УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБ Российский патент 1997 года по МПК B08B9/04 

Изобретение относится к очистке внутренней поверхности труб от загрязнений в химической энергетической и других отраслях промышленности и может быть использовано, в частности, для очистки трубок конденсаторов от твердых карбонатных отложений.

Известно а.c. СССР N 1013002, кл. B 08 B 9/04, 1983, содержащее устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода, содержащее корпус с закрепленным на нем очистным элементом, установленным под углом к оси корпуса в его радиальной плоскости с возможностью вращения на своей оси, и систему подачи жидкости, в котором установлен очистной элемент на торцевой поверхности корпуса и выполнен в виде режущей головки, установленной под углом к оси корпуса в направлении, обратном направлению его перемещения.

Заявленное решение отличается от известного тем, что имеет дополнительные режущие головки, причем каждая головка выполнена в форме усеченного конуса в виде режущих роликов, размещенных с последовательным увеличением диаметров в направлении, обратном перемещению устройства.

При создании изобретения решалась задача по повышению эффективности очистки внутренней поверхности трубы от твердых отложений, в частности, от затвердевшей массы, например, карбонатных отложений в теплообменных трубках, без повреждений очищаемой поверхности трубы.

Поставленная задача решается при использовании совокупности существенных признаков, характеризующих предлагаемое устройство.

Согласно изобретению очистку ведут путем перемещения в полости трубы рабочего органа, вращающего от внешнего привода вокруг своей оси с закрепленными на нем под углом к поверхности трубы очистными элементами, которыми прорезают в отложениях винтовые канавки, углубляют и расширяют последние по мере перемещения рабочего органа, а при соприкосновении с поверхностью трубы скалывают отложения, затем удаляют последние напорной струей воды. Жидкость при этом подают одновременно с началом вращения рабочего органа, а удаление ее производят в направлении перемещения рабочего органа.

Устройство выполнено в виде по меньшей мере двух закрепленных на торцевой поверхности корпуса с возможностью вращения вокруг своей оси режущих роликовых головок. Режущие роликовые головки установлены в торцевой части корпуса под углом α к оси корпуса в его радикальной плоскости, причем угол наклона направлен в сторону, обратную направлению вращения устройства и определен из соотношения
,
где n количество роликовых головок;
l величина шага между роликами;
d_тр внутренний диаметр очищаемой трубы.

Размещенные на каждой режущей роликовой головке ролики образуют в плане усеченный конус, вершина которого развернута в направлении перемещения устройства. Угол между образующей конуса и поверхностью трубы β определяется по формуле
,
где k количество роликов в головке;
l шаг между роликами;
t толщина отложений.

Таким образом определяют перепад диаметров роликов на каждой роликовой головке. Ролики на головке размещены ступенчато, а количество их в каждой ступеньке соответствует количеству роликовых головок в устройстве. Количество же режущих роликовых головок зависит от диаметра очищаемой трубы. Роликовые головки смещены в осевом направлении относительно друг друга на величину Δ, которая рассчитывается по формуле
,
где l расстояние между роликами (шаг); n количество роликовых головок. Благодаря ступенчатому размещению роликов на головке и смещению в осевом направлении головок относительно друг друга, ролики каждой головки прорезают свои винтовые канавки в отложениях, углубляя последние с каждым следующим витком, благодаря конусному расположению роликов на головке. При этом ролики последней ступеньки, соприкасающиеся со стенкой трубы, выполнены с фаской на периферии, последняя предохраняет поверхность трубы от повреждений.

Применение в устройстве более одной режущей роликовой головки объясняется тем, что при использовании одной головки может произойти перекос и заклинивание устройства в процессе очистки. Количество головок зависит от диаметра очищаемой трубы. Ролики на роликовой головке могут быть выполнены заодно со стержнем, на котором головка крепится к корпусу.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет очищать трубу от твердых отложений эффективно, не повреждая поверхность трубы.

На фиг. 1 изображена схема расположения роликовых головок в очищаемой трубе; на фиг. 2 схематично показан угол наклона роликовой головки по отношению к оси корпуса устройства и оси очищаемой трубы; на фиг. 3 смещение роликовых головок в осевом направлении относительно друг друга; на фиг. 4 схематично изображено устройство, находящееся в обрабатываемой трубе; на фиг. 5 схема перемещения роликовых головок внутри трубы во время ее очистки (в радиальной плоскости).

Устройство содержит корпус 1, в задней части которого имеется хвостовик для подсоединения гибкого вала 2 для передачи крутящего момента, а в передней части с торца выполнены отверстия, в которых закреплены стержни 3 режущих роликовых головок 4 и 5 в подшипниках 6. Стержни 3 режущих роликовых головок 4 и 5 установлены под углом α к оси корпуса (фиг. 2) устройства, расположенного внутри трубы. Угол a определяется из соотношения
,
где n количество роликовых головок в устройстве;
l величина шага между роликами;
d_тр внутренний диаметр очищаемой трубы,
причем, стержни головок наклонены в сторону, обратную направлению вращения корпуса устройства (показано стрелкой на фиг. 1, 2, 3). Благодаря наклону осей роликовых головок в направлении, обратном принятому направлению вращения корпуса устройства, роликовые головки, вращаясь вокруг своей оси, способствует его перемещению по трубе. На стержнях роликовых головок размещены режущие ролики 7, образующие "заборную часть" головки. У основания роликовой головки размещены "калибрующие" ролики 8, на периферии которых выполнены фаски 9 шириной 0,1 0,3 толщины ролика (фиг. 4). Ширина ролика определена опытным путем: более узкая фаска оставляет царапины на поверхности трубы, более широкая тормозит перемещение устройства. Роликовая головка в плане имеет форму усеченного конуса со ступенчатой образующей. Каждая ступенька состоит, в данном случае, из двух роликов одинакового диаметра (количество роликов в ступеньке обусловлено количеством головок в устройстве (фиг. 4). Последнюю ступень, находящуюся у основания конуса, образуют "калибрующие" ролики 8. Роликовые головки 4 и 5 смещены относительно друг друга в осевом направлении на величину Δ (фиг. 3), определяемую по формуле
,
где l величина шага между роликами;
n количество роликовых головок в устройстве.

В корпусе 1 выполнены внутренний 10 и внешний 11 каналы для подачи жидкости (воды). Канал 10 выполнен внутри корпуса сквозным, а на периферии корпуса переходит в винтовой канал 11 с направлением винтовой линии, обратным направлению вращения корпуса 1. Такое исполнение каналов способствует ускорению потока воды, что повышает качество очистки. Твердые карбонатные отложения на поверхности трубы обозначены поз. 12.

Устройство работает следующим образом:
Корпус устройства вводят в полость трубы до соприкосновения первого ролика 7 головки 4 с твердыми отложениями 12 на поверхности трубы в точке А (фиг. 5). При этом роликовая головка 5, находящаяся в точке С, не доходит до соприкосновения с отложениями на величину Δ, равную осевому смещению между головками 4 и 5. Затем корпусу 1 устройства придают вращение от внешнего привода (на фиг. не показан) и первоначальное осевое поджатие. При повороте на 90^o головка 4 (ролик 7 головки 4) прорезает в отложениях винтовую канавку и, одновременно, в точке В перемещается в осевом направлении на величину D. В это время головка 5 перемещается из точки С в точку Д и соприкасается с отложениями 12 в полости трубы. При повороте корпуса 1 на 180^o в точке С первый ролик 7 головки 4 перемещается в осевом направлении на величину шага между роликами, а первый ролик 7 головки 5 в точке А перемещается в осевом направлении на величину D. При этом в точке С второй ролик головки 4 касается отложений в трубе. При повороте корпуса 1 на 270 ^o в точке В второй ролик головки 5 касается отложений в трубе. Таким образом, при двух роликовых головках в отложениях трубы ролики прорезают четыре винтовые канавки с шагом между канавками, равным величине D (осевому смещению между головками). При повороте корпуса на 360^o в точке А первый ролик головки 4 перемещается в осевом направлении на удвоенную величину шага между роликами, а второй ролик на величину одного шага. Когда в контакт с отложениями на внутренней поверхности трубы вступают "калибрующие" ролики 8, последние скалывают (размалывают) оставшиеся отложения, а так как на периферии этих роликов выполнена фаска, поверхность трубы не подвергается повреждениям. Одновременно, по каналам 10 и 11 корпуса устройства проходит под давлением вода, приводя счищенные отложения во взвешенное состояние и удаляет последние из полости трубы в направлении перемещения устройства.

Использование: очистка труб от твердых отложений в химической, машиностроительной, энергетической и других отраслях промышленности и может быть использовано, в частности, для очистки трубок конденсаторов от твердых карбонатных отложений. Сущность изобретения: устройство содержит корпус с закрепленными на его торцевой части под углом к поверхности трубы режущими роликовыми головками в форме усеченных конусов. Режущими роликами головок прорезают в отложениях винтовые канавки, углубляют и расширяют последние по мере перемещения устройства по трубе. При соприкосновении роликов 8 с поверхностью трубы скалывают оставшиеся отложения, затем смывают последние напорной струей жидкости (воды) в направлении перемещения устройства. Воду в полость трубы подают по каналам одновременно с началом вращения корпуса устройства от пневмопривода. Ролики 7, 8 расположены на роликовых головках ступенчато, а количество ступенек соответствует количеству роликовых головок в устройстве. Количество роликовых головок зависит от диаметра отчищаемой трубы. Ролики, размещенные у основания конуса, выполнены с фаской на периферии для предохранения поверхности трубы от повреждений. Роликовые головки закреплены в корпусе со смещением в осевом направлении относительно друг друга на величину . Перемещение устройства по трубе осуществляют за счет вращения в процессе очистки роликовых головок в направлении, обратном принятому направлению вращения устройства. Это обеспечивается креплением роликовых головок на торцевой поверхности корпуса под углом α к оси последнего в его радиальной плоскости, направленным в обратную по отношению к вращению устройства сторону. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Устройство для очистки внутренней поверхности труб от твердых отложений, содержащее корпус, имеющий возможность вращения с закрепленным на нем очистным элементом, установленным под углом к оси корпуса в его радиальной плоскости с возможностью вращения на своей оси и систему подачи жидкости, причем очистной элемент установлен на торцевой поверхности корпуса и выполнен в виде режущей головки, установленной на оси корпуса в направлении, обратном направлению его перемещения, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительными режущими головками, причем каждая режущая головка выполнена в форме усеченного конуса в виде режущих роликов, размещенных с последовательным увеличением диаметров в направлении, обратном перемещению устройства, а угол наклона оси роликовой головки к оси корпуса определяется из соотношения

где n количество роликовых головок;
l величина шага между роликами;
d_т р внутренний диаметр трубы,
при этом роликовые головки смещены в осевом направлении относительно друг друга на величину, определяемую из зависимости

где l расстояние между роликами;
n количество роликовых головок,
кроме того, устройство снабжено приводом вращения корпуса.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что перепад диаметров роликов в головке определяется по формуле

где β - угол наклона образующей конуса роликовой головки к поверхности трубы;
K количество роликов в головке;
l расстояние между роликами;
t толщина твердых отложений.