УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБЫ ОТ ОТЛОЖЕНИЙ Российский патент 2002 года по МПК B08B9/02 B08B5/00 B24C1/00 

Изобретение относится к области очистки внутренней поверхности труб от коррозии, парафина и различных нефтяных отложений внутренней поверхности бывших в эксплуатации труб в различных отраслях промышленности - нефтехимической, газовой, пищевой и т.д.

Известен способ газоструйной термической очистки трубопроводов от загрязнений [1] , где приведено описание устройства для осуществления способа, содержащее газогенератор, патрубки для подачи горючего и окислителя.

Устройство предусматривает подачу струи продуктов сгорания в трубопровод со скоростью истечения 1500-3000 м/с, температурой 1500-2500К и коэффициентом избытка окислителя 0,3-0,9.

Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает на достаточном уровне эффективность и качество очистки, кроме того, требует использования дефицитного кислорода.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для очистки внутренней поверхности трубы от отложений [2], которое можно указать в качестве прототипа.

Оно включает термогазогенератор, патрубки для соединения шлангов с воздухом и горючим, полую штангу.

Очистку внутренней поверхности трубы этим устройством осуществляют следующим образом.

В термогазогенератор подают воздух и горючее по шлангам и производят зажигание горючей смеси от открытого пламени, после чего его вводят с помощью штанги в полость очищаемой трубы. Одновременно осуществляют вращение трубы с помощью привода вокруг своей оси и продольное перемещение термогазогенератора с помощью штанги. Термогазогенератор создает сверхзвуковую газовую струю, направленную на очищаемую поверхность под углом 45^o к диаметральной плоскости.

Недостатком данного устройства является трудоемкость зажигания горючей смеси, поскольку отсутствует ее подготовка в камере сгорания к зажиганию. Кроме того, низка эффективность и качество очистки. Объясняется это тем, что разрушение отложений только термогазодинамическим воздействием, а также воздействием продуктами сгорания и отделившимися частицами, у которых скорость перемещения значительно ниже, чем скорость продуктов сгорания, следовательно, и динамическое воздействие недостаточно для абразивной очистки поверхности, особенно, всевозможных каналов и раковин, образованных в результате коррозии.

Задачей настоящего изобретения является создание устройства, обеспечивающего качественную очистку внутренней поверхности труб любого диаметра с различной шероховатостью и отложениями, удобного в эксплуатации, обладающего высокой надежностью в работе и долговечностью.

Поставленная задача решается описываемым устройством, включающим термогазогенератор, патрубки для соединений со шлангами для подачи воздуха и горючего, полую штангу, сопло для выхода высокотемпературного газа.

Новым является то, что его корпус выполнен изогнутым, внутри которого в соответствии с его формой установлена камера сгорания термогазогенератора с зазором относительно него, сообщенная с воздухоподводящим патрубком со стороны сопла для выхода высокотемпературного газа, на входе в камеру сгорания воздушного потока концентрично установлены завихритель и центробежная форсунка горючего, а на боковой стенке камеры сгорания установлен элемент для воспламенения горючей смеси, причем со стороны выхода сопла установлен инжектор, внутри которого размещена камера смешения, сообщенная с патрубком для подачи абразива.

Другим отличием является также и то, что в качестве элемента для воспламенения горючей смеси использована стандартная свеча зажигания с системой охлаждения. Кроме того, внутри камеры смешения установлен абразивостойкий сменный вкладыш, а линия подвода горючей смеси снабжена клапаном электромагнитного действия, связанным электрически через пульт дистанционного управления с термопарой, установленной внутри камеры сгорания для автоматического отключения подачи горючего.

Исследования патентной и научно-технической литературы, проведенные по патентному фонду института "ТатНИПИнефть", показали, что подобная совокупность существенных отличительных признаков является новой и ранее не использовалась, что позволяет сделать заключение о соответствии технического решения критерию "новизна" и "изобретательский уровень".

Представленные рисунки поясняют суть изобретения, где на фиг.1 изображен общий вид предлагаемого устройства в частичном продольном разрезе. На фиг.2 - то же, что и на фиг.1, общий вид устройства. Оно размещено внутри очищаемой трубы, готовое к работе.

Устройство содержит изогнутый полый корпус 1 (см. фиг.1), внутри которого в соответствии с его формой с зазором 2 и соосно ему установлена трубчатая камера сгорания 3. Упомянутый зазор 2 со стороны сопла 4 для выхода высокотемпературного газа сообщен с патрубком 5, соединяемым со шлангом для подвода воздуха. На входе в камеру сгорания 3 воздушного потока концентрично установлены завихритель 6 и центробежная форсунка 7 горючего, сообщенная с патрубком 8 для подвода горючего. Для пропуска в камеру сгорания воздушного потока в ее стенках выполнена сеть радиальных каналов 9. Наличие этих радиальных каналов и завихрителя обеспечивает подготовку горючей смеси к воспламенению, благодаря которым происходит интенсивное диспергирование горючего и смешение его с воздухом. Центрирование камеры сгорания 3 и сопла 4 в полости корпуса 1 осуществляется центраторами 10 и 11. На боковой стенке камеры сгорания установлен элемент для воспламенения горючей смеси, в качестве которого может быть использована стандартная свеча зажигания 12. Последняя вмонтирована во втулку 13 со штуцером 14 для подвода охлаждающего агента, например воздуха. Герметичность установки свечи обеспечивается прокладкой 15 и накидной гайкой 16. Инжектор 17 со штуцером 18 для всасывания абразивного материала закреплен с помощью резьбового соединения к корпусу 1 и сообщен с выходом сопла 4.

Фиксация камеры сгорания 3 и сопла 4 обеспечивается гайкой 19 и корпусом инжектора.

Подвод горючего осуществляется через жидкостной электромагнитный клапан 20. В камере смешения 21, размещенной внутри инжектора 17, установлен сменный вкладыш 22 из абразивостойкого материала. Камера смешения внутри инжектора 17 удерживается гайкой 23. Свеча зажигания 12, электромагнитный клапан 20 и связанный с ним электрический температурный датчик 24 в виде термопары, установленной внутри камеры 3 сгорания, соединены с помощью электрических кабелей с пультом управления (Пульт управления на фиг. не изображен). Таким образом, розжиг горючей смеси, а также отключение ее подачи при прекращении процесса горения осуществляется дистанционно через пульт управления.

Устройство работает следующим образом.

К патрубкам 5 и 14 (см. фиг.2) подсоединяют шланги (гибкие рукава) 25 и 26, пропущенные через штангу 27, для подвода воздуха в камеру сгорания 3 и охлаждения свечи зажигания 12 соответственно, а к патрубку 18 и отводу 28 электромагнитного клапана жидкостного типа присоединяют шланги 29 и 30 для подвода абразивного материала в полость инжектора 17 и горючего в камеру сгорания 3. Соединяют электрические кабели, идущие с пульта управления через штангу, с электромагнитным клапаном 20 и свечой зажигания 12.

После полной готовности устройства к работе его размещают внутри очищаемой трубы 31, как это изображено на фиг.2, на приводных роликах.

Затем открывают воздушный кран примерно на 1/4 оборота и одновременно подают с пульта управления электрический ток для накаливания свечи зажигания 12. Через 8-10 секунд открывают электромагнитный клапан 20 для подачи горючего в камеру сгорания 3 через центробежную форсунку 7, где происходит воспламенение воздушно-горючей смеси. После воспламенения горючей смеси полностью открывают воздушные краны как для подачи воздуха в камеру сгорания, так и на охлаждение свечи. При нормальной работе горелки слышен сильный устойчивый звук выхода высокотемпературного газа из сопла 4. После начала устойчивого горения через патрубок 18 с помощью шланга (гибкого рукава) подают абразивный материал, например песок, и включают приводные ролики в работу, которые осуществляют вращением очищаемой трубы 31. Абразивный материал из инжекционной камеры 17 и за счет эффекта инжекции попадает в камеру смешения 21 с установленным вкладышем 22 и далее высокотемпературная струя с абразивом с большой скоростью, достигающей 1500 м/с и более, попадает на очищаемую поверхность трубы 31, где расплавляя твердые включения и другие загрязнения, превращает их в жидкое или газообразное состояние, которые уносятся этой же струей за пределы трубы. При этом сосредоточенное воздействие на очищаемую поверхность одновременно с абразивным материалом приводит к удалению загрязнений из самых труднодоступных мест, что обеспечивает высокое качество очистки до металлического блеска.

Технико-экономическое преимущество изобретения заключается в следующем.

Такое выполнение конструкции устройства позволяет очищать внутреннюю поверхность труб различного диаметра в широком диапазоне, увеличить срок службы кратно и работать в автоматическом режиме вплоть до отключения подачи горючего при аварийных ситуациях.

Устройство на дату подачи заявки испытано в условиях промышленного производства, результаты испытаний хорошие.

Источники информации
1. А.с. СССР 1697914, Мкл. 5 В 08 В 9/04, опубл. В Б.И. 46, 1991 г.

2. Патент Р. Ф. 2087214, Мкл. 6 В 08 В 9/14, опубл. В Б.И. 23, 1997 г. (прототип).

Изобретение относится к области очистки внутренней поверхности труб от коррозии, парафина и различных нефтяных отложений бывших в эксплуатации труб в различных отраслях промышленности. Устройство содержит термогазогенератор, патрубки для соединения со шлангами для подачи воздуха, горючего и абразивного материала, полую штангу, а также сопло для выхода высокотемпературного газа. Корпус устройства выполнен изогнутым, внутри которого в соответствии с его формой установлена камера сгорания термогазогенератора с зазором относительно него, сообщенная с воздухоподводящим патрубком со стороны сопла для выхода высокотемпературного газа. На входе в камеру сгорания воздушного потока концентрично установлены завихритель и центробежная форсунка горючего, а на боковой стенке камеры сгорания установлен элемент для воспламенения горючей смеси. Выход сопла снабжен инжектором с размещенной внутри него камерой смешения, сообщенной с патрубком для подачи абразивного материала. Изобретение обеспечивает улучшение качества очистки, долговечность устройства, а также улучшение его эксплуатации. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для очистки внутренней поверхности трубы от отложений, включающее термогазогенератор, патрубки для соединения со шлангами для подачи воздуха и горючего, полую штангу, сопло для выхода высокотемпературного газа, отличающееся тем, что его корпус выполнен изогнутым, внутри которого в соответствии с его формой установлена камера сгорания термогазогенератора с зазором относительно него, сообщенная с воздухоподводящим патрубком со стороны сопла для выхода высокотемпературного газа, на входе в камеру сгорания воздушного потока концентрично установлены завихритель и центробежная форсунка горючего, а на боковой стенке камеры сгорания установлен элемент для воспламенения горючей смеси, причем со стороны выхода сопла установлен инжектор, внутри которого размещена камера смешения, сообщенная с патрубком для подачи абразива. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что внутри камеры смешения установлен сменный вкладыш из абразивостойкого материала. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что линия подвода горючего снабжена клапаном электромагнитного действия, связанным электрически через пульт дистанционного управления с термопарой, установленной внутри камеры сгорания, для автоматического отключения подачи горючего. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве элемента для воспламенения горючей смеси использована стандартная свеча зажигания с системой охлаждения.