Оборудование для очистки внутренней полости трубопровода (варианты)

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 полсти трубопроводов. Задачей и техническим результатом полезной модели, связанными с существенными признаками, является следующее: повышение производительности, расширение технологических возможностей устройства, повышение надежности, долговечности, работоспособности. Создание компактной конструкции, повышающей производительность, в которой предусмотрены режущие кромки на наконечнике стакана (вариант 1), ножи на самом стакане и передней части турбины (вариант 2), полость, в которой находятся лопасти снабженные ножами, выполнена открытой (вариант 3). Отличительными от прототипа признаками являются следующие. По варианту 1 режущий узел выполнен в виде навинтного на патрубок турбины стакана содержащего наконечник с режущими кромками. По варианту 2 навинтной на патрубок турбины стакан содержит ножи, на передней части турбины также установлены ножи. По варианту 3 режущий узел содержит ножи, закрепленные на лопастях турбины, а полость с лопастями выполнена открытой с возможностью взаимодействия лопастей с ножами с удаляемыми фракциями.

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 трубопроводных систем для очистки труб от нагара, накипи и других отложений. Устройство особенно эффективно для очистки 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 трубопровода - содержит наконечник с режущими кромками, 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 долого 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 соединяют со шлангом подачи рабочего агента, например воды.

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.

Известно устройство см. патент Р.Ф. на полезную модель «Устройство для очистки внутренней полости трубопровода» №53943 опубликован 10.06.2006 г.

Бюл. №16.

Устройство состоит из следующих узлов и деталей: корпус 1, реактивные сопла 2, отверстия 3 в корпусе 1, турбина 4, соединяющий болт 5, втулка 6, вал 7, лопасти 9, защитный кожух 10, отверстия 11 в кожухе, патрубок 12 на турбине, штуцер 14, режущий узел.

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

В устройстве отсутствуют реактивная, турбинная и напорная камеры, существующие в аналогах по патентам на ПМ Р.Ф. №43201 поз.2, 4, 12, №46687 поз.2, 4,12.

Отверстия 3 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 вовремя работы болт 5 и вал 7 навинченный на втулку 12 не откручиваются.

Это устройство принято за ближайший аналог (прототип).

Прототип обладает следующими недостатками:

- по длине он не может пройти изгибы очищаемого трубопровода малого диаметра и используется только на прямых участках трубопроводов;

- при работе в трубопроводах, засоренных тряпками, нитками, тонкими корнями, происходит их наматывание на режущий узел, что снижает работоспособность, производительность;

- при работе в трубопроводах полностью засоренных обволакивающими фракциями, например, глиной, или в трубопроводах полностью забитых сыпучими уплотнившимися фракциями выпуклые части турбины 4 препятствует продвижению устройства по трубопроводу.

Указанные недостатки прототипа не позволяют достигнуть технический результат, создаваемый предлагаемой полезной моделью.

Задачей и техническим результатом полезной модели, связанными с существенными признаками, является следующее: повышение производительности, расширение технологических возможностей устройства, повышение надежности, долговечности, работоспособности.

Создание компактной конструкции, повышающей производительность, в которой предусмотрены режущие кромки на наконечнике стакана (вариант 1), на самом стакане и передней части турбины (вариант 2), полость, в которой находятся лопасти, снабженные ножами, выполнена открытой (вариант 3). Это достигнуто новыми техническими решениями, находящимися в причинно-следственной связи с техническим результатом.

Сущность заявленной полезной модели выражается в совокупности нижеследующих существенных признаков.

В уже известном устройстве для очистки внутренней полости трубопровода, содержащем турбину с патрубком и лопастями, размещенными в полости корпуса, содержащем реактивные сопла и отверстия для выхода под давлением рабочего агента на лопасти турбины а также режущий узел, отличительными от прототипа признаками являются следующие:

По варианту 1.

- Указанный режущий узел выполнен в виде навинтного на патрубок турбины стакана, содержащего наконечник с режущими кромками.

По варианту 2.

- Указанный режущий узел выполнен в виде навинтного на патрубок турбины стакана, содержащего ножи, при этом турбина так же содержит режущие ножи, установленные на ее передней части.

По варианту 3.

- Указанный режущий узел выполнен в виде ножей, установленных на лопастях турбины.

Полость с лопастями выполнена открытой с возможностью взаимодействия лопастей с ножами с удаляемыми фракциями.

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

На фиг.1 - предлагаемое устройство в разрезе, вариант 1.

На фиг.2 - предлагаемое устройство в разрезе, вариант 2.

На фиг.3 - предлагаемое устройство в разрезе, вариант 3.

На фиг.4 - разрез по А-А.

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, лопасти 9, защитный кожух 10, отверстия 11 в кожухе, патрубок 12 на турбине, штуцер 14.

Корпус 1 содержит полость 15 для рабочего агента, турбина 4 установлена на втулке 6.

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.

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. (вариант 3)

По варианту 1, фиг1.

Режущий узел включает

наконечник 8 с режущимикромками 13, который закреплен на стакане 20. Стакан навинчен на патрубок 12 турбины 4. Это позволяет достигнуть технический результат, заключающийся в создании компактного устройства которое может быть использовано как на прямых участках трубопровода так и на изгибах трубопровода с малым диаметром.

По варианту 2, фиг2.

Режущий узел включает ножи 16, установленные на стакане 20, а также ножи 17, установленные на передней части 22 турбины 4. Стакан навинчен на патрубок 12 турбины.

Это позволяет достигнуть технический результат, заключающийся в создании компактного устройства и повышение производительности.

По варианту 3, фиг3.

Режущий узел включает ножи 18, закрепленные на лопастях 9 турбины 4 а также наконечник 8 с режущими кромками 13 навинченный на вал 7.

Вал 7 закреплен на стакане 20. Полость 21 с лопастями 9 выполнена открытой с возможностью взаимодействия лопастей с ножами с удаляемыми фракциями.

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 стакан 20.

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.

По варианту 1.

При большой скорости вращения режущего узла устройство приобретает центробежную силу и движется по спирали. Вращающийся узел своими режущим ножами 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. У заявленного устройства

имеется только одна втулка 6, на которой вращается турбина. Этим объясняется повышение долговечности как технического результата.

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 очищаемой трубы засорения внутрь кожуха.

По варианту 2.

При работе устройства взятого за прототип в трубопроводах полностью засоренных обволакивающими фракциями, например, глиной или в трубопроводах полностью забитых сыпучими уплотнившимися фракциями выпуклая передняя часть 22 турбины препятствует продвижению устройства по трубопроводу.

Предлагаемое устройство ножами 16, установленными на стакане 20, а так же ножами 17, установленными на передней части 22 турбины, эффективно разрушает и отбрасывает от себя взрыхленные отложения, что повышает работоспособность заявленного устройства.

Исключает облипание, обволакивание и наматывание тряпок и корней, способствует более быстрому продвижению заявленного устройства в трубопроводе, чем достигается технический результат заключающийся в повышении производительности.

По варианту 3.

Для очистки трубопроводов полностью заросших корнями используют предлагаемое устройство без защитного кожуха 10 с открытой полостью 21.

При вращении турбины 4 лопатки 9 ножами 18 будут обрубать мелки густые корни проросшие в полость трубопровода что способствует быстрому очищению трубопровода и продвижению устройства. Предлагаемое устройство расширяет диапазон применения и повышает работоспособность как технический результат.

Если трубопровод забит песком или другими сыпучими фракциями то используют устройство без кожуха и без ножей. Резьба на корпусе, если снят кожух 10, защищена кольцом 19.

При работе аналогичных устройств 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.

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 патрубком и лопастями, размещенными в полости корпуса, содержащего реактивные сопла и отверстия для выхода под давлением рабочего агента на лопасти турбины, а также режущий узел, отличающееся тем, что указанный режущий узел выполнен в виде навинченного на патрубок турбины стакана, содержащего наконечник с режущими кромками.

2. Устройство для очистки внутренней полости трубопровода, содержащее турбину с патрубком, а также лопастями, размещенными в полости корпуса, содержащего реактивные сопла и отверстия для выхода под давлением рабочего агента на лопасти турбины, а также режущий узел, отличающееся тем, что указанный режущий узел выполнен в виде навинченного на патрубок турбины стакана, содержащего ножи, при этом турбина также содержит ножи, закрепленные на ее передней части.

3. Устройство для очистки внутренней полости трубопровода, содержащее турбину с патрубком, а также лопастями, размещенными в полости корпуса, содержащего реактивные сопла и отверстия для выхода под давлением рабочего агента на лопасти турбины, а также режущий узел, отличающееся тем, что указанный режущий узел содержит ножи, закрепленные на лопастях турбины, при этом полость с лопастями выполнена открытой с возможностью взаимодействия лопастей с ножами с удаляемыми фракциями.