УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБОПРОВОДА (ЕГО ВАРИАНТЫ) Российский патент 1999 года по МПК B08B9/04 

Настоящее изобретение относится к устройствам для чистки полых изделий, а именно - к устройству для очистки внутренней поверхности трубопровода.

Наиболее эффективно настоящее изобретение может быть использовано для очистки внутренней поверхности нефтепровода или конденсатопровода от парафиносодержащих отложений, мусора и продуктов коррозии перед запуском в действующий трубопровод прибора для измерения и неразрушающего контроля материала.

Кроме того, изобретение может быть использовано при проведении периодической очистки трубопроводов.

В настоящее время при проведении диагностических работ на трубопроводах для определения дефектных участков применяют "интеллектуальные" внутритрубные инспекционные снаряды, использующие ультразвуковую технологию, а также метод магнитного потока. Присутствие отложений на стенках трубопровода в момент проведения инспекции приводит к искажению получаемых результатов диагностики, вплоть до пропуска имеющихся на стенке трубопровода дефектов, а также может привести к повреждению чувствительных датчиков снаряда. В связи с этим, непосредственно перед пропуском инспекционного снаряда, требуется проведение особо тщательной очистки внутренней поверхности трубопровода от отложений.

Известно устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода (авторское свидетельство СССР N 1326354), содержащее полый корпус с соплами в его головной части, и соосно установленные на корпусе очистной и центрирующие диски.

Устройство состоит из полого корпуса с соплами с излучателями ультразвуковых колебаний и отверстиями для перетока жидкости. Очистной диск снабжен щеткой и установлен с возможностью вращения относительно продольной оси корпуса. Центрирующие диски выполнены в виде эластичных манжет, одна из которых, ближайшая к очистному диску, снабжена реактивными соплами и соплами с излучателями ультразвуковых колебаний, а другая установлена с возможностью вращения относительно продольной оси корпуса.

Существенным недостатком указанного устройства является то обстоятельство, что эластичные манжеты, установленные за очистным диском, обладают низким очищающим действием. Отсутствие отверстий в задней манжете приводит к накоплению продуктов очистки в зоне между двумя манжетами.

Из патента США N 3047895, кл. B 08 B 9/04, 1962 известно устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода, содержащее полый корпус с соплами в его головной части, и соосно установленные на корпусе очистные и центрирующие диски, сгруппированные в два блока, расположенные в головной и хвостовой частях устройства, между которыми расположен очистной узел.

Из патента Великобритании N 2265433, кл. B 08 B 9/06, 1993 г известно устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода, содержащее по меньшей мере две секции - головную и хвостовую, каждая из которых содержит полый корпус, на котором установлены соосно очистные и центрирующие диски, сгруппированные в два блока, расположенные в головной и хвостовой частях секции.

Известные решения не обеспечивают качественной очистки внутренней поверхности трубопровода.

В основу настоящего изобретения положена задача создания устройства для очистка внутренней поверхности трубопровода, конструкция которого позволила бы наряду с эффективной и производительной очисткой обеспечить формирование потока перекачиваемого продукта в непосредственной близости от обрабатываемой поверхности для удаления частиц отложений из зоны обработки в зону полости трубопровода, расположенную перед устройством.

Поставленная задача достигается за счет того, что в устройстве для очистки внутренней поверхности трубопровода, содержащем полый корпус с соплами в его головной части, и соосно установленные на корпусе очистные и центрирующие диски, сгруппированные в два блока, расположенные в головной и хвостовой частях устройства, между которыми расположен очистной узел, согласно изобретению, корпус в хвостовой части снабжен глухой торцевой стенкой и ближайший к нему диск хвостового блока дисков имеет диаметр, меньший внутреннего диаметра трубопровода, и образует совместно со стенкой трубопровода кольцевой канал, а остальные диски хвостового блока по их периферии снабжены сквозными отверстиями, причем корпус имеет канал, сообщающий через сопла, отверстия в дисках и кольцевой канал участки полости трубопровода, расположенные перед устройством и позади него.

Наличие кольцевого канала и отверстий в периферийной части дисков хвостового блока наряду с наличием канала в корпусе и сопел в головной части корпуса позволяет формировать направленный поток перекачиваемой жидкости, проходящий в непосредственной близости от обрабатываемой поверхности трубопровода со скоростью, превышающей скорость перекачиваемой по трубопроводу жидкости. Формируемый поток позволяет эффективно удалять очищенные отложения из рабочей зоны устройства в полость трубопровода перед устройством. Кроме того, направленный поток жидкости промывает щетки очистного узла.

В другом варианте устройства поставленная задача достигается тем, что в устройстве для очистки внутренней поверхности трубопровода, содержащем по меньшей мере две секции - головную и хвостовую, каждая из которых содержит полый корпус, на котором установлены соосно очистные и центрирующие диски, сгруппированные в два блока, расположенные в головной и хвостовой частях секции, согласно изобретению, корпус в головной секции имеет сопла, а секции соединены между собой шарнирно, при этом корпус в хвостовой части снабжен глухой торцевой стенкой и ближайший к ней диск хвостового блока дисков имеет диаметр, меньший внутреннего диаметра трубопровода, и образует совместно со стенкой трубопровода кольцевой канал, а остальные диски хвостового блока по их периферии снабжены сквозными отверстиями, причем в корпусе имеется канал, сообщающий через отверстия в дисках и кольцевой канал участки полости трубопровода, расположенные перед секцией и позади нее, а между блоками дисков головной секции расположен очистной узел.

Использование второй секции позволяет значительно повысить эффективность очистки внутренней поверхности трубопровода, что позволяет снизить количество пропусков устройства через трубопровод и сократить сроки проведения очистных работ. Кроме того, использование дополнительной секции способствует более надежному преодолению устройством трубопроводной арматуры.

В предпочтительном варианте конструкции изобретения сопла корпуса ориентированы радиально относительно внутренней стенки трубопровода.

Предлагаемый вариант конструкции изобретения позволяет наиболее эффективно использовать вытекающий из сопел поток жидкости для размыва отложений на внутренней стенке трубопровода.

Кроме того, очистной узел содержит щетки, установленные на рычагах, подпружиненных в направлении внутренней стенки трубопровода. Предлагаемый вариант конструкции изобретения позволяет использовать в щетках щетину повышенной жесткости для удаления со стенок трубопровода твердых отложений, при этом щетки не препятствуют преодолению устройством сужений и поворотов трубопровода, так как рычаги имеют возможность складываться в направлении к центру устройства.

Изобретение поясняется чертежами, где
фиг.1 изображает общий вид устройства согласно изобретению;
фиг.2 - принципиальную схему устройства (продольный разрез).

Устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода содержит головную 1 и хвостовую 2 секции, соединенные карданным шарниром 3 (фиг. 1).

Каждая секция 1, 2 устройства содержит полый корпус 4 и два блока 5, соосно установленных в головной и хвостовой частях корпуса 4 и предназначенных для центрирования устройства в трубопроводе и для очистки внутренней поверхности трубопровода. Между блоками 5 на головной секции 1 расположен очистной узел 6. На переднем торце головной секции 1 установлен бампер 1.

Корпус 4 каждой из секций 1, 2 представляет собой центральную трубу 8 (фиг. 2), в головной и хвостовой частях которой соосно располагаются трубы 9 большего диаметра с фланцами 10 для крепления головного и хвостового блоков 5. Фланцы 10 на головной секции 1 подкреплены ребрами 11 жесткости, а на хвостовой секции 2 - ребрами 12. Фланцы 10 имеют отверстия для размещения болтов 13, стягивающих блоки 5. Трубы 9 соединяются с центральной трубой 8 посредством радиально расположенных пластин 14. Фланцы 10 имеют центральное отверстие с размером больше диаметра центральной трубы 8 и образуют канал 15 для перетока жидкости через головной блок 5.

Очистной узел 6 выполнен в виде расположенных на корпусе 4 двух групп кронштейнов 16 для размещения на них шарнирных рычагов 17 со щетками 18 и ребер 19 для закрепления пружин 20 растяжения. Группы кронштейнов 16 смещены относительно друг друга по углу в диаметральной плоскости для полного перекрытия щетками 18 обрабатываемой поверхности трубопровода. Торец 21 хвостовой части корпуса 4 выполнен глухим. На заднем торце головной секции 1 и на переднем торце хвостовой секции 2 имеются фланцы 12, к резьбовым отверстиям которых посредством болтов 23 крепится карданный шарнир 3.

Бампер 7 установлен через прокладку 24 на переднем торце головного блока 5 и крепится болтами 13. Бампер 7 содержит глухой фланец 25 с отверстиями для размещения крепежных болтов и диск 26, соединенные конусообразно расположенными стержнями 27. Прокладка 24 представляет собой кольцо с выступами и отверстиями для размещения крепежных болтов. Фланец 25 бампера 7 совместно с прокладкой 24 образует группу сопел 28, ориентированных радиально относительно трубопровода.

Каждый блок 5 представляет собой набор очистных дисков 29, центрирующих дисков 30, и прокладочных дисков 31, выполненных из полиуретана. Диски 29, 30, 31 имеют отверстия для размещения болтов 13. В состав хвостового блока 5 головной секции 1 и в оба блока 5 хвостовой секции 2 входят диски 32, каждый из которых выполнен в виде прокладочного диска с радиальными отверстиями, в которые запрессованы щетки 33 в виде пучков проволок, сваренных с нижней стороны.

Диски 29 имеют наружный диаметр, соответствующий наружному диаметру очищаемого трубопровода, и служат для удаления парафиносодержащих отложений с внутренней поверхности трубопровода, а также для создания герметичного уплотнения между корпусом 4 устройства и трубопроводом.

Диски 30 имеют диаметр, соответствующий внутреннему диаметру трубопровода, и служат для центрирования устройства в трубопроводе.

Диски 31 размещены между дисками 29, 30 и служат для образования между ними осевого зазора, обеспечивающего гарантированное складывание дисков 29, 30 при прохождении препятствий, уменьшающих проходное сечение трубопровода.

Блок 5, расположенный в хвостовой части каждой секции 1, 2 устройства, содержит очистные диски 34 со сквозными отверстиями 35, центрирующие диски 36 со сквозными отверстиями 37, и прокладочные диски 38 с пазами. Отверстия 35, 37 расположены на периферийных частях соответствующих дисков 34, 36. Диск 39, примыкающий к заднему торцу корпуса 4, имеет наружный диаметр, меньший внутреннего диаметра трубопровода, и образует совместно со стенкой трубопровода кольцевой канал 40. Канал 40, отверстия 35, 37 в дисках 34 и 36, канал 15 в корпусе 4 на хвостовой и головной секциях 1, 2 и сопла 28 на головной секции 1 устройства сообщают между собой участки полости трубопровода, расположенные позади и перед устройством.

Каждый из шарнирных рычагов 17 содержит две фигурные пластины 41, соединенные изогнутой в форме цилиндра пластиной 42 и втулкой 43. В отверстиях втулки 43 установлены антифрикционные втулки. К пластине рычага 17 крепится пластина 44, в отверстиях которой располагаются проволочные щетины 45. Пластина 44 имеет также сквозные отверстия большого диаметра, препятствующие забиванию щетки 18 продуктами очистки. Рычаги 17 со щетками 18 посредством осей 46 крепятся к кронштейнам 16 и имеют возможность вращаться вокруг осей. При складывании рычагов 17 со щетками 18 в направлении к центру устройства, щетки 18 не препятствуют преодолению устройством сужений и поворотов трубопровода. Крайние положения рычагов 17 ограничены упорами на кронштейнах 16. К рычагам 17 со щетками 18 крепятся пружины 20 растяжения, другие концы которых через переходные втулки 47 закреплены на ребрах 11 и 19.

Карданный шарнир 3 содержит две вилки 48 с фланцами, соединенные друг с другом посредством центрального кольца 49, через которое проходят две скрещивающиеся оси 50, закрепленные гайками.

В хвостовой части корпуса 4 хвостовой секции 2 установлен радиопередатчик 51, закрытый защитным бампером 52. Радиопередатчик 51 служит для контроля прохождения устройством трубопровода и в аварийной ситуации, например, при застревании устройства в трубопроводе, позволяет точно определить его местоположение.

Устройство работает следующим образом.

Помещенное в очищаемый трубопровод устройство движется вместе с потоком перекачиваемого продукта. Очистка отложений осуществляется дисками 29 и 34, входящими в состав блоков 5 на головной 1 и хвостовой 2 секциях устройства. Твердые отложения дробятся и удаляются посредством щеток 18 очистного узла 6. Отложения из углублений удаляются щетками 33 дисков 32.

Кольцевой канал 10, отверстия 35, 37 в дисках 34, 36, канал 15 в корпусе 4 на головной 1 и хвостовой 2 секциях и сопла 28 на головной секции 1 формируют направленный поток A перекачиваемой жидкости с повышенной скоростью, протекающей через рабочие зоны устройства. Поток A проходит через кольцевой канал 40, отверстия 37, 35 в дисках 36 и 34, канал 15 в корпусе 4 хвостовой секции 2, затем через кольцевой канал 40, отверстия 37, 35 в дисках 36 и 34, канал 15 в корпусе 4 головной секции 1 и выходит через группу сопел 28 в полость трубопровода, расположенную перед устройством, вынося с собою из рабочей зоны взвешенные отложения, удаленные со стенок трубопровода. Поток A, выходящий через сопла 27, размывает отложения на стенке трубопровода. Кроме того, направленный поток А, протекающий через головную секцию 1, промывает щетки 18 очистного узла 6.

При эксплуатации устройства в трубопроводах, перекачивающих жидкие продукты с различной вязкостью, проходное сечение сопел 28 изменяют в зависимости от вязкости продукта.

Скорость потока А, формируемого вблизи внутренней поверхности трубопровода, определяется диаметром проходного сечения сопел 28.

Устройство выполнено в виде двух секций - головной и хвостовой, шарнирно соединенных между собой. 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. 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 кольцевой канал. При этом остальные диски хвостового блока по их периферии снабжены сквозными отверстиями. В корпусе имеется канал, сообщающий через отверстия в дисках и кольцевой канал участки полости трубопровода, расположенные перед и позади секции. В изобретении обеспечивается повышение эффективности очистки путем формирования потока перекачиваемого продукта в непосредственной близости от обрабатываемой поверхности для удаления отложений из зоны обработки, 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода, содержащее полый корпус с соплами в его головной части и соосно установленные на корпусе очистные и центрирующие диски, сгруппированные в два блока, расположенные в головной и хвостовой частях устройства, между которыми расположен очистной узел, отличающееся тем, что корпус в хвостовой части снабжен глухой торцевой стенкой, а ближайший к ней диск хвостового блока дисков имеет диаметр, меньший внутреннего диаметра трубопровода, образует со стенкой трубопровода кольцевой канал, а остальные диски хвостового блока по их периферии снабжены сквозными отверстиями, причем корпус имеет канал, сообщающий через сопла, отверстия в дисках и кольцевой канал участки полости трубопровода, расположенные перед устройством и позади него. 2. Устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода, содержащее по меньшей мере две секции - головную и хвостовую, каждая из которых содержит полый корпус, на котором установлены соосно очистные и центрирующие диски, сгруппированные в два блока, расположенные в головной и хвостовой частях секции, отличающееся тем, что корпус в головной секции имеет сопла, а секции соединены между собой шарнирно, при этом корпус в хвостовой части снабжен глухой торцевой стенкой, а ближайший к ней диск хвостового блока имеет диаметр, меньший внутреннего диаметра трубопровода, и образует совместно со стенкой трубопровода кольцевой канал, а остальные диски хвостового блока по их периферии снабжены сквозными отверстиями, причем корпус имеет канал, сообщающий через отверстия в дисках и кольцевой канал участки полости трубопровода, расположенные перед секцией и позади нее, а между блоками дисков головной секции расположен очистной узел. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что сопла корпуса ориентированы радиально относительно внутренней стенки трубопровода. 4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что очистной узел содержит щетки, установленные на рычагах, подпружиненных в направлении внутренней стенки трубопровода.