Устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода
Использование: в области трубопроводного транспорта для очистки внутренней поверхности трубопроводов от парафиновых и смолистых отложений и продуктов коррозии. Сущность полезной модели: устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода, содержит цилиндрический корпус с направляющей обтекаемой формы на его переднем торце и по меньшей мере три очистные манжеты Z-образной формы, которые размещены равномерно на поверхности корпуса вдоль его оси и состоят из расположенных аксиально с трубопроводом прямоугольных радиальных лопастей и расположенных на торцах корпуса перпендикулярно оси трубопровода двух групп радиальных лопастей, оппозитно направленных относительно друг друга. Устройство позволяет: повысить степень очистки внутренней поверхности трубопровода за счет увеличения поверхности контакта с очищаемой поверхностью и равномерного удаления отложений, и повысить надежность работы устройства за счет увеличения вращательного момента на корпусе устройства.
Полезная модель относится к устройствам для очистки внутренней поверхности трубопровода от парафиновых и смолистых отложений, мусора и продуктов коррозии перед вводом в трубопровод диагностических снарядов и при плановой очистке трубопровода.
Известны различные конструкции очистных скребков, движущихся поступательно внутри трубопровода под действием перепада давлений потока транспортируемой жидкости (см. Лурье М.В. и др. Оптимизация последовательной перекачки нефтепродуктов, М.: Недра, 1979, с.256;
Трубопроводный транспорт нефти (под ред. Вайнштока С.М.), М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2002, с.407). Упругие манжеты этих очистных устройств, соприкасаясь с внутренней поверхностью трубопровода, очищают ее от продуктов коррозии и всевозможных отложений.
Недостаток подобных конструкций заключается в том, что манжеты скребков обеспечивают лишь поступательное движение очистного устройства вдоль оси трубопровода, в результате чего отложения, которые
можно было бы удалить боковым срезающим воздействием, остаются на поверхности трубопровода после прохождения скребка.
Известно устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода, содержащее корпус и соосно установленные на корпусе и центрирующие и очистные диски, при этом последние выполнены в виде рабочих и резервных саморазжимных дисков, а каждый резервный диск дополнительно снабжен предохранительными полосами, закрепленными по радиусу разрезного кольца (патент RU №2216414, кл. В08В 9/055, 2003)
Недостатками данного устройства является использование только очистных дисков без щеток и без пружинных механизмов, что приводит к большой вероятности заклинивания данного очистного поршня в трубопроводе. Существенным недостатком является также отсутствие вращательной составляющей, что снижает эффективность очистки внутренней полости трубопровода.
Также известно устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода, выполненное в виде двух секций - головной и хвостовой, шарнирно соединенных между собой, при этом в каждой из секций имеется полый корпус с соплами в его головной части и соосно установленные на нем блоки из очистных и центрирующих дисков, между блоками головной секции расположен очистной узел, а корпус в хвостовой части каждой секции снабжен глухой торцевой стенкой и ближайший к ней диск хвостового блока имеет диаметр, меньший внутреннего диаметра трубопровода, и образует совместно со стенкой трубопровода торцевой канал, при этом остальные диски хвостового блока по их периферии снабжены сквозными отверстиями (патент RU №2129924, кл. В08В 9/055, 1998).
Недостатком данной конструкции, как и предыдущего устройства, является наличие только поступательного перемещения очистного устройства, что исключает возможность дополнительного бокового срезания отложений с внутренней поверхности трубопровода.
Известно устройство для очистки внутренности трубопровода, содержащее несущий корпус, на котором закреплены съемные органы, по крайней мере, два из которых являются поддерживающими и направляющими органами, по крайней мере, один - уплотняющим и обдирочным органом, один - основным магнитом и один - механизмом вращения и направления. Механизм вращения и направления состоит из подпружиненных рычагов, снабженных установленными под углом к вертикальной оси устройства колесиками, которые за счет взаимодействия с трубопроводом обеспечивают вращение устройства (патент RU №2266794, кл. В08В 9/055, 1998)
Однако сложность данного устройства ведет к частным поломкам элементов конструкции и, как следствие, к снижению эффективности очистки трубопровода.
Известно устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода, имеющее цилиндрический корпус, прижимаемый к внутренней поверхности трубопровода колесами, с переднего конца устройство снабжено головкой с отходящими радиально наружу скребковыми лопастями, приводимой в движение силовым механизмом, выполненной с корзинообразным блоком для приема отложений (патент JP №2837090, кл. В08В 9/04, 1994 г.).
Недостатками данной конструкции является использование силового механизма для вращения очищающей головки, что усложняет конструкцию очистного устройства и сопряжено с дополнительными энергетическими затратами.
Наиболее близким к заявленному изобретению является устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода, содержащее корпус и расположенные на нем очистные лопасти, имеющие профиль крыльчатки. Эффект вращения устройства возникает в результате воздействия транспортируемого потока жидкости на заднюю поверхность лопастей, а так как сами лопасти установлены под углом к направлению движения
жидкости, возникает вращательный момент, который и заставляет устройство вращаться (US №6792641, В08В 9/04, 1998)
Недостатками данной конструкции является малая величина вращательного момента, что ведет к несущественному проворачиванию устройства и возможности его заклинивания, кроме того, площадь соприкосновения манжет сваба с боковой поверхностью трубопровода недостаточна велика и очистка проходит неравномерно и не по всей боковой поверхности трубопровода, что приводит к низкой эффективности очистки внутренней полости трубопровода.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание устройства для очистки внутренней поверхности трубопровода, обеспечивающего повышение степени очистки за счет увеличения поверхности контакта с очищаемой поверхностью и равномерного удаления отложений, и повышение надежности работы устройства за счет увеличения вращательного момента на корпусе устройства.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода, содержит цилиндрический корпус с направляющей обтекаемой формы на его переднем торце и по меньшей мере три очистные манжеты Z-образной формы, которые размещены равномерно на поверхности корпуса вдоль его оси и состоят из расположенных аксиально с трубопроводом прямоугольных радиальных лопастей и расположенных на торцах корпуса перпендикулярно оси трубопровода двух групп радиальных лопастей, оппозитно направленных относительно друг друга.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором показана принципиальная схема устройства.
Устройство состоит из корпуса 1, на котором закреплены Z-образные манжеты 2, имеющие очистные элементы двух типов: секторные 3, расположенные перпендикулярно оси трубопровода, и радиальные 4,
расположенные вдоль оси трубопровода, и направляющей обтекаемой формы на его переднем торце 5.
Устройство работает следующим образом. Через камеру запуска (на чертеже не показана) устройство вводится в трубопровод и движется в нем под действием перепада давлений, возникающего на его секторных элементах 3. Благодаря Z-образной форме манжет перед каждым секторным элементом манжеты поток жидкости тормозится, образуя область повышенного давления, а за каждым секторным элементом манжеты образуется застойная (циркуляционная) область потока, в котором давление понижено. Поскольку области повышенного и пониженного давления разделены радиальным элементом 4 той же манжеты, возникает тангенциальная сила, действующая на этот радиальный элемент, и, как следствие, вращательный момент (на чертеже вращающий момент направлен против часовой стрелки, если смотреть по направлению потока перекачиваемой среды).
Размещение, по крайней мере, трех Z-образных манжет равномерно по поверхности очистного устройства вдоль его корпуса обеспечивает свободное сообщение движущей жидкости с областью, расположенной по одну сторону манжеты, и затрудняет сообщение этой жидкости с областью, расположенной по другую сторону манжеты. Разность давлений, возникающая на элементах каждой манжеты, расположенных перпендикулярно потоку, дает осевую составляющую силы, а разность давлений, возникающая на элементе манжеты, расположенном по направлению потока, дает тангенциальную составляющую движущей силы и, следовательно, создает вращательный момент. Таким образом, манжеты обеспечивают не только поступательное движение очистного устройства вдоль оси трубопровода, но и его вращение вокруг своей оси. При этом очистка поверхности трубопровода осуществляется как секторными элементами манжет, так и их радиальными элементами.
Конструктивное выполнение очистных манжет, а именно комбинация прямоугольных радиальных лопастей и торцевых элементов сегментной формы и одновременное участие в процессе удаления отложений обеих указанных групп элементов, обеспечивают большую площадь соприкосновения с внутренней поверхностью трубопровода, в результате чего повышается степень очистки и достигается равномерность удаления.
Экспериментальным путем доказана возможность создания крутящего момента величиной, обеспечивающей поступательно-вращательное движение данного устройства в перекачиваемой среде, и более эффективное срезание отложений с боковой поверхности трубопровода.
Использование предлагаемого технического решения обеспечивает создание простого и надежного скребка для очистки внутренней поверхности трубопровода.
Устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода, содержащее цилиндрический корпус с направляющей обтекаемой формы на его переднем торце и по меньшей мере три очистные манжеты Z-образной формы, которые размещены равномерно на поверхности корпуса вдоль его оси и состоят из расположенных аксиально с трубопроводом прямоугольных радиальных лопастей и расположенных на торцах корпуса перпендикулярно оси трубопровода двух групп радиальных лопастей, оппозитно направленных относительно друг друга.
