УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ Российский патент 2004 года по МПК B63B59/00 B08B3/02 B08B3/04 

Изобретение относится к технологии ремонта судов и касается конструирования технологического оборудования для очистки корпусов судов от обрастания с помощью гидравлической или кавитирующей струи.

Известен инструмент для гидродинамической очистки поверхностей [1], содержащий корпус-рукоятку с каналом подачи рабочей среды, связанным с рабочим стволом, на конце которого установлено высоконапорное сопло, эжектор, установленный на рабочем стволе, защитный элемент, переходной элемент, установленный на корпусе-рукоятке, и гибкий шланг, соединенный через магистраль подвода рабочей среды с источником высокого давления.

Недостатком такого инструмента является низкая производительность при очистке поверхностей, находящихся под водой, что обуславливается наличием одного сопла, из которого истекает струя рабочей жидкости, воздействующая на ограниченную зону очищаемой поверхности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является известный гидродинамический безреактивный инструмент для очистки поверхностей [2], содержащий корпус-рукоятку с каналами магистрали подвода рабочей среды, рабочий ствол, соединенный с корпусом-рукояткой, высоконапорное рабочее сопло, защитный элемент, переходник, установленный на корпусе-рукоятке, и гибкий шланг, причем он снабжен регулятором расхода рабочей среды с регулировочной ручкой, установленным на корпусе-рукоятке и включенным в магистраль подачи рабочей среды, наконечником, установленным на свободном конце рабочего ствола с образованием эжектора и камеры высокого давления за срезом ствола, насадкой с регулировочными отверстиями, установленной на наконечнике рабочего ствола, регулятором эжектора и опорной скобой, при этом эжектор образован осесимметричными сквозными каналами, выполненными в наконечнике и расположенными вокруг среза ствола, а регулятор эжектора выполнен в виде регулировочного кольца с отверстиями, взаимодействующего с регулировочными отверстиями насадки, причем ось ствола инструмента выполнена прямолинейной или криволинейной.

Такое устройство также обладает недостатками - недостаточной производительностью и эффективностью при проведении очистных работ.

Технический результат, заключающийся в устранении указанных недостатков, достигается в предлагаемом устройстве для гидродинамической очистки поверхностей, состоящем из корпуса-рукоятки, рабочего ствола и рабочей головки, содержащей корпус и рабочую форсунку, внутри корпуса-рукоятки расположен трубчатый элемент, соединенный с одной стороны через соответствующий канал подачи рабочей жидкой среды и гибкий шланг с камерой высокого давления, а с другой стороны через выходной коллектор - с рабочим стволом, связанным с каналом рабочей головки, тем, что рабочая головка содержит защитный кожух, выполненный в виде диффузора, жестко связанного с корпусом рабочей головки, выполненного цилиндрическим и соединенного с рабочим стволом, вторую рабочую форсунку и насадок с осевым отверстием, диаметр которого соответствует внешнему диаметру цилиндрического корпуса головки, насадок установлен на цилиндрическом корпусе головки с обеспечением возможности его вращения и с обеспечением герметизации канала подачи рабочей жидкой среды, внутри насадка выполнена расширительная камера, сообщающаяся через радиальные отверстия и глухое осевое отверстие, выполненные в корпусе рабочей головки, с каналом подачи рабочей жидкой среды в рабочем стволе, при этом в насадке под углом к горизонтальной оси выполнены отверстия, сообщающиеся с расширительной камерой, причем в упомянутых отверстиях закреплены рабочие форсунки посредством резьбового соединения через соответствующие уплотнительные элементы.

При этом рабочие форсунки установлены на корпусе головки под углом α=90°-120° друг к другу, что обеспечивает оптимальные условия работы при очистке поверхностей.

Для обеспечения надежного функционирования устройства корпус рабочей головки связан с рабочим стволом через уплотнение посредством резьбового соединения.

Для обеспечения вращения насадка с рабочими форсунками вокруг оси головки оси рабочих форсунок смещены относительно центра рабочей головки.

Для надежного крепления насадка на цилиндрическом корпусе головки насадок рабочей головки зафиксирован от смещения в продольном направлении стопорным кольцом, установленным в кольцевой канавке, выполненной в корпусе рабочей головки.

Для обеспечения безопасности и расположения рабочей головки на оптимальном расстоянии от очищаемой поверхности на защитном кожухе рабочей головки со стороны сопла рабочих форсунок установлено проволочное ограждение.

Для повышения герметичности между внешней поверхностью корпуса рабочей головки и внутренней поверхностью насадка выполнено лабиринтное уплотнение.

Для компенсации реактивной составляющей сил, возникающих при работе рабочих форсунок, устройство содержит дополнительную форсунку, связанную с выходным коллектором и установленную в противоположном рабочему стволу направлении.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

- на фиг.1 представлена конструкция предлагаемого устройства;

- на фиг.2 показан вид А (со стороны рабочих форсунок).

Предлагаемое устройство содержит корпус-рукоятку 1, рабочий ствол 2 и рабочую головку 3, состоящую из корпуса 4, насадка 5, защитного кожуха 6, выполненного в виде диффузора и жестко связанного с корпусом 4 рабочей головки (например, с помощью сварки), и двух рабочих форсунок 7 и 8.

На защитном кожухе 6 рабочей головки 3 со стороны сопла рабочих форсунок 7 и 8 (с открытых концов) установлено проволочное ограждение 9.

Внутри корпуса-рукоятки 1 расположен трубчатый элемент (не показан), соединенный с одной стороны через соответствующий канал подачи рабочей жидкой среды, расположенный в соединительном узле 10, и гибкий шланг 11 с камерой высокого давления (не показана), а с другой стороны через выходной коллектор 12 - с рабочим стволом 2, связанным с каналом рабочей головки 3.

Корпус 4 рабочей головки 3 выполнен цилиндрическим и соединен с рабочим стволом 2 через уплотнение 13 посредством резьбового соединения 14.

В насадке 5 выполнено осевое отверстие 15, диаметр которого соответствует внешнему диаметру цилиндрического корпуса 4 головки 3.

Насадок 5 установлен на цилиндрическом корпусе 4 головки 3 с обеспечением возможности его вращения и с обеспечением герметизации канала подачи рабочей жидкой среды.

Насадок 5 является, таким образом, ротором (подвижная часть головки 3), а корпус 4 - статором (неподвижная часть головки 3).

Герметизация обеспечивается лабиринтным уплотнением 16 или иным доступным способом.

Внутри насадка 5 выполнена расширительная камера 17, сообщающаяся через радиальные отверстия 18 и глухое осевое отверстие 19, выполненные в корпусе 4 рабочей головки 3, с каналом 20 подачи рабочей жидкой среды в рабочем стволе 2.

В насадке 5 под углом к горизонтальной оси Х выполнены отверстия 21, сообщающиеся с расширительной камерой 17.

В отверстиях 21 посредством резьбового соединения 22 закреплены через соответствующие уплотнительные элементы 23 рабочие форсунки 7 и 8, установленные на корпусе головки 3 под углом α=90°-120° друг к другу.

Оси рабочих форсунок 7 и 8 смещены относительно центра рабочей головки 3 на расстояние Н (плечо сил), что обеспечивает создание момента сил относительно центра головок и вращение насадка 5 при истечении струй рабочей жидкости из сопел форсунок 7 и 8.

Насадок 5 рабочей головки 3 зафиксирован от смещения в продольном направлении стопорным кольцом 24, установленным в кольцевой канавке (не показана), выполненной в корпусе 4 рабочей головки 3.

Кроме того, устройство содержит дополнительную форсунку 25, связанную с выходным коллектором 12 посредством резьбового соединения 26 через уплотнительный элемент 27. Форсунка 25 установлена в противоположном рабочему стволу 2 направлении.

Рабочий ствол 2 соединен с выходным коллектором 12 аналогичным образом - через резьбовое соединение 28 и уплотнительный элемент 29.

Предлагаемое устройство для гидродинамической очистки поверхностей работает следующим образом.

Рабочая жидкая среда под высоким давлением поступает по гибкому шлангу 11 от камеры высокого давления (не показана) во внутренний канал соединительного узла 10. После этого по трубчатому элементу корпуса-рукоятки 1 (не показан) она поступает во внутренний канал выходного коллектора 12 и далее - в канал 20 рабочего ствола 2 и в форсунку 25.

Из рабочего ствола 2 рабочая жидкая среда поступает в канал 19 корпуса 4 головки 3, затем - через радиальные отверстия 18 в расширительную камеру 17, отверстия 21 и в рабочие форсунки 7 и 8, из сопел которых она выходит под давлением с высокой скоростью и достигает очищаемой поверхности под углом α/2.

Форсунки 7 и 8 имеют специальный профиль внутренних полостей, обеспечивающих образование кавитирующей струи на выходе сопла форсунок.

Направленная кавитирующая струя, вытекающая под давлением из форсунок 15, 7 и 8, воздействует на очищаемую поверхность, разрушает биологические обрастания и удаляет отслоившуюся краску и ржавчину.

Вместе с тем, поскольку оси рабочих головок 7 и 8 смещены относительно центра подвижного насадка 5 на величину Н (см. фиг.2), то при разложении векторов сил Р на ортогональные составляющие, тангенциальные составляющие этих сил на плече Н будут создавать моменты сил, приложенных к насадку 5 и приводящие его во вращательное движение.

При этом кавитирующие струи из форсунок 7 и 8 будут перемещаться по очищаемой поверхности с большой скоростью по круговой траектории и захватывать большую зону для очистки.

В результате производительность и эффективность очистных работ, проводимых с помощью предлагаемого устройства, резко повышается в сравнении с прототипом.

Струя, вытекающая из сопла дополнительной форсунки 25, создает силу |Н|, уравновешивающую результирующую реактивную составляющую, возникающую от струй рабочих форсунок 7 и 8.

Удерживая устройство за корпус-рукоятку 1, водолаз может поворачивать его вокруг вертикальной оси Y независимо от шланга 11.

Соосно расположенные головка 3 и форсунка 25, имеющие противоположные по направлению реактивные силы вытекающих из них струй, уравновешивают устройство в направлении оси X.

Для изготовления деталей инструмента используются конструкционные материалы из металла, не подверженные коррозии, например из нержавеющей стали.

Для рукоятки может быть использована высокопрочная пластмасса.

Технологический процесс изготовления предлагаемого инструмента не содержит сложных операций и не требует использования дорогостоящих материалов.

Источники информации

1. Патент США №4716849, М. Кл. В 63 В 59/00 (НКИ 114-222), 1988.

2. Патент РФ №2168441, М. Кл. В 63 В 59/00, 2001.

Изобретение относится к технологии судоремонта и касается создания устройств для очистки корпусов судов гидравлической или кавитирующей струей. Устройство для очистки имеет корпус-рукоятку, рабочий ствол и рабочую головку. Головка содержит корпус и рабочую форсунку. Внутри корпуса-рукоятки расположен трубчатый элемент, соединенный с одной стороны через соответствующий канал подачи рабочей жидкой среды и гибкий шланг с камерой высокого давления, а с другой через выходной коллектор - с рабочим стволом, связанным с каналом головки. Головка имеет защитный кожух, выполненный в виде диффузора, жестко связанного с корпусом этой головки, выполненного цилиндрическим и соединенного с рабочим стволом, вторую рабочую форсунку и насадок с осевым отверстием. Диаметр отверстия соответствует внешнему диаметру корпуса головки. Насадок установлен на корпусе головки с обеспечением возможности его вращения и с обеспечением герметизации канала подачи рабочей жидкой среды. Внутри насадка выполнена расширительная камера, сообщающаяся через радиальные отверстия и глухое осевое отверстие, выполненные в корпусе рабочей головки, с каналом подачи рабочей среды в стволе. В насадке под углом к горизонтальной оси выполнены отверстия, сообщающиеся с расширительной камерой. В этих отверстиях закреплены рабочие форсунки посредством резьбового соединения через соответствующие уплотнительные элементы. Форсунки могут быть установлены на корпусе под углом α=90°-120° друг к другу, а их оси могут быть смещены относительно центра головки. Технический результат реализации изобретения состоит в повышении эксплуатационных качеств устройства. 7 з. п. ф-лы. 2 ил.

1. Устройство для гидродинамической очистки поверхностей, состоящее из корпуса-рукоятки, рабочего ствола и рабочей головки, содержащей корпус и рабочую форсунку, внутри корпуса-рукоятки расположен трубчатый элемент, соединенный с одной стороны через соответствующий канал подачи рабочей жидкой среды и гибкий шланг с камерой высокого давления, а с другой стороны через выходной коллектор - с рабочим стволом, связанным с каналом рабочей головки, отличающееся тем, что рабочая головка содержит защитный кожух, выполненный в виде диффузора, жестко связанного с корпусом рабочей головки, выполненного цилиндрическим и соединенного с рабочим стволом, вторую рабочую форсунку и насадок с осевым отверстием, диаметр которого соответствует внешнему диаметру цилиндрического корпуса головки, насадок установлен на цилиндрическом корпусе головки с обеспечением возможности его вращения и с обеспечением герметизации канала подачи рабочей жидкой среды, внутри насадка выполнена расширительная камера, сообщающаяся через радиальные отверстия и глухое осевое отверстие, выполненные в корпусе рабочей головки, с каналом подачи рабочей жидкой среды в рабочем стволе, при этом в насадке под углом к горизонтальной оси выполнены отверстия, сообщающиеся с расширительной камерой, причем в упомянутых отверстиях закреплены рабочие форсунки посредством резьбового соединения через соответствующие уплотнительные элементы.2. Устройство для гидродинамической очистки поверхностей по п.1, отличающееся тем, что рабочие форсунки установлены на корпусе головки под углом α=90-120° друг к другу.3. Устройство для гидродинамической очистки поверхностей по п.1, отличающееся тем, что корпус рабочей головки связан с рабочим стволом через уплотнение посредством резьбового соединения.4. Устройство для гидродинамической очистки поверхностей по п.1, отличающееся тем, что оси рабочих форсунок смещены относительно центра рабочей головки.5. Устройство для гидродинамической очистки поверхностей по п.1, отличающееся тем, что насадок рабочей головки зафиксирован от смещения в продольном направлении стопорным кольцом, установленным в кольцевой канавке, выполненной в корпусе рабочей головки.6. Устройство для гидродинамической очистки поверхностей по п.1, отличающееся тем, что на защитном кожухе рабочей головки со стороны сопла рабочих форсунок установлено проволочное ограждение.7. Устройство для гидродинамической очистки поверхностей по п.1, отличающееся тем, что между внешней поверхностью корпуса рабочей головки и внутренней поверхностью насадка выполнено лабиринтное уплотнение.8. Устройство для гидродинамической очистки поверхностей по п.1, отличающееся тем, что оно содержит дополнительную форсунку, связанную с выходным коллектором и установленную в противоположном рабочему стволу направлении.