СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДОПРОВОДНЫХ, КАНАЛИЗАЦИОННЫХ И ПРОЧИХ ТРУБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2000 года по МПК E03F9/00 B08B9/02 

Изобретение относится к строительству и горной промышленности и может быть использовано при очистке трубопроводов различного назначения от отложений (наростов, пробок), в частности труб водопроводных и канализационных систем, обогатительных фабрик, ливневой канализации городского хозяйства и т. д.

Известен способ очистки ливневой канализации за счет гидравлического размыва пробок отложений и засоров, реализуемый каналопромывочными машинами типа КС-512 (см., например, Водоснабжение и санитарная техника, N 5, 1994, с. 5). Сущность гидромеханического способа размыва засоров, образовавшихся в ливневой канализации, заключается в подаче струи с большой скоростью из сопл насадки, при этом последняя за счет реактивной струи продвигается вдоль трубопровода, последовательно размывая отложения на его поверхности. Недостатком известного способа является большой расход воды под давлением, а следовательно, и большие энергозатраты, особенно при работе в зимнее время. Другими недостатками рассматриваемого способа являются активное разрушение ветхих труб и сложность очистки нижней части трубопровода (диаметра 800 мм и более) и с высокой степенью заиливания (свыше 50% сечения трубы). В этом случае осуществляется промывка только верхней части трубы, а плотные отложения в нижней части трубы остаются неразмытыми, т.к. водяной поток движется по наименьшему сопротивлению. Кроме того, твердые отложения, особенно в канализации флотационных фабрик и других химических предприятий, не поддаются гидроразмыву.

Известен способ очистки ливневой канализации, реализованный в машине ДKT-201 (см. , например, Водоснабжение и санитарная техника, N 5, 1994, с. 7), сущность которого заключается в многократном протаскивании в обоих направлениях раскрывающегося диска, который слоями соскабливает отложения. Недостатком этого способа является низкая эффективность, связанная со статическим воздействием силы на отложения (причем это усилие передается через трос или канат, который в свою очередь является пружиной, демпфирующей передаваемую силу от привода на обрабатываемую среду). Кроме того, при заиливании всего сечения трубы (особенно при весенних паводках) не всегда удается протащить из колодца в колодец канат, а значит, в последующем исключена возможность очистки канализации. При очистке трубопровода изложенным выше способом активные силы прикладываются вдоль продольной оси трубопровода. При любом перекосе очищающего механизма относительно оси трубопровода, искривлении трубопровода или неравномерном его заиливании активная сила неравномерно воздействует на стенку трубопровода, что может привести к его локальному разрушению. Особенно это усугубляется в случае глубокой коррозии на стыках соединенных элементов трубопровода.

Известен способ очистки трубопроводов по патенту РФ N 2003764, кл. E 02 F/5-18, БИ N 43-44, 1993, сущность которого заключается в ударном воздействии на пробку в трубной плети через длинномерную штангу с малой продольной жесткостью. Осуществляется осевой удар силой, величина которой превышает величину критического усилия продольной устойчивости штанги. Под действием этой силы трубная плеть переходит из устойчивого упругого равновесия в неустойчивое. В итоге образуются поперечные колебания, при этом подбирается такая скорость соударения с трубной плетью, чтобы возникала неустойчивость последней с образованием как можно большего количества полуволн, что уменьшает прогиб трубной плети. Недостаток рассматриваемого способа очистки трубопровода - узкая область его осуществления, когда в торцевой части трубопровода имеется свободное пространство, длина которого равна длине трубопровода (возможно равенство и половине длины трубопровода, но в этом случае свободное пространство должно быть открыто с двух торцевых сторон очищаемого трубопровода).

Наиболее близким аналогом является способ очистки подземных трубопроводов по патенту Германии N 4416721, кл. B 08 B 9/02, 1995, включающий операции по перемещению рабочего органа вдоль трубы, разрушению по пути гидравлической струей образованных на ее стенке отложений и удалению частиц разрушенного отложения потоком рабочей среды. Недостатком известного способа является большая энергоемкость процесса разрушения отложений, так как само создание высоконапорной струи требует больших затрат энергии, которая теряется в шланге при движении высоконапорного потока до сопл, из которых вырывается струя. Кроме того, много энергии теряется со струей, так как отдельные ее порции не соприкасаются с отложениями и распыляются в окружающей среде.

Известно устройство для очистки ливневой канализации, например каналопромывочная машина типа КС-512 (см. Водоснабжение и санитарная техника, N 5, 1994, с. 5), содержащая цистерну для воды, насос высокого давления (до 120 атм), водяную и масляную системы, систему водяного отопления, барабан для рукава с приводом и промывочный насадок, закрепленный на конце рукава. Вода с большой скоростью вырывается из сопл насадка и размывает образованный на поверхности трубопровода осадок и одновременно за счет реактивной струи перемещается вдоль очищаемого трубопровода. Недостатком этого устройства является большой расход воды (особенно это ощущается в зимнее время, когда ее необходимо подогревать). Оборудование дорогое (стоимостью около 1 млн. рублей), насадки сравнительно быстро изнашиваются. Оборудование не обеспечивает эффективную очистку трубопровода большого диаметра, так как очищается только верхняя часть трубопровода, а плотные нижние отложения остаются непромытыми. Кроме того, происходит разрушение трубопровода, подвергнутого глубокой коррозии. Многократные повторения описанной выше операции приводят к снижению производительности и сокращению срока службы рукава высокого давления. К недостаткам относится также и невозможность удалять проросшие через стыки внутрь трубы корни растений, кустарников и деревьев, из-за которых часто затруднительно эксплуатировать канализационные сети.

Известна также конструкция машины Доркомтехники ДКТ-201 (см. Водоснабжение и санитарная техника, N 5, 1994, с. 7), содержащая две лебедки, связанные между собой канатом, на котором закреплен очистной снаряд в виде раскрывающегося (подпружиненного) диска. Аналогичные установки выпускаются и зарубежными фирмами (например, "Вега" Ауссен-Хандельс ГМБХ, Германия). Принцип работы известных устройств заключается в протаскивании каната между двумя колодцами и затем многократном протаскивании рабочего органа - диска. Недостатком известной машины является практически невозможное ее использование при заиливании всего сечения трубопровода, кроме того, когда перепуски ливневой канализации забиты не только илом, но и льдом, ветками деревьев, сложность очистки значительно возрастает. Известной машиной практически невозможно очистить трубопровод, закальцинированный полностью или частично.

Наиболее близким аналогом по технической сущности является устройство для очистки подземных трубопроводов по патенту Германии N 4416721, кл. B 08 B 9/02, 1995 г., содержащее вращающийся рабочий орган, привод и элемент, подающий энергоноситель в привод и забой. Рабочий орган выполнен в виде сменной фрезерной головки с соплами, из которых под наклоном выходят водяные струи, разрушающие отложения и одновременно за счет реактивной силы тянущие рабочий орган вдоль трубы. Недостатком известного устройства является сложность очистки стенок трубы при твердых отложениях и значительные энергетические затраты, связанные с транспортировкой высоконапорного потока до сопла рабочего органа и с чрезмерным расходом и распылением в окружающую среду энергии струи, которая не всегда взаимодействует с разрушающимися отложениями.

Общим недостатком известных способов и конструкций устройств для очистки канализаций является также приложение активных сил в продольном направлении (насадки подают струю под углом к продольной и поперечной оси канализации). Это приводит к дополнительному разрушению стенок трубопроводов, особенно если они имеют свищ или поврежденные стыки, а жидкость высоконапорной струи размывает грунт, расположенный вокруг трубопровода.

Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение эффективности очистки.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе очистки водопроводных, канализационных и прочих труб, включающем операции перемещения рабочего органа вдоль трубы, разрушения по пути образованных отложений в трубе и удаления частиц разрушенных отложений потоком рабочей среды, согласно изобретению разрушение осуществляют ударными импульсами, которые наносят в тангенциальном направлении, при этом возникающую отдачу гасят тангенциальными силами, приложенными к рабочему органу. Такое выполнение операции исключает возможность продольного разрушения ливневой канализации, особенно в ее стыках, и обеспечивает очистку канализации при наличии твердых отложений (например, кальцинирования на ее стыках), так как наносится тангенциальный удар, что обеспечивает работоспособность устройства при заклинивании рабочего органа в отложении.

Целесообразно перед операцией разрушения отложений в трубе натянуть рукава, подающие энергоноситель в ударный привод и забой, затем фиксировать цилиндрические элементы (втулки), охватывающие рукава, относительно последних, после чего протолкнуть их совместно с рабочим органом на забой. Такая операция придает жесткость системе рукава-цилиндрические элементы, которая в дальнейшем используется для передачи осевого усилия на рабочий орган при проталкивании его вдоль очищаемой трубы.

Целесообразно в качестве рабочей среды, транспортирующей частицы разрушенных отложений, использовать воздушно-жидкостную смесь. Это одновременно обеспечит работу ударного привода и транспортировку частиц разрушенных отложений.

В устройстве для очистки водопроводных, канализационных и прочих труб, содержащем рабочий орган со сменным инструментом, имеющим по крайней мере один режущий элемент, привод и элемент, подающий энергоноситель в привод и забой, согласно изобретению режущий элемент выполнен в виде режущей кромки, размещенной параллельно продольной оси очищаемой трубы, инструмент прикреплен с возможностью поворота в одну сторону к приводу, размещенному в корпусе, причем привод является ударным с возвратно-поворотным движением ударника, а элемент, подающий энергоноситель, выполнен в виде рукавов (1-й вариант). Такое конструктивное выполнение устройства реализует предлагаемый способ очистки, так как обеспечивает нанесение тангенциального удара по отложению в канализации и одновременно исключает передачу на ударник силы отдачи, возникающей при ударе (муфта обгона передает силу только в одну сторону).

Целесообразно инструмент прикреплять шарнирно через обгонную муфту. Такое конструктивное выполнение устройства обеспечивает его работу при несоосности корпуса и рабочего органа.

Целесообразно также на рукавах смонтировать цилиндрические втулки, не соединенные между собой. Такое выполнение конструкции устройства обеспечивает необходимую жесткость шлангу, что способствует компенсированию силы отдачи, возникающей при работе. Кроме того, плотное соединение цилиндрических втулок между собой позволяет подавать рабочий орган из колодца к месту засора на любой участок трубы, а при ослаблении напряжения рукавов, когда они становятся нежесткими и цилиндрические втулки не контактируют между собой по торцевым поверхностям, рабочий орган может отклоняться относительно продольной оси трубы.

Целесообразно при этом цилиндрические втулки выполнять из полимерного материала, например из пенополистирола. Такое выполнение конструкции устройства обеспечивает защиту рукавов от острых кромок трубопровода и частиц разрушенного отложения. Кроме того, рукава благодаря малому объемному весу втулок всплывают в водяном потоке (пульпе), что также способствует их защите от разрушения и уменьшает тяговое усилие.

Целесообразно также цилиндрические втулки выполнять из дерева. Такое выполнение устройства повышает долговечность конструкции.

Целесообразно при этом цилиндрические втулки выполнять с полостями. Это способствует повышению эффективности работы за счет снижения объемного веса системы рукава-цилиндрические элементы.

С тем же эффектом в устройстве для очистки водопроводных, канализационных и прочих труб, содержащем рабочий орган со сменным инструментом, имеющим по крайней мере один режущий элемент, привод и элемент, подающий энергоноситель в привод и забой, согласно изобретению режущий элемент выполнен в виде режущей кромки, размещенной наклонно к продольной и поперечной осям устройства (2-й вариант). Устройство по п.п. 11-14 устроено аналогично устройствам по п.п. 6-9 формулы изобретения и с тем же эффектом.

Сущность предлагаемых способа и устройств для очистки водопроводных, канализационных и прочих труб проиллюстрируем на примерах конкретного выполнения.

На фиг. 1 показана операция по очистке труб; на фиг. 2 - продольный разрез ударного привода устройства; на фиг. 3 - сечение А-А по фиг. 2; на фиг. 4 - сечение Б-Б по фиг. 2; на фиг. 5 - сечение В-В по фиг. 2; на фиг. 6 - сечение Г-Г по фиг. 2; на фиг. 7 - сечение Д-Д по фиг. 2; на фиг. 8 - сечение Е-Е по фиг. 2; на фиг. 9 - инструмент, прикрепленный к ударному приводу; на фиг. 10 - инструмент с наклонными режущими кромками; на фиг. 11 - инструмент, прикрепленный к ударному приводу шарнирно.

При очистке канализации устройство устанавливают в ее устье (фиг. 1), затем натягивают энергоподающие рукава, а цилиндрические втулки фиксируют от осевого перемещения, в результате чего выбирают зазоры между цилиндрическими втулками, т. е. соседние втулки плотно контактируют между собой. В итоге цилиндрические втулки обретают достаточную жесткость по длине всей очищаемой трубы, что позволяет использовать систему энергоподающие рукава-цилиндрические втулки в качестве элемента, толкающего рабочий орган. Затем подают сжатый воздух и приводят устройство в действие, в результате чего по инструменту рабочего органа, имеющему по крайней мере одну режущую кромку, наносят ударные импульсы в тангенциальном направлении (при наклонном выполнении режущей кромки проекция силы от взаимодействия режущей кромки и отложения располагается продольно). Процесс ударный (быстротекущий) в направлении действия технологических нагрузок, а в другом направлении сила отдачи, возникающая от воздействия упругих сил по режущей кромке инструмента рабочего органа при контакте с отложением и от возврата ударника в исходное положение, растягивается по времени. Это достигается за счет использования обгонной муфты, передающей жесткий удар в направлении рабочего хода, а в обратном направлении импульс отдачи растягивается во времени за счет пружины. Вес корпуса и шланга дополнительно компенсирует силу отдачи. От ударного импульса отложение разрушается, потоком рабочей среды частицы разрушенного отложения перемещаются от забоя к низовому колодцу. Если от одного удара отложение не разрушается, то наносят дополнительные удары по инструменту до разрушения отложения. (Под рабочим органом понимается ударный привод со сменным инструментом; под инструментом понимается державка с пластиной, имеющей режущую кромку, и средства крепления пластины к державке и к наковальне корпуса ударного привода; под приводом - элементы, размещенные в корпусе и обеспечивающие нанесение удара, т.е. ударник, камеры, воздухораспределение).

За счет использования обгонной муфты рабочий орган остается неподвижным (в случае заклинивания инструмента в разрушаемом отложении), а ударник при этом совершает возвратно-поворотное движение. Тангенциальные силы не приводят к продольному разрушению очищаемой трубы. Особенностью предлагаемого устройства является то, что при заклинивании инструмента процесс очистки не прекращается, так как, нанося дополнительные удары по отложению, достигают его разрушения.

Для транспортирования по трубопроводу частиц разрушенного отложения может быть использован и отработанный ударным приводом сжатый воздух, который выхлопывается в водяной поток. У забоя образуется двухкомпонентная смесь из подаваемых воды и воздуха, а также из отработанного сжатого воздуха, выхлопываемого из ударного привода (такая схема приведена на фиг. 1).

Устройство для очистки водопроводных, канализационных и прочих труб состоит из рабочего органа 1, содержащего ударный привод с возвратно-поворотным движением ударника 15, и инструментa 2, пневмо- и водомагистрали 3, на которых установлены цилиндрические втулки 4 (вместе представляющие одну подающую систему, где по рукавам 3 подаются вода и сжатый воздух, а цилиндрические втулки 4 используются для подачи на забой рабочего органа), желоба 5 отводящей магистрали 6, соединенной с гидронасосом (не показан). Цилиндрическая втулка 4 может быть выполнена цельной или с полостью 7. В любом случае ее объемный вес должен быть меньше удельного веса воды. Ударный привод (фиг. 2) содержит корпус 8 с крышками 9, 10, размещенные в корпусе наковальню 11, ротор 12 с закрепленными на нем радиальными лопастями 13 (фиг. 3) и дисками 14. На роторе 12 и его лопастях 13 установлен ударник 15 с закрепленными на его внутренней поверхности лопастями 16. Ударник 15 с лопастями 16 совместно с ротором 12 и его лопастями 13, дисками 14 образуют две пары рабочих камер 17, 18 (фиг. 3, 4). Наковальня 11 установлена на роторе 12. Ротор 12 свободно размещен в корпусе 8 на подшипниках 19, 20 (фиг. 2). Подшипник 19 установлен в крышке 9 корпуса 8, подшипник 20 (1-й вариант) выполнен в виде шайб, закрепленных на торцах звездочки 21 обгонной муфты (позицией не обозначена), через которую ротор 12 кинематически связан с корпусом 8. Обгонная муфта (фиг. 8) состоит из звездочки 21 и роликов 22, размещенных в фигурных пазах 23 звездочки 21. Возможно использование пружины 24, размещенной между звездочкой 21 и роликом 22. Звездочка 21 обгонной муфты жестко связана с ротором 12, а ролики 22 обгонной муфты взаимодействуют с внутренней поверхностью корпуса 8 (фиг. 8). Ротор 12 выполнен с кулачками 23 (фиг. 5), взаимодействующими с кулачками 26 наковальни 11. Ротор 12 и наковальня 11 установлены с возможностью их свободного поворота относительно друг друга. Наковальня 11 имеет также ударные кулачки 27, взаимодействующие с торцевыми кулачками 28 ударника 15. Для исключения соударения лопастей 13 ротора 12 с лопастями 16 ударника 15 угол γ свободного поворота наковальни относительно ротора 11 выполнен меньше полуразности сумм центральных углов β,δ кулачков 27, 28 наковальни 11 и ударника 15 и центральных углов ψ,λ лопастей 13, 16 ротора 12 и ударника 15.

Свободный поворот кулачков 27 наковальни 11 относительно кулачков ротора 12 должен быть меньше полуразности суммы центральных углов δ кулачков 28 ударника 15 и наковальни 11 и лопастей 13 ротора 12 и ударника 15, что исключает возможность соударения лопастей 13 ротора 12 и ударника 15 и исключает потери энергии ударных импульсов. Это условие представляется в виде неравенства

где a - число пар кулачков 25, 26; b - число пар кулачков 27, 28; c - число пар лопастей 13, 16; α - центральный угол кулачков 23 ротора 12; β - центральный угол кулачков 26 наковальни 11; γ - центральный угол ударных кулачков 27 наковальни 11; δ - центральный угол торцевых кулачков 28 ударника 15; ψ - центральный угол лопастей 13 ротора 12; λ - центральный угол лопастей 16 ударника 15.

Ротор 12 выполнен с центральным отверстием 29 (фиг. 2, 3) и последовательно расположенными вдоль лопастей 13 воздухоподводящими и выхлопными окнами 30, 31 и каналом 32.

В центральном отверстии 29 (фиг. 2) с возможностью вращения установлен воздухораспределитель 33 (фиг. 3), выполненный в виде валика с центральными глухими отверстиями 34, 35 на каждом из торцов, в которые соответственно выходят диаметрально расположенные выхлопные и воздухоподводящие окна 36, 37 (фиг. 3, 4). На воздухораспределителе 33 выполнен радиальный выступ 38, связанный с инерционным кольцом 39, установленным с возможностью вращения на роторе 12. Инерционное кольцо 39 кинематически связывает воздухораспределитель 33 с ударником 15, радиальный выступ 40 (фиг. 7) инерционного кольца 39 установлен в пазе, выполненном на торце ударника 15 с возможностью дополнительного поворота в нем. В крышке 10 закреплен патрубок 41 для подвода сжатого воздуха через воздухоподводящие окна 30 воздухораспределителя 33. На наковальне 11 выполнены выхлопной канал 42 (фиг. 2) и цилиндрический выступ 43 для крепления инструмента 2, выполненного по крайней мере с одним режущим элементом 43 (фиг. 9). На фиг. 10, 11 в качестве примера приведен инструмент в виде двух пластин с режущими элементами в виде режущих кромок 45, 46 (1-й вариант исполнения). На фиг. 10, 11 (2-й вариант) они показаны наклонными (край, находящийся в центре, сдвинут вперед по отношению к другому его краю). Кроме того, режущие кромки 45, 46 наклонены к поперечной оси рабочего органа 1. Крепление цилиндрической державки 44 к цилиндрическому выступу 43 может осуществляться за счет граненого хвостовика 47 (фиг. 9, 10), установленного в отверстие соответствующей формы в теле цилиндрического выступа 43, либо за счет шарнирного соединения 48 (фиг. 11).

Устройство по обоим вариантам исполнения работает следующим образом. По желобу 5 (фиг. 1) устройство проталкивается в заиленную канализацию (трубопровод). Обычно его проталкивают вручную, используя энергопадающие рукава и прикладывая силу вдоль них. Для повышения жесткости рукавов и защиты их от острых кромок трубопровода и частиц разрушенных отложений, образовавшихся в трубопроводе при заиливании, на них монтируют цилиндрические втулки 4. В свободном состоянии последние имеют возможность перемещаться относительно друг друга в радиальном и осевом направлении, что придает большую гибкость системе энергопадающие рукава-цилиндрические втулки. Однако в случае натяжения рукавов 3 соседние цилиндрические втулки 4 контактируют по торцевым поверхностям, в результате чего система рукава-цилиндрические элементы приобретает большую жесткость. При подаче сжатого воздуха рукава 3 раздуваются, что дополнительно повышает их жесткость.

При заиливании всего сечения трубопровода отсасывающую магистраль 6 устанавливают в стартовый колодец (позицией не обозначен). В другом случае отсасывающая магистраль 6 может быть установлена в приемный колодец. По рукавам 3 подают сжатый воздух и воду (на чертежах направление движения воды, сжатого воздуха и пульпы показано стрелками). Сжатый воздух, поступая в рабочий орган 1, обеспечивает возникновение ударного импульса, направленного в тангенциальном направлении. Возникающий тангенциальный ударный импульс передается на рабочий инструмент 2 и через его режущие кромки 45, 46 воздействует на отложение в трубопроводе. Происходит разрушение его на отдельные частицы, которые сжатым воздухом и водой удаляются в колодец, откуда отводящей магистралью 6 в виде пульпы удаляются на поверхность. В случае если после первого удара произойдет заклинивание инструмента 2 в отложении, производят повторный удар через инструмент 2, и это продолжается до разрушения отложения в трубопроводе. Момент разрушения определяется возможностью протаскивания устройства вперед. После разрушения отложения устройство может быть продвинуто на длину, определяемую разрушенной зоной отложения. Таким образом очищают трубопровод канализации до конца. Благодаря наличию цилиндрических втулок 4 пневмо- и водоподводящие рукава 3 имеют меньший удельный вес (втулки выполнены из пенополистирола) и занимают больший объем. Как показали эксперименты, это способствует уменьшению силы, необходимой для протаскивания устройства вперед. Рукава 3 с цилиндрическими элементами 4, находящиеся в двухкомпонентном турбулентном потоке, практически всплывают.

Рассмотрим работу ударного привода, схема которого в принципе может быть любой.

При запуске в работу ударного привода лопасти 13 (фиг. 3) ротора 12 и инерционное кольцо 39 могут занимать любое положение. Ударные кулачки 27 (фиг. 5) наковальни 11 по отношению к кулачкам 25 ротора 12 и кулачки 26 наковальни 11 по отношению к торцевым кулачкам 28 ударника 15 занимают положение, показанное на фиг. 5. В этом положении рабочие камеры 17 через окна 30 ротора 12, воздухоподводящие окна 37 воздухораспределителя 33, его канал 35 и патрубок 41 сообщены с источником сжатого воздуха (на чертежах последний не показан). Рабочие камеры 18 (фиг. 3, 4) через окна 30 ротора 12, воздухоподводящие окна 36 воздухораспределителя 33, его канал 34, центральное отверстие 29, выхлопной канал 32 ротора 12, выхлопной канал 40 наковальни 11 сообщены с атмосферой. Сжатый воздух при подаче в камеры 17 воздействует на лопасти 16 ударника 15, который с ускорением поворачивается по ходу часовой стрелки, набирая кинетическую энергию. В то же время сжатый воздух, воздействуя на лопасти 13 ротора 12, поворачивает последний вместе со звездочкой 21 обгонной муфты против часовой стрелки. Ролики 22 (фиг. 2, 8) заклиниваются в суживающихся пазах звездочки 21 между последней и корпусом 8 и препятствуют повороту ротора 12 против часовой стрелки. Наковальня 11 при этом неподвижна.

При вращении ударника 15 торцевая его поверхность воздействует на радиальный выступ 40 (фиг. 7) инерционного кольца 39 и поворачивает последнее вместе с воздухораспределителем 33 по часовой стрелке. При этом воздухоподводящие окна 37 (фиг. 3) воздухораспределителя 33 смещаются относительно окон 31 ротора 12, что приводит к прекращению поступления сжатого воздуха в камеры 17, а выхлопные окна 36 воздухораспределителя 33 смещаются относительно окон 30 ротора 12 и отсекают рабочие камеры 18 от атмосферы.

Дальнейшее вращение ударника 15 по часовой стрелке и вращение воздухораспределителя 33 происходит под действием расширяющегося сжатого воздуха в рабочих камерах 17 до того момента, когда выхлопные окна 36 воздухораспределителя 33 совместятся с окнами 31 ротора 12, а воздухоподводящие окна 37 воздухораспределителя 33 совместятся с окнами 30 ротора 12. В этот момент произойдет выхлоп рабочей среды из рабочих камер 17 через окна 31 ротора 12, выхлопные окна 36 и канал 34 воздухораспределителя 33, отверстие 29, выхлопной канал 32 (фиг. 2) ротора 12, выхлопной канал 35 наковальни 11 в атмосферу. В рабочие камеры 18 начинает поступать рабочая смесь через окна 30 ротора 12, воздухоподводящие окна 37 и канал 35 воздухораспределителя 33.

За счет давления сжатого воздуха со стороны рабочих камер 17 на полости 13 ротора 12 последний начинает вращаться по часовой стрелке. Кулачки 25 сначала свободно поворачиваются относительно кулачков 26 наковальни 11, а затем кулачки 25 ротора 12 входят в контакт с кулачками 26 наковальни 11, и ротор 12 вместе с наковальней 11 и закрепленным на ней инструментом 2 поворачивается по часовой стрелке. Совместное движение ротора 12 и наковальни 11 возможно, если внешний момент сопротивления, действующий на инструмент 2, жестко закрепленный на наковальне 11, меньше активного момента, создаваемого рабочей средой, воздействующей на лопасти 13 ротора 12. Если момент сопротивления на инструменте 2 больше активного момента, то ротор 12 поворачивается по часовой стрелке в пределах зазора между кулачками 25 ротора 12 и кулачками 26 наковальни 11, и в дальнейшем ротор 12 и наковальня 11 остаются неподвижными.

При вращении ротора 12 по часовой стрелке ролики 22 обгонной муфты расклиниваются между корпусом 8 и звездочкой 21 за счет конфигурации паза, что не мешает вращению ротора 12. Сжатый воздух, воздействуя на лопасти 16 ударника 15 со стороны рабочих камер 18, снижает скорость последнего. За счет накопленной кинетической энергии ударник 15 торцевыми кулачками 28 производит удар по кулачкам 26 наковальни 11, заставляя последнюю вместе с инструментом 2 вращаться по часовой стрелке.

Наковальня 11 после соударения с ударником 15 получает большую угловую скорость по сравнению с угловой скоростью ротора 12 и сначала ускоренно движется независимо от ротора 12, а после соприкосновения кулачков 25 ротора 12 и кулачков 26 наковальни 11 движется совместно с ротором 12.

От удара торцевых кулачков 28 ударника 15 об ударные кулачки 27 наковальни 11 и давления сжатого воздуха со стороны рабочих камер 18 на лопасти 16 ударник 15 сначала останавливается, а затем начинает вращаться против хода часовой стрелки.

При торможении ударника 15 инерционный момент, действующий на воздухораспределитель 33, его радиальный выступ 38, инерционное кольцо 39, заставляет их дополнительно повернуться по часовой стрелке до касания радиального выступа 40 инерционного кольца 39 противоположной стороны торца ударника 15. При вращении последнего против хода часовой стрелки торцевая поверхность ударника 15, воздействуя на радиальный выступ 40 инерционного кольца 39, перемещает его вместе с воздухораспределителем 33 и его радиальным выступом 38 против хода часовой стрелки.

Поворот ударника 15 вместе с воздухораспределителем 33 против часовой стрелки относительно ротора 12 приводит к смещению воздухоподводящих окон 37 воздухораспределителя 33 относительно окон 30 ротора 12, и доступ рабочей среды в камеры 18 прекращается, а выхлопные окна 36 воздухораспределителя 33 смещаются относительно окон 30 ротора 12 и отсекают рабочие камеры 17 от атмосферы.

Дальнейший поворот ударника 15 происходит под действием расширяющегося сжатого воздуха в рабочих камерах 18 и сил инерции до того момента, пока выхлопные окна 36 воздухораспределителя 33 не совместятся с окнами 30 ротора 12, а воздухоподводящие окна 37 воздухораспределителя 33 не совместятся с окнами 30 ротора 12. В этот момент происходит выхлоп отработанного сжатого воздуха из рабочих камер 18 в атмосферу через окна 30 ротора 12, выхлопные окна 36 воздухораспределителя 33, его канал 34, отверстие 29, выхлопной канал 32 ротора 12, выхлопной канал 42 наковальни 11, а в рабочие камеры 17 начинает поступать сжатый воздух через окна 30 ротора 12, воздухоподводящие окна 37 воздухораспределителя 33, его выхлопной канал 35 и патрубок 41.

За счет давления сжатого воздуха, находящегося в рабочих камерах 17, на лопасти 16 ударник 15 сначала останавливается, а затем начинает поворачиваться по ходу часовой стрелки, накапливая кинетическую энергию. При торможении ударника 15 инерционный момент, действующий на воздухораспределитель 33, его радиальный выступ 38, инерционное кольцо 39, дополнительно поворачивает их против хода часовой стрелки до контакта радиального выступа 40 инерционного кольца 39 противоположной стороны торцевой поверхности ударника 15. При вращении последнего по часовой стрелке торцевая поверхность ударника 15, воздействуя на радиальный выступ 40 инерционного кольца 39, перемещает его вместе с воздухораспределителем 33 и его радиальным выступом 38 по часовой стрелке.

В этот же момент сжатый воздух, воздействуя на лопасти 13 ротора 12, сначала его останавливает (если он двигался), а затем поворачивает его против хода часовой стрелки. При этом ролики 22 обгонной муфты заклиниваются в сужающихся пазах 23 звездочки 21 и корпуса 8 и препятствуют вращению против хода часовой стрелки.

Благодаря жесткости энергоподающей пневмо- и водомагистрали, создаваемой ее натяжением и цилиндрическими втулками 4, охватывающими рукава 3 и контактирующими между собой при проталкивании их вперед, одновременно обеспечивается продвижение устройства вперед вдоль очищаемой трубы. Это продвижение осуществляется постепенно по мере очистки локального участка трубы.

В дальнейшем цикл работы ударного привода повторяется.

Инструмент 2 с режущими кромками 45 и 46 (фиг. 10, 11) благодаря обгонной муфте, функцию которой осуществляют ролики 22 с пазами 23, проворачивается в одну сторону, а в другую - жестко соединен с наковальней 11 ударного привода.

При жестком креплении инструмента 2 к цилиндрическому выступу 43 (фиг. 9, 10) обеспечивается соосность ударного привода с инструментом 2. При шарнирном креплении (фиг. 11) обеспечивается работоспособность и при несоосности ударного привода с инструментом 2, что повышает надежность работы устройства в целом.

Предлагаемый способ и варианты устройства для очистки труб апробированы в промышленных условиях, при этом подтвердилась их работоспособность и эффективность.

Изобретение относится к строительству и горной промышленности и может быть использовано при очистке трубопроводов различного назначения от отложений (наростов, пробок), в частности труб водопроводных и канализационных систем обогатительных фабрик, ливневой канализации городского хозяйства и т.д. Технический результат заключается в повышении эффективности очистки. Указанный технический результат достигается за счет того. что в способе очистки разрушение отложения осуществляют ударными импульсами, которые наносят в тангенциальном направлении, при этом возникающую отдачу гасят тангенциальными силами, приложенными к рабочему органу. Устройство для реализации способа очистки содержит рабочий орган со сменным инструментом, привод и элемент, подающий энергоноситель в привод и забой, при этом режущий элемент выполнен в виде режущей кромки, размещенной параллельно продольной оси очищаемой трубы, привод является ударным с возвратно-поступательным ударником, а элемент, подающий энергоноситель, выполнен в виде рукавов. Кроме того, на рукавах смонтированы цилиндрические втулки, не соединенные между собой. Втулки могут быть выполнены из дерева или полимерного материала, а также могут иметь полости. Режущая кромка режущего элемента устройства по второму варианту выполняется наклонной к продольной и поперечной осям устройства. 3 с. и 11 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Способ очистки водопроводных, канализационных и прочих труб, включающий операции перемещения рабочего органа вдоль трубы, разрушения по пути образованных в трубе отложений и удаления частиц разрушенного отложения потоком рабочей среды, отличающийся тем, что разрушение осуществляют ударными импульсами, которые наносят в тангенциальном направлении, при этом возникшую отдачу гасят тангенциальными силами, приложенными к рабочему органу. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед операцией разрушения отложений в трубе натягивают рукава, подающие энергоноситель в ударный привод и забой, затем фиксируют цилиндрические элементы втулки, охватывающие рукава, относительно последних, после чего проталкивают их совместно с рабочим органом на забой. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве рабочей среды для транспортировки частиц разрушенных отложений используют воздушно-жидкостную смесь. 4. Устройство для очистки водопроводных, канализационных и прочих труб, содержащее рабочий орган со сменным инструментом, имеющим по крайней мере один режущий элемент, привод и элемент, подающий энергоноситель в привод и забой, отличающееся тем, что режущий элемент выполнен в виде режущей кромки, размещенной параллельно продольной оси очищаемой трубы, инструмент прикреплен с возможностью поворота в одну сторону к приводу, размещенному в корпусе, причем привод является ударным с возвратно-поворотным движением ударника, а элемент, подающий энергоноситель, выполнен в виде рукавов. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что инструмент прикреплен шарнирно через обгонную муфту. 6. Устройство по п.4 или 5, отличающееся тем, что на рукавах смонтированы цилиндрические втулки, не соединенные между собой. 7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что цилиндрические втулки выполнены из полимерного материала, например пенополистирола. 8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что цилиндрические втулки выполнены из дерева. 9. Устройство по любому из пп.6 - 8, отличающееся тем, что цилиндрические втулки выполнены с полостями. 10. Устройство для очистки водопроводных, канализационных и прочих труб, содержащее рабочий орган со сменным инструментом, имеющим по крайней мере один режущий элемент, привод и элемент, подающий энергоноситель в привод и забой, отличающееся тем, что режущий элемент выполнен в виде режущей кромки, размещенной наклонно к продольной и поперечной осям устройства. 11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что на рукавах смонтированы цилиндрические втулки, не соединенные между собой. 12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что цилиндрические втулки выполнены из полимерного материала, например пенополистирола. 13. Устройство по п.11, отличающееся тем, что цилиндрические втулки выполнены из дерева. 14. Устройство по любому из пп.11 - 13, отличающееся тем, что цилиндрические втулки выполнены с полостями.