УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОЛОСТИ ТРУБОПРОВОДА Российский патент 2010 года по МПК B08B9/53 

Изобретение относится к устройствам для очистки полых изделий, например трубопроводов, изнутри с помощью движущихся приспособлений и удаления отложений из полости трубопроводов. Известно «Устройство для удаления отложений из полости трубопровода», см. описание к авторскому свидетельству СССР №1484392, Кл. B08B 9/04,1987 г., содержащее полный корпус с патрубком для рабочего агента и кольцевой полостью с эластичной наружной стенкой, установленной в корпусе по его оси с возможностью возвратно-поступательного перемещения золотника.

Это «Устройство» не обеспечивает удаление твердых отложений, требующих значительных по силе механических воздействий. Недостаточная надежность работы золотника, сложная регулировка.

Известно «Устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода», изложенное к описанию к авторскому свидетельству СССР №578123, Кл. B08B 9/04, 1977 г., выполненное в виде насадки с реактивными соплами, имеющее меньший по диаметру наконечник с боковыми и центральными соплами. Для повышения эффективности очистки «устройство» снабжено золотником, выполненным в виде перфорированной втулки и расположенным внутри насадки. Наносимые осевые удары наконечником не имеют достаточной силы для разрушения отложений в трубе из-за необходимости реверсирования золотника путем перепуска рабочей жидкости в противоположные его полости.

При малой длине перемещения золотника наконечник не успевает приобрести достаточную энергию. Регулировка золотника сложная, а его работа недостаточно надежная.

Известное устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода содержит наконечник с режущими кромками, установленный на полом валу, на котором за наконечником размещены соответственно реактивная и турбинная камеры, последняя из которых имеет торцевые стенки с осевым отверстием для прохода вала и связанное с турбинной камерой средство подачи рабочей среды. Устройство включает в себя корпус 1 с задними реактивными соплами 2. С корпусом 1 на резьбе соединена втулка 3, в которую ввинчены шайбы 4 и 5 с образованием турбинной камеры 6. На втулку 3 навинчен штурец 7 для соединения со шлангом подачи рабочего агента. Внутри устройства размещен полый вал 8, на котором жестко закреплены лопасти турбинки 9 и опорное кольцо 10. На переднюю часть полого вала 8 на резьбе установлен наконечник 11 с режущими кромками.

Устройство снабжено эжекторной насадкой 12, установленной своим выходным соплом в осевом отверстии шайбы 5 торцевой стенки со стороны подачи рабочего агента. Эжекторная насадка 12 расположена соосно с полым валом 8 и сообщена с его внутренней полостью (каналом) 13. В шайбах 4 и5, представляющих собой торцевые стенки турбинной камеры 6, выполнены отверстия 14 для направленной подачи рабочего агента соответственно на лопасти турбинки 9 и в реактивную камеру 15, образованную полостью корпуса 1. Шайба 4 одновременно является торцевой стенкой турбинной 6 и реактивной 15 камер.

Наконечник 11 выполнен в виде сменной головки. В зависимости от характера состояния и содержания отложений в полости и на внутренней поверхности трубопровода на наконечник 11 устанавливают соответствующие режущие элементы. Сменная головка, передняя часть которой имеет торцовую фрезу 16 для разрушения твердых отложений в полости трубы, на лучевых кронштейнах 17 головки закреплены конусообразные спиральные ножи 18 с боковой кромкой резания для дополнительного разрушения отложений и их транспортировки в зону действия реактивных струй.

Наконечник 11, выполненный в виде фигурного ножа, лезвия 19 которого имеют S-образную форму с изгибом в средней части для получения более длинной линии среза. Такая сменная головка наиболее эффективна для разрушения рыхлых и пористых отложений, она имеет торцовую и боковую кромки резания. Но каждая сменная головка наконечника 11 непременно снабжена эксцентриковым вибратором 20 для придания устройству при его работе движения по конусной и цилиндрической спирали при очистке трубопроводов разного диаметра.

Эксцентриковый вибратор 20 жестко соединен с корпусом наконечника 11. Полый вал 8 выполнен с осевым каналом 13 для подачи рабочего агента в зону действия режущих элементов наконечника 1 для размыва разрушаемых отложении. На заднюю часть полого вала 8 жестко насажена турбинка 9, фигурные лопасти которой имеют вид шнековой спирали. Полый вал 8 установлен с возможностью вращения вокруг своей оси, его продольное перемещение ограничено опорным кольцом 10 и опорным гнездом шайбы 5.

Устройство снабжено эжекторной насадкой 12, установленной своим выходным соплом в осевом отверстии торцевой стенки (шайбы) 5 со стороны подачи рабочего агента.

Для выполнения работ по очистке внутренней поверхности трубопровода устройство при помощи штуцера 7 соединяют со шлангом подачи рабочего агента.

Это устройство: см. изобретение СССР а.с. №1768336 B08B 9/14.

Основными недостатками устройства является наличие на валу в турбинной камере шнека. Шнек не может развить большое количество оборотов. Вал имеет продольный канал для подачи рабочего агента. Во время работы вал постоянно прогибается и выходит из строя.

Рабочий агент, например вода, подается в заднюю часть турбинной камеры.

Лопасти турбины расположены шнекообразно. Вода, проходя через турбинную камеру, вращая турбину, толкает ее вперед. Вал турбины вращается на опорно-радиальных подшипниках или втулках. С увеличением подачи на турбину воды увеличивается продольное усилие на вал, что приводит к быстрому износу опорных втулок и опорно-радиальных подшипников. По указанным причинам устройство сложно конструктивно-малопроизводительно и ненадежно в работе.

Известное устройство (см. патент РФ на полезную модель №43201) состоит из следующих основных узлов и деталей: корпуса 1 с реактивной камерой 2 и реактивными задними соплами 3, турбинной камерой 4, с торцевыми стенками 5 и 6, в которых имеются отверстия 7 для направленной подачи рабочего агента на лопасти 11, 12 и в реактивную камеру 2 корпуса 1.

Устройство содержит вал 8, на переднюю часть которого установлен наконечник 9 с режущими кромками 10. На валу 8 в турбинной камере 4 жестко закреплены две лопасти 11, 12, лопасти к валу приварены и развернуты по отношению друг к другу крестообразно, под углом 90°.

Турбинная камера 4 имеет штуцер 13 для соединения со шлангом подачи рабочего агента.

Наконечник 9 выполнен в виде сменной навинтной головки.

Устройство имеет следующие недостатки:

- не надежно в работе, т.к. реактивные сопла находятся в передней части в реактивной камере, поэтому уводят устройство в разлом очищаемой трубы;

- сложно конструктивно, т.к. имеет реактивную, турбинную и напорную камеры;

- при работе на высоких давлениях рабочего агента свыше 25 атм поток воды подает вперед и заклинивает вал во втулке турбинной камеры;

- сложность конструкции, содержащей турбинную камеру 4:

- недолговечность конструкции;

- быстрый износ втулок вследствие давления вала на втулки, т.к. агент при работе двигает вал в осевом направлении;

- потеря мощности вследствие расположения лопастей 14 по отношению к отверстиям 7 под малоэффективным углом 45°;

- увеличенные размеры, не позволяющие проходить повороты в малых диаметрах труб.

Известно устройство для очистки, см. патент DE 4328744, 1994 г., в котором рабочий орган расположен на валу и размещен в головке. Головка свинчена со штуцером. Между штуцером и головкой установлена шайба с отверстиями для прохода рабочего агента. Рабочий орган может быть выполнен в виде лопастей или в виде косозубой шестерни. Это устройство принято за прототип.

Прототип обладает следующими недостатками:

- конструктивно усложнен, так как содержит шайбу;

- осложнены сборочные и ремонтные работы, так как необходимо вывинчивать штуцер, а затем шайбу, что увеличивает ремонтный простой.

Технический результат и задача заключаются в следующем:

- упрощена конструкция;

- уменьшена себестоимость устройства;

- повышена технологичность устройства, так как упрощено изготовление, а также сборочные и ремонтные работы, повышена надежность, сокращено время вывода устройства в останов.

Это достигнуто за счет новых технических решений, находящихся в причинно-следственной связи с техническим результатом.

В уже известном устройстве для очистки внутренней полости трубопровода, которое содержит рабочий орган, расположенный на валу и размещенный в головке. Головка свинчена со штуцером. Отличительным от прототипа существенным признаком является то, что штуцер содержит дно с отверстиями для прохода рабочего агента.

Приведенная совокупность существенных признаков в сравнении с известным уровнем техники позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию «новизна». В то же время совокупность отличительных признаков, приводящих к решению поставленной задачи и техническому результату, явным образом не следует из уровня техники, поэтому предлагаемое техническое решение соответствует критерию «изобретательный уровень»

На фиг.1 изображено устройство в продольном разрезе, схематично, как пример использования предлагаемого изобретения, когда рабочий орган 7 выполнен в виде лопастей 8, установленных на валу 6, наконечник условно не изображен.

На фиг.2 - устройство в продольном разрезе, схематично, как пример использования предлагаемого изобретения, когда рабочий орган 7 выполнен в виде косозубой шестерни, наконечник условно не изображен.

Устройство для очистки внутренней полости трубопровода (далее - устройство) состоит из следующих основных узлов и деталей:

Головка 1 с соплами 2 навинчена на штуцер 3, штуцер 3 содержит дно 4 с отверстиями 5 для прохода рабочего агента. Штуцер и дно выполнены как единая деталь. На валу 6 расположен рабочий орган 7 с лопатками 8, рабочий орган может быть выполнен в виде косозубой шестерни 9 (см. пример фиг.2) рабочий орган 7 может иметь и другие исполнения.

Вал 6 установлен на втулках 10 в головке 1 и в дне 4 штуцера 3. Вал 6 может быть так же установлен на подшипниках 11 (см. пример фиг.2). Отверстия 12 в головке 1 предназначены для размыва удаляемых загрязнений.

Устройство работает следующим образом.

Рабочий агент под давлением из штуцера 3 через отверстия 5 поступает на лопасти 8 рабочего органа 7 или косозубую шестерню 9 (см. пример фиг.2), приводя во вращение вал 6 с наконечником (условно не показан). Этим достигается технический результат, отсутствующий в указанных аналогах и заключающийся в упрощении конструкции так, как отсутствует шайба, повышена таким образом технологичность и надежность, упрощены сборочные и ремонтные работы, сокращено время вывода устройства в останов.

Вырываясь через сопла 2 или сопла 13 (см. пример фиг.2), рабочий агент создает реактивную тягу и продвигает устройство вперед. Вращающийся наконечник своими режущими кромками разделяет твердые и плотные отложения, а истекающий с большой скоростью и под большим давлением из сопел 2 или 13 (см. пример фиг.2) и отверстия 12 рабочий агент размывает разрушенные отложения, которые реактивными струями отгоняются и трансформируются по очищаемой трубе.

В сравнении с аналогичными устройствами для очистки трубопроводов заявленное устройство не имеет «капризных» золотников с их реверсивностью для осуществления движения рабочего наконечника, с необходимостью его вывода из «мертвого» положения и связанной с этим потерей мощности.

Заявленное устройство может быть применено для очистки подземных и наземных канализаций и иных трубопроводных систем для очистки труб от нагара, накипи и других отложений. Устройство особенно эффективно для очистки сильнозабитых, продолжительное время неиспользуемых и заросших канализаций.

На заявленное устройство изготовлены рабочие чертежи, изготовлен и испытан опытный образец. Испытания показали высокую эффективность на очистке длительно бездействующих канализационных трубопроводов, повысилась надежность.

Устройство работает в широком диапазоне давлений от 30 до 200 атм.

Изобретение относится к устройствам для очистки полых изделий, например трубопроводов, изнутри с помощью движущихся приспособлений и удаления отложений из полости трубопроводов и обеспечивает упрощение конструкции, повышение надежности и технологичности за счет упрощения изготовления, сборочных и ремонтных работ и вывода устройства в останов. Устройство содержит рабочий орган, расположенный на валу и размещенный в головке, при этом головка свинчена со штуцером. Штуцер содержит дно с отверстиями для прохода рабочего агента. 2 ил.

Устройство для очистки внутренней полости трубопровода, содержащее рабочий орган, расположенный на валу и размещенный в головке, при этом головка свинчена со штуцером, отличающееся тем, что штуцер содержит дно с отверстиями для прохода рабочего агента.