количество оборотов при малых давлениях, этим объявляется расширение технологических функций устройства как технического результата, так как оно может производить необходимую работу как при малом от 10 атм, так и при большом от 150 до 200 атм давлении рабочего агента.

При большой скорости вращения вала и наконечника все устройство приобретает центробежную силу и движется по спирали. Вращающийся наконечник 8 своими режущим кромками 13 разделяет твердые и плотные отложения, а истекающий с большей скоростью и под большим давлением из реактивных сопел рабочий агент размывает разрушенные отложения, которые реактивными струями отгоняются и транспортируются по очищаемой трубе. В работе вал 7 получает значительно меньше продольно - осевых нагрузок, чем в прототипе. У заявленного устройства имеется только одна втулка 6, на которой вращается турбина и соединенный с ней вал. Этим объясняется повышение долговечности как технического результата.

У прототипа вращение турбины происходит за счет потока воды в камере заполненной водой находящейся под давлением.

У заявленного устройства вращение турбины 4 происходит за счет удара струй воды из отверстий 3 на лопасти 9 внутри кожуха 10 со свободным выходом под низким давлением через отверстия 11 защитного кожуха 10. Выходящий поток создает вокруг продвигающегося устройства водяную «подушку» препятствуя попаданию частиц удаляемого из очичаемой трубы засорения внутрь кожуха.

При работе устройства взятого за прототип при разломе трубопровода струи рабочего агента вырываясь из реактивных сопел 3 проваливаются в разлом. Струи воды из реактивных сопел с противоположной стороны разлому отталкиваясь от трубопровода забрасывают устройство в разлом в трубопроводе после чего устройство уходит в грунт.

У заявленного устройства поскольку реактивные отверстия 2 находятся позади корпуса 1, то при уходе реактивных струй воды в разлом, заброс устройства в разлом не происходит так как этому препятствует прошедший разлом корпус 1.

Этим объясняется достижение заявленным устройством технического результата заключающегося в повышении надежности, долговечности, расширении технологических возможностей.

В сравнении с аналогичными устройствами для очистки трубопроводов, заявленное устройство не имеет «капризных» золотников с их реверсивностью для осуществления возвратно-поступательного движения рабочего наконечника, с необходимостью его вывода из «мертвого» положения и связанной с этим потерей мощности.

Заявленное устройство может быть применено для очистки подземных и наземных канализаций и иных трубопроводных систем для очистки труб от нагара, накипи и других отложений. Устройство особенно эффективно для очистки сильно забитых, продолжительное время не используемых и заросших канализаций.

На заявленное устройство изготовлены рабочие чертежи, изготовлен и испытан опытный образец. Испытания показали высокую эффективность на очистке длительно бездействующих канализационных трубопроводов. Обороты вала при прежнем расходе рабочего агента, а также производительность увеличилась на 25-30%.

Устройство работает в широком диапазоне давлений от 10 до 200 атм.

1. Устройство для очистки внутренней полости трубопровода, содержащее турбину с лопастями, соединенный с ней вал, на переднюю часть которого установлен наконечник с режущими кромками, а также содержащее реактивные сопла и штуцер для подачи рабочего агента, отличающееся тем, что указанное устройство содержит корпус в котором выполнена полость для рабочего агента, а также выполнены указанные реактивные сопла, отверстия для выхода под давлением струй рабочего агента на лопасти турбины, при этом вал установлен на патрубке турбины, а указанный корпус содержит защитный кожух с отверстиями для выхода рабочего агента.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что турбина установлена на торце корпуса и закреплена на нем, например, болтом.