СПОСОБ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБОПРОВОДА Российский патент 2003 года по МПК B08B9/53 

Изобретение относится к способам очистки внутренней поверхности трубопроводов от различных отложений. Оно может быть использовано в ряде отраслей промышленности таких, как теплоэнергетика, мелиорация, а также, в частности, в хозяйственно-питьевом водоснабжении.

Особое внимание заслуживает своевременная и качественная очистка трубопроводов, используемых для обеспечения населения питьевой водой. Отложения различной природы, накапливаемые на внутренней поверхности трубопроводов, не позволяют использовать их на всю проектную мощность, а также доставить людям качественную питьевую воду, при этом внутритрубные отложения на больших магистралях могут достигать величины порядка 10-15 см, а на отдельных участках и более по периметру трубопровода. Известен способ очистки внутренней поверхности труб от твердых отложений, включающий ввод в очищаемую полость трубопровода очистного устройства, обеспечивающего разрушение и отделение твердых отложений с поверхности трубопровода, подачу рабочего агента под давлением, необходимым для движения очистного устройства, зависящим от диаметра очищаемого трубопровода и последующее удаление отложений из зоны очистки, при этом очистное устройство выполняют с несущей штангой и струеформирующими манжетами (см. патент РФ 2032486, кл. В 08 В 9/04, 1995).

Недостатками известного способа является недостаточное качество очистки, особенно при очистке труб большого диаметра (до двух метров и более), и незначительная скорость очистки и, как следствие, незначительная производительность, а также большой объем промывочных работ после окончания процесса очистки.

Задачей изобретения является создание способа очистки, позволяющего эффективно и качественно очищать внутреннюю поверхность трубопроводов.

Технический результат изобретения состоит в повышении эффективности процесса очистки за счет автоматического регулирования скорости перемещения очищающего устройства и, как следствие, увеличение пропускной способности обработанных предлагаемым способом трубопроводов, в продлении срока их эксплуатации и экономии энергоресурсов, в интенсификации кавитационных процессов при реализации способа и повышении эффективности очистки.

Указанный результат достигается тем, что в способе очистки внутренней поверхности трубопровода, включающим ввод в очищаемую полость трубопровода очистного устройства, обеспечивающего разрушение и отделение твердых отложений с поверхности трубопровода, подачу рабочего агента под давлением, необходимым для движения очистного устройства, зависящим от диаметра очищаемого трубопровода, и последующее удаление отложений из зоны очистки, на очистное устройство с несущей штангой и струеформирующими манжетами перед первой по ходу движения очистного устройства манжеты устанавливают для интенсификации кавитационных процессов тормозные пластины остролистной формы из упругого материала, свободные концы которых находятся на расстоянии от плоскости наибольшего диаметра манжеты, равном 0,5-1,5 диаметра очищаемого трубопровода.

Способ характеризуется также тем, что рабочий агент подают с перепадом давления в интервале от 0,3-40,0 атм, что в качестве материала тормозных пластин используют, например, пружинную сталь.

Кроме того, в способе для создания дополнительного перепада давления позади очистного устройства в процессе подачи в очищаемый трубопровод рабочего агента в него нагнетают воздух; для создания дополнительного очищающего эффекта в подаваемую жидкость добавляют абразивный материал, например, щебенку, которую помещают впереди очистного устройства.

При этом величина фракции, подаваемой в трубопровод, щебенки находится в пределах 0,5-40 мм.

В способе также для повышения качества очистки осуществляют регулировку скорости движения очистного устройства путем изменения давления воды на очистное устройство с помощью дополнительного устройства сброса воды и создают кавитационные процессы, воздействующие на отложения, находящиеся в непосредственной близости от оси трубопровода, путем выполнения на несущей штанге в передней ее части насадки-дефлектора.

Способ осуществляют с помощью очистного устройства, которое схематично представлено на чертежах.

На фиг.1 приведен общий вид устройства, в разрезе, на фиг.2 - тормозная пластина, на фиг.3 - насадка-дефлектор.

Очистное устройство содержит несущую штангу 1 с передней 2 и задней 3 ступицами, установленные на несущей штанге 1, выполненные из пружинных лепестков 4, 5, прижимаемые к ступицам 2, 3 поджимами 7, струеобразующие манжеты 8, 9 с уплотнительными элементами 10, 11. Пружинные лепестки 4, 5 устанавливают в два ряда в шахматном порядке.

Перед первой по ходу движения очистного устройства манжеты 8 устанавливают для интенсификации кавитационных процессов тормозные пластины 12 остролистной формы из упругого материала, свободные концы которых находятся на расстоянии от плоскости наибольшего диаметра манжеты, равном 0,5-1,5 диаметра очищаемого трубопровода. Тормозная пластина 12 имеет продольный паз 13 для перемещения ее в радиальном направлении, а также снабжена фиксатором 14. На несущей штанге 1 в передней ее части установлена насадка-дефлектор 15 с центральным 16 и периферийном 17 отверстиями, которую используют при очистке трубопроводов с высокой степенью толщины отложений для создания вихревых потоков рабочего агента за счет кавитации в центральной части трубопровода за счет наличия отверстий 16, 17.

Способ осуществляют следующим образом.

Очищающее устройство устанавливают в очищаемый трубопровод и приводят его в поступательное движение за счет потока транспортируемого рабочего агента, например, воды. Струеобразующие манжеты 8 и 9 прижимаются при этом к поверхности очищаемого трубопровода за счет пружинных свойств лепестков 4 и 5. Пружинные лепестки 4 и 5 струеобразующих манжет 8 и 9 расположены под равными и противоположно направленными углами к плоскости, проходящей через ось корпуса очистного устройства, что позволяет исключить вращение очистного устройства и что в свою очередь обеспечивает очистку преимущественно за счет кавитационных процессов, в большей степени снижая участие в процессе очистки пружинных лепестков манжет. Формирование вихревых высокоскоростных потоков рабочего агента осуществляется в зазорах, образующихся между лепестками 4 и 5 и стенкой очищаемого трубопровода. В зоне этих скоростных потоков возникают кавитационные процессы, обеспечивающие процесс очистки.

Тормозные пластины 12 способствуют автоматическому регулированию скорости движения очистного устройства за счет взаимодействия с отложениями, а за счет возможности перемещения их в пазах 13 и фиксации в заданном положении фиксатором 14 создается возможность при очистке оставлять на стенках очищаемого трубопровода слой твердых отложений определенной толщины, служащий в качестве защитного слоя. Кроме того, выбранная форма тормозных пластин 12, показанная на фиг.2, и расположение их в передней части очистного устройства на расстоянии, равном 0,5-1,5 диаметра очищаемого трубопровода, между свободными концами тормозных пластин и плоскостью наибольшего диаметра первой по ходу движения очистного элемента манжеты обеспечивает попадание отложений в зону лепестков 4 и 5, т.е. в зону скоростных струй рабочего агента и кавитационных процессов, что позволяет максимально измельчать настенные отложения и обеспечивает более полный их вынос из трубопровода потоками агента.

Если слой настенных отложений большой и твердого состава, то скорость очищающего устройства замедляется, что приводит к увеличению перепада давления и времени воздействия струй агента на очищающую поверхность.

Если слой отложений небольшой и они мягкие, то скорость очищающего устройства увеличивается и значительно уменьшается возможность взаимодействия слоя отложений и лепестков манжет, при этом эффект очистки определяется преимущественно кавитационными процессами.

Конкретная реализация способа, согласно изобретению, проводилась на аппарате для очистки внутренней поверхности трубопровода ОАО "Горно-металлургическая компания "Норильский никель".

Основные технические характеристики:
1. Диаметр очищаемого трубопровода - 400 мм;
2. Длина очищаемого трубопровода - 8 000 м;
3. Время очистки участка длиной в 1000 м равно 6 час;
4. Перепад подаваемого в трубопровод давления на рабочий агент - в пределах 4-6 атм;
5. Рабочий агент - техническая вода;
6. Абразивный материал - щебенка;
7. Материал тормозных пластин - пружинная сталь;
8. Вес очистного устройства - 45 кг.

Изобретение относится к области очистки поверхностей трубопроводов от различных отложений и может быть использовано, в частности, в теплоэнергетике, мелиорации, в питьевом водоснабжении. Способ включает ввод в очищаемую полость трубопровода очистного устройства, обеспечивающего разрушение и отделение твердых отложений с поверхности трубопровода, подачу рабочего агента под давлением, необходимым для движения очистного устройства, зависящим от диаметра очищаемого трубопровода, и последующее удаление отложений из зоны очистки. При этом на очистное устройство с несущей штангой и струеформирующими манжетами перед первой по ходу движения очистного устройства манжеты устанавливают для интенсификации кавитационных процессов тормозные пластины остролистной формы из упругого материала, свободные концы которых находятся на расстоянии от плоскости наибольшего диаметра манжеты, равном 0,5-1,5 диаметра очищаемого трубопровода. Способ обеспечивает повышение эффективности очистки. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ очистки внутренней поверхности трубопровода, включающий ввод в очищаемую полость трубопровода очистного устройства, обеспечивающего разрушение и отделение твердых отложений с поверхности трубопровода, подачу рабочего агента под давлением, необходимым для движения очистного устройства, зависящим от диаметра очищаемого трубопровода, и последующее удаление отложений из зоны очистки, при этом на очистное устройство с несущей штангой и струеформирующими манжетами перед первой по ходу движения очистного устройства манжеты устанавливают для интенсификации кавитационных процессов тормозные пластины остролистной формы из упругого материала, свободные концы которых находятся на расстоянии от плоскости наибольшего диаметра манжеты, равном 0,5-1,5 диаметра очищаемого трубопровода. 2. Способ по п.1, в котором рабочий агент подают с перепадом давления в интервале 0,3 - 40,0 атм. 3. Способ по любому из пп.1 и 2, в котором в качестве материала тормозных пластин используют, например, пружинную сталь. 4. Способ по любому из пп.1-3, в котором для создания дополнительного перепада давления позади очистного устройства в процессе подачи в очищаемый трубопровод рабочего агента в него нагнетают воздух. 5. Способ по любому из пп.1-4, в котором для создания дополнительного очищающего эффекта в подаваемую жидкость добавляют абразивный материал, например щебенку, которую помещают впереди очистного устройства. 6. Способ по п.5, в котором величина фракций подаваемой в трубопровод щебенки находится в пределах 0,5 - 40 мм. 7. Способ по любому из пп.1-6, в котором для повышения качества процесса очистки осуществляют регулировку скорости движения очистного устройства путем изменения давления воды на очистное устройство с помощью дополнительного устройства сброса воды. 8. Способ по любому из пп.1-7, в котором для повышения качества очистки с большой степенью нежелательных отложений создают кавитационные процессы, воздействующие на отложения, находящиеся в непосредственной близости от оси трубопровода, путем выполнения на несущей штанге в передней ее части насадки-дефлектора.