СПОСОБ И ЧИСТЯЩЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ НИЖЕ УРОВНЯ ВОДЫ Российский патент 2013 года по МПК B08B3/02 B63B59/08 

Настоящее изобретение относится соответственно к способу и моечным инструментам для чистки подводных поверхностей, разуплотнения загрязняющего материала и его всасывания, как описано в ограничительной части приведенных ниже пунктов 1 и 7 формулы изобретения.

Более того, изобретение относится к применению этих моечных инструментов.

Целью изобретения является обеспечение конструкции для осуществления очистки и всасывания загрязняющих материалов, которые могут быть обнаружены на поверхностях под водой. Более того, целью изобретения является возможность всасывания загрязняющего материала, который разуплотняется под воздействием распыления на поверхности, так, что он не попадает в водную массу.

Под поверхностями подразумеваются в этом контексте подводные поверхности корпусов судов, платформ, бетонных конструкций, цистерн, причальных конструкций и других типов конструкций, которые располагаются под водой. Одной целью этого изобретения, в частности, является обработка подводных поверхностей корпусов судов.

Более того, это изобретение может быть использовано для очистки со сбором и удалением загрязненного ила со дна океана в причальных сооружениях в мелководных зонах океана, каналах, протоках и пр.

Известны решения, когда подводные поверхности очищаются с помощью устройств с насадками, которые направляют на поверхность, и с помощью распыления текучих сред, таких как морская вода, для разуплотнения загрязняющего материала, например, при использовании промывочных устройств высокого давления. Такие загрязняющие материалы могут представлять собой ил, водоросли, ракушки и подобные загрязняющие материалы, которые всегда цепляются к подводным поверхностям, таким как корпуса судов. Загрязняющий материал также может быть грунтовкой, отслоившимися хлопьями краски и подобными материалами, которые желательно удалить с погруженной в воду части корпуса.

Что касается предшествующего уровня техники, то ссылка делается на следующие патентные публикации: патент США №4168562, патент Швейцарии №679131, патент США №4926775, патент США №6896742 и патент США №5628271.

Только одна из этих публикаций, патент США №4926775, описывает конструкцию для использования под водой, которая, таким образом, является ближайшим аналогом для настоящего изобретения. Другие патенты описывают иные чистящие машины, включая вращающиеся и не вращающиеся элементы, которые распыляют чистящие текучие среды и которые не используются для очистки поверхностей под водой.

В соответствии с вышеуказанным патентом США №4926775 емкость с распылительными насадками направляется на поверхность, которую требуется очистить, а насадки закрепляются на диске, который может вращаться, при этом при подаче чистящей текучей среды насадки начинают вращаться и распылять жидкость под большим давлением на поверхность, из-за чего загрязняющий материал начинает разуплотняться. Однако не понятно, что дальше делают с разуплотненным загрязняющим материалом. По всей видимости, он уносится в окружающую водную среду и распространяется как загрязнитель. Таким образом, загрязняющий материал и вода должным образом не собираются, не обрабатываются и не очищаются в системе, выполненной с возможностью управления, как это делается в настоящем изобретении.

Недостатком известных решений является то, что загрязняющий материал не собирается и не хранится должным образом, а выпускается в окружающую водную среду, что, например:

- приводит к биологическому загрязнению внутри частично замкнутой области гавани;

- и ведет к распространению морских микроорганизмов, являющихся частью наростов, которые могут оказаться разрушительными (например, хищные микроорганизмы) для морской среды в этой области, если они были выпущены в воду;

- разуплотненная грунтовка может содержать химические вещества, которые очень вредны для морской среды.

Объектом изобретения является обеспечение новой конструкции из двух различных вариантов для разуплотнения загрязняющего материала и его удаления с подводных поверхностей, типы которых указаны выше.

Целью изобретения также является решение, при котором всасываемая текучая среда подвергается воздействию ультрафиолетового облучения, так что микроорганизмы уничтожаются и вода может быть возвращена обратно в море.

Способ, выполненный в соответствии с изобретением, отличается тем, что используют моечный инструмент, причем каждое моечное устройство имеет форму чаши со встроенными каналами для подачи текучей среды во встроенные распылительные насадки для текучей среды, находящейся вокруг края обода чаши, и с центральным отверстием на верху чаши для всасывания текучей среды и загрязняющего материала, при этом очистка осуществляется следующим образом:

Конструкцию подносят к поверхности, чтобы чаша/кольцевой край был расположен на расстоянии от поверхности.

- всасывание (понижение гидродинамического давления) создают в выходном отверстии чаш(и), причем указанное всасывание способствует выделению воды из внешней среды под ободом чаши внутрь чаши и вверх через выходное отверстие,

- текучая среда распыляется наружу через насадки, которые заставляют чашу вращаться, разуплотняют загрязняющий материал на поверхности и смешивают загрязняющий материал и водные потоки в уже установившийся поток воды по направлению к центру и по направлению к верху внутри чаши, где установившееся всасывание наиболее сильное, при этом

- смесь загрязняющего материала и воды отводится для указанной дальнейшей обработки.

Насадки чаши предпочтительно заканчиваются на нижнем крае обода чаши и установлены под углом по направлению к центру. В соответствии со вторым предпочтительным вариантом выполнения потоки текучей среды распыляются наружу, каждый из которых образует расчетный угол порядка от 10 до 90 градусов с касательной к краю обода чаши, а также угол порядка от 10 до 80 градусов с линией, перпендикулярной относительно периферической плоскости края обода.

В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом выполнения конструкция чаши установлена напротив поверхности для очистки, при этом устанавливают пониженное гидродинамическое давление (всасывание) таким образом, что соотношение между объемом текучей среды, который распыляется наружу через насадки, и объемом воды, который всасывается из окружающей среды, находится в диапазоне от 1:10 до 5:10.

Чаша может быть выполнена с возможностью вращения при постоянном расстоянии (A) от окружности обода чаши до поверхности корпуса, причем указанное расстояние регулируется с помощью распорок с регулировкой длины, установленных в каркасе конструкции. Каждая распорка представляет собой стержень, свободный конец которого содержит буферные устройства или диск, установленный с возможностью расположения напротив поверхности корпуса и перемещения вдоль него. Расстояние (A) может быть установлено в диапазоне от 0,1 до 10 см.

В варианте выполнения способа встроенные во всасывающую трубу распылительные насадки, окружающие чашу, установлены под углом так, чтобы смесь загрязняющего материала и текучая среда следовала по уже установившемуся потоку после всасывания по направлению к центру чаши. Так как установившийся поток приводит к попаданию окружающей воды в чашу и дальше через узел всасывания воды, угол насадок и их распылительный эффект обеспечивают разуплотнение загрязняющего материала и направление загрязняющего материала по установившемуся потоку воды через центр чаши и далее к последующей обработке.

Начальной точкой изобретения является то, что всасывание устанавливается в линии, выходящей из чаши, так, что вода снаружи чаши втягивается из-под обода чаши в саму чашу, а также втягивалась вверх через сточную линию (шланг) с верха чаши.

После того как начальное всасывание установилось, начинают распыление чистящей текучей среды в виде воды (морской воды) из насадок, соединенных с чашей, что приводит к тому, что:

устанавливают поток воды, который распыляется с большой силой (высоким давлением) на очищаемую поверхность. Сила в заданном направлении в насадках с высоким давлением также заставляет чашу вращаться. Более того, весь материал, разуплотненный после распыления, а также водная среда внутри и недалеко от внешней поверхности чаши всасываются уже установившимся всасыванием воды во внутреннюю центральную верхнюю часть чаши. Более того, вода и загрязняющий материал выводятся из чаши через шланг для дальнейшей обработки загрязняющего материала.

Предложенный моечный инструмент для разуплотнения загрязняющего материала и его удаления с поверхностей отличается тем, что каждое моечное устройство имеет форму чаши со встроенными каналами для подачи текучей среды во встроенные распылительные насадки, которые расположены вокруг края обода чаши, и содержит центральное отверстие на верху чаши для вытягивания текучей среды и загрязняющего материала, при этом чаша со встроенными насадками выполнена с возможностью вращения, вследствие распыления текучей среды, край обода чаши расположен так, чтобы установиться на заданном расстоянии (A) от поверхности, и выходное отверстие расположено в верхней части центральной секции чаши и соединено с массой, которая может создавать всасывание текучей среды из внутренней части чаши так, что текучая среда может протекать внутрь чаши через зазор (A) между поверхностью и краем обода.

Предпочтительные варианты выполнения устройства приведены в зависимых пунктах 8-17 формулы изобретения.

Второй вариант моечного инструмента отличается тем, каждое моечное устройство содержит:

чашу с расположенными внутри вращающимися манипуляторами с распылительными насадками, причем чаша установлена на расстоянии (A) от края обода до поверхности,

средство для подачи чистящей текучей среды к насадке для распыления на поверхность для разуплотнения загрязняющего материала и для осуществления вращения насадок внутри чаши,

выходное отверстие на верхней части центральной секции, которое соединено со всасывающей массой, которая может вытягивать воду из внутренней части чаши так, что вода может протекать внутрь чаши через зазор (A) между поверхностью и краем обода.

Предпочтительные варианты выполнения этого варианта моечного инструмента приведены в зависимых пунктах 19-26 формулы изобретения.

В соответствии с изобретением способ и моечные инструменты (в двух вариантах) применяются для очистки поверхностей под водой, таких как корпусы судов и платформ, бетонные конструкции, цистерны, причальные конструкции и другие типы конструкций, которые расположены под водой.

Они также могут использоваться для сбора или удаления загрязненного ила со дна океана, в причальных сооружениях в мелководных зонах океана, каналах, протоках и пр.

В соответствии с изобретением чистящее устройство содержит несколько конструкций чаш, вставленных в несущий каркас. Более того, в этом каркасе расположены элементы в виде распорок, которые установлены на заданном расстоянии между ободом чаши и очищаемой поверхностью. Элемент может регулироваться так, что указанное расстояние также может регулироваться, ожидая сигнала о начале выполнения очистки.

Этим изобретением обеспечиваются два одинаково функционирующих варианта конструкции для разуплотнения загрязняющего материала и его удаления с поверхности.

Рабочий режим устройства в соответствии с изобретением предпочтительно включает следующее.

- Создают всасывание, которое приводит в движение поток воды по направлению к центру чаши, который соответствует в несколько раз большему количеству воды, чем то, которое подается в чашу через насадки высокого давления при начале процесса распыления. Это создает постоянное пониженное давление внутри чаши, которое воздействует как на содержимое чаши, так и на массу окружающей чашу воды.

- Начинают распыление водой (морской водой) под высоким давлением через насадки и, таким образом, текучая среда под высоким давлением распыляется по направлению к требуемой поверхности. Загрязняющий материал, таким образом, разуплотняется на поверхности, а угол насадок приводит к тому, что чаши начинают вращаться. Таким образом, очищающий эффект увеличивается, так как покрывается большая площадь, чем при неподвижных насадках. Вращение и угол насадок также приводит к тому, что весь загрязняющий материал все время смывается по направлению к центру чаши.

- Разуплотненный загрязняющий материал, вода из насадок высокого давления и часть воды, окружающей чашу, направляется внутрь чаши. В результате действия пониженного динамического давления эти потоки сливаются с установившемся потоком воды по направлению всасывания на верху чаши. После этого все будет всасываться по направлению к центру чаши, после чего происходит всасывание через выходную линию (выходной шланг) для дальнейшей обработки.

Такое пошаговое начало работы устройства используется независимо от варианта выполнения устройства.

Существенным новым признаком конструкции чаши, выполненной в соответствии с изобретением (первый вариант), является то, что чаша сама по себе должна вращаться, а насадки с их подающими трубками неподвижно закреплены (встроены) внутри самой чаши или же каналы для текучих сред выполнены внутри материала чаши до наконечников, которые заканчиваются на ободе чаши. Насадки также установлены отделенными взаимно друг от друга вокруг обода чаши и направлены под углом для установления движения текучей среды, которая объединяется с объемом текучей среды, которая втекает снаружи и вверх к выходному отверстию чаши.

Более того, чаша установлена с возможностью вращения в элементе конструкции, через который проходят входное и выходное отверстия для текучей среды. Выходное отверстие из чаши, таким образом, расположено в центре верхней части чаши, ее «своде».

Более того, чаша имеет заданное расстояние до поверхности благодаря нескольким распорным элементам, соединенным в каркасе с установленными распорными стержнями, каждый из которых имеет диски или прокладку в виде буферных устройств или щетки, или подобный элемент, который не препятствует входному потоку воды из окружающей водной среды в область под ободом и в чашу.

В соответствии с изобретением моечное устройство может работать оптимально, когда морская вода распыляется из вращающейся чаши. В то же время поток всасываемой воды (по объему) через чашу должен быть в несколько раз больше, чем распыляемая масса воды, чтобы чаша могла перемещаться вдоль подводной поверхности без попадания разуплотненного загрязняющего материала в воду вне рабочей области чаши, а со всасыванием его в центр чаши для дальнейшей обработки.

Далее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Фиг.1 показывает судно, сторона корпуса которого очищается моечным инструментом, выполненным в соответствии с изобретением.

Фиг.2 и 3 показывают возможную конструкцию моечного инструмента с чашей, расположенной в каркасе, в соответствии с изобретением, соответственно, на виде сверху и виде сбоку. В этом варианте выполнения пять из ранее упомянутых чистящих чаш соединены вместе. На практике весь моечный инструмент установлен на так называемой ROV, дистанционно управляемой подводной минисубмарине.

Фиг.4 показывает поперечное сечение, частично в виде эскиза, системы, изображающей чашу. Он показывает, как поток воды проходит через чашу снаружи, в различных фазах, начиная от распыления на частицы с их разуплотнением, сбора частиц, до их дальнейшей обработки, где частицы фильтруются из воды.

Фиг.5 показывает вид сверху нижней части чаши для иллюстрации структуры потока распыляемой воды из распылительных насадок, и потока из окружающей воды в центр. На Фиг.5 можно увидеть край 41 обода и выходное отверстие 43.

Фиг.6 показывает частичный вид сверху установки чаши в корпус подшипника и дополнительно показывает каналы для подачи текучей среды в чашу и центральную всасывающую трубу, выходящую из чаши.

Фиг.7 показывает альтернативный вариант выполнения чаши в моечном инструменте, выполненном в соответствии с изобретением.

Изначально ссылка сделана на Фиг.1. Подводная часть 10 судна 12 очищается устройством в соответствии с изобретением. Судно расположено, например, вдоль причала или стоит на якоре в области гавани или подобном месте. На чертеже показано, как может быть осуществлена очистка.

Моечная система состоит из ROV, которая представляет собой управляемую дистанционно подводную минисубмарину, которая содержит выполненный в соответствии с настоящим изобретением распылительный моечный инструмент 200, всасывающий воду под высоким давлением, который направляется по поверхности 10 корпуса судна 12. ROV выполнен с возможностью дистанционной работы от судна 20 обеспечения через, так называемый, гибкий кабель, который содержит кабели питания и управления, для работы ROV, и шланги (см. номер позиции 22а на Фиг.4) для соответственно подачи чистящей текучей среды и удаления загрязняющего материала (см. номер позиции 22b на Фиг.4), который отстает от поверхности корпуса 10. ROV содержит все приспособления, которые являются традиционными и необходимыми для управления, регулирования и точного маневрирования ROV под водой, среди других элементов - необходимое количество камер и тому подобное, чтобы оператор на борту судна 20 обеспечения имел полный визуальный контроль за положением и перемещением ROV.

Вода под высоким давлением (морская вода/пресная вода) используется в качестве чистящей текучей среды, которая также может быть добавлена к другой чистящей текучей среде, которая подходит для поверхности, которую нужно очистить, и загрязняющих материалов, которые нужно разуплотнить. Вода также может быть нагрета или содержать твердые частицы, такие как абразивные вещества.

Контейнер 30 на борту судна обеспечения содержит:

- диспетчерскую комнату для управления ROV;

- насос для подачи чистящей текучей среды под высоким давлением; и

- насос для всасывания сточной воды, который соединен с чистящими чашами с помощью гибкого кабеля 22b. Более того, сточная вода подвергается фильтрационному процессу, в котором отфильтрованные стоки подаются в собирающий резервуар.

ROV соединен с моечным инструментом, как показано в примере на Фиг.1.

Фиг.2 и 3 показывают увеличенное изображение моечного инструмента, выполненного в соответствии с изобретением, изображенного соответственно сверху и сбоку. Узел показан без системы коммутации с ROV, насосами, шлангами или другими приводными узлами.

В соответствии с этим неограничивающим вариантом выполнения, изображенным на Фиг.2, чистящий, всасывающий, моечный под высоким давлением инструмент содержит пять вращающихся чаш 110, которые установлены вместе в опорном каркасе 42, что подробно не описано. Каждая чаша 110 имеет форму купола или свода и установлена с возможностью вращения в полом корпусе 97 подшипника, который закреплен на раме 112.

В показанном примере, смотрите в особенности Фиг.2, рама 112 имеет V-образную форму, причем две (соответственно 110a-110b и 110d-110e) из пяти чаш расположены вдоль каждого плеча V-образной формы, тогда как пятая чаша 110c установлена в остроконечной области чаши.

Полый корпус образует дренажную трубу 97, проходящую от верха каждой чаши 110a-e, внутрь чаши через ее верх. Более того, каждая дренажная труба 97 в каркасе 200 формирует систему 123 каналов, которая проходит в материал чаши и выполнена для подведения текучей среды под высоким давлением к насадкам на ободе 41 чаши. Смотри, в частности, Фиг-4 и 6.

Из выходного отверстия 43 каждого верха чаши шланг (122a-122e) ведет к общему сточному шлангу 22b, который показан на Фиг.3 проходящим вверх от верхней части чаши под номером позиции 110c.

На чертеже направление шланга показано только схематично. В практическом варианте выполнения длина шланга, проходящего от верха каждой чаши ко всасывающему насосу, который создает пониженное давление, имеет одинаковую величину, чтобы всасывание воды из чаши было одинаковым.

Дренажный шланг 122 проходит от верха каждой чаши, причем всасывающее устройство выполнено для отведения разуплотненного загрязняющего материала в воде к общему шлангу 22b, который, в свою очередь, ведет к судну 20 обеспечения, где текучая среда подвергается обработке, как показано на Фиг4. Всасывающий насос на судне 20 также подсоединен для содействия всасыванию жидкости через шланг 22b.

Расстояние (А на Фиг.4) между краем 41 обода чаши 110 и поверхностью 10 корпуса регулируется между 0,1 и 10 см. Расстояние регулируется тем, что каркас 112, удерживающий чашу 110, оборудован буферными устройствами 111, которые могут регулироваться, например резиновые диски, которые установлены на конце стержня 211, размещены между всеми чашами. Каждый стержень 211 образует плечо, скрепленное с каркасом и проходящее (см. Фиг.4) по диагонали (см. Фиг.2) к колесу 111, которое лежит на поверхности 10. Длина стержня 211 может регулироваться, так как он разделен на две части, где одна часть представляет собой стержень с резьбой (с буферными устройствами на одном конце), который может регулироваться путем закручивания в него части стержня с внутренней резьбой, закрепленной в каркасе.

Эти распорки 111/211 будут поддерживать край 41 обода чаши на требуемом расстоянии A от поверхности корпуса при перемещении вдоль подводной поверхности. Так как расстояние от насадок до поверхности, на которую выполняют распыление, одинаково для всех насадок, то одинаковое количество воды втекает в каждую чашу в любой момент времени.

Поперечное сечение одной из вращающихся чаш 110 показано на Фиг.4, т.е. одной из пяти чаш, которые установлены в каркасе, изображенном на Фиг.2 и 3.

Каждая чаша сохраняет свою форму и имеет форму свода, нижний окружной край 41 обода которого отстоит на некоторое расстояние от очищаемой поверхности, причем вода снаружи чаши всасывается по направлению к выходу 43 чаши. На верху свода чаши дренажная труба 97 вставлена во входное отверстие шланга 122 на всю длину до всасывающего насоса, который создает постоянный поток воды к центру чаши. Загрязняющий материал, который разуплотняется распылением на очищаемой поверхности, следует за потоком воды через дренажную трубу и втягивается дальше через присоединенную трубу 22b (т.е. с помощью каждого вспомогательного шланга соответственно 122a-e).

Шланг 22a высокого давления выводит воду для очистки из резервуара 230 для воды и направляет ее вверх к неподвижной верхней части устройства. Вода направляется в неподвижную дренажную трубу 97 через каналы 121, высверленные вдоль (по оси) в стенке дренажной трубы. Более того, поток воды проходит через центробежный подшипник, выдерживающий высокое давление, и выходит во встроенную систему 123 водных каналов, выполненных в стенке чаши, и, наконец, выходит через насадки 60, которые заканчиваются на ободе чаши по всей длине его окружности.

Как показано на Фиг.4, 5 и 6, насадки 60 направлены в направлении, противоположном направлению вращения, так, что чаша и наружная часть подшипника вращаются. Более того, распылительные насадки установлены под углом относительно поверхности 10 корпуса. Глядя снизу на очищаемую поверхность корпуса, расчетный угол, который образует струя, поворачивается внутрь относительно касательной к длине окружности чаши на поверхности корпуса. Более того, струя образует угол, направленный внутрь от перпендикуляра. Это означает, что насадки под большим давлением распыляют струю 67 (Фиг.5) под углом, приблизительно в направлении центра чаши. Направление струи может быть таким, как показано на Фиг.4 и 5, которые показывают насадки, установленные под углом по направлению к центру относительно касательной к углу вращения. Это приводит к тому, что смесь жидкости и разуплотненного загрязняющего материала распыляется по направлению к центру и следует по уже созданному потоку 68 воды, который направлен к центру чаши и изгибается вверх к дренажу 43. Это приводит к тому, что смесь жидкости и разуплотненного загрязняющего материала течет вверх и выходит через дренажную трубу для дальнейшей транспортировки через шланг 22b (по частям 122 шланга). Внутри чаши устанавливается низкое динамическое давление текучей среды, которое направляет весь загрязняющий материал к дренажной трубе. Загрязняющий материал при этом не может быть выпущен и загрязнить водную массу.

Каким образом вращающаяся чаша 110 может быть установлена в неподвижную дренажную трубу 97 с помощью переносящего воду центробежного подшипника 113, подробно изображенного на Фиг.6.

Чтобы проиллюстрировать, каким образом настоящее изобретение обеспечивает поток в направлении центра и вверх с помощью пониженного динамического давления текучей среды, делается ссылка на Фиг.4 и 5.

Фиг.5 изображает чашу 110 на виде снизу и показывает распылительные насадки 60, в данном случае в количестве шести штук, расположенные вдоль длины окружности края 41 обода насадки чаши. Всасывание 43 на верху чаши показано в центральной секции.

Струя 66 воды изображает распыленную жидкость, которая вытекает из входного отверстия 60 насадок, и то, как она распространяется дальше. Угол, под которым струи 66 выходит из насадок, обозначен символом β, по отношению к касательной 65 к окружности, нарисованной на Фиг.5 как прямая линия. Эти струи стремятся собраться в центре и быть всосанными через всасывающее отверстие 43.

В соответствии с изобретением угол β может иметь значение в диапазоне от 10 до 90 градусов. Более того, струя может образовывать угол в диапазоне от 10 до 80 градусов к линии, перпендикулярной к периферической плоскости края 41 обода. Это означает, что насадки высокого давления распыляют струю в диагональном направлении к центру чаши.

Под направленным внутрь углом (от 10 до 90 градусов) водные струи распыляются относительно в одном направлении, из-за чего создается вращение и чаша начинает вращаться. Более того, эффект заключается в том, что грязь и загрязнения смываются по направлению к центру чаши. Насадки установлены на нижней части вращающейся чаши, которая установлена и вращается на подшипнике 113 вокруг всасывающей трубы 97 в центре. Насос для всасывания воды (не показан) на борту судна 20 обеспечения создает в центре 43 устройства равномерное всасывание. Это приводит к непрерывному всасыванию загрязняющего материала и частиц, которые разуплотняются в смеси с водой.

Как видно из Фиг.4, вода/загрязняющие материалы направляются через фильтр 220 частиц для отделения твердых частиц от загрязняющего материала 222. Более того, вода может быть подвержена воздействию ультрафиолетового излучения для уничтожения микроорганизмов.

Тем, что чаша установлена на самом верху вращающегося подшипника 113, в точке, обозначенной номером позиции 88, достигается более стабильное вращение конструкции. Количество насадок и точный угол могут варьироваться, в зависимости от условий и того, насколько габаритным должно быть все устройство целиком.

ВНУТРЕННЯЯ КОНСТРУКЦИЯ ВЫХОДНОЙ ТРУБЫ 97 И СОЕДИНЕНИЕ С ВРАЩАЮЩИМСЯ ВНЕШНИМ ПОДШИПНИКОМ

Ссылка делается на Фиг.4 и 6, которые показывают вертикальные секции конструкции подшипника, содержащей сплошную дренажную трубу 97 и внешний, кольцеобразный центробежный подшипник 113. Подшипник 113 входит в нижнюю часть дренажной трубы и плотно прижат к кольцеобразной замковой секции 115 снаружи дренажной трубы 97. Верхний край подшипника 113 расположен так, что он может скользить вдоль кольцеобразной секции дренажной трубы по установившемуся водному слою, который непрерывно смазывает скользящую поверхность подшипника. Водная смазка подшипника обеспечивает его вращение с небольшим трением и с равномерной водной смазкой в направлении дренажной трубы 97. Подшипник 113 удерживается на дренажной трубе 43 кольцеобразной пластиной 117, которая прикручена винтами 118 к нижней части дренажной трубы.

Переносящий воду подшипник 113 высокого давления также аксиально стабилизирован по направлению внутренней поверхности чаши 110 с помощью верхнего и нижнего комплектов прокладок 88, вследствие чего некоторое число винтов 120 вставлено для удержания чаши 110 вплоть до и вместе с вращающейся частью подшипника 113.

Очищаемая поверхность подается к системе в том смысле, что шланг 22a высокого давления подсоединен к каналу 92 насквозь в стенке чаши снаружи. Канал 92 оканчивается внизу в коаксиальном, внутреннем, кольцеобразном канале 121 в трубе 97 чаши. Кроме того, канал упирается в радиальное кольцеобразное углубление 119, которое вырезано в наружной стенке трубы 97 чаши. После этого он упирается в радиально направленную обращенную наружу расточку 122, которая заканчивается на блестящей наружной стороне подшипника. Такие расточки 122 выполнены на расстоянии друг от друга через подшипник 113 по всей окружности, тогда как углубление 119 проходит непрерывно вокруг всей окружности.

Углубление 119 расположено на одном уровне с входным отверстием 122 подшипника 113. Как можно видеть, это углубление 119 выполнено с достаточно большим пространством относительно диаметра входного канала 122. Если смотреть сверху на дренажную трубу, углубление проходит выше и ниже входной области канала 122 с целью непрерывного наполнения всех расточек дальше через подшипник 133 и через канал 123 для воды в чаше 110, а также через насадки 60.

Целью конкретной конструкции внутреннего, кольцеобразного, осевого канала 121 и радиальных расточек является то, что чистящая текучая среда может быть доставлена в кольцевую область 119 и далее в каналы 122 корпуса 113 подшипника под таким равномерным давлением P, насколько это возможно вдоль всей длины окружности. Распыление чистящей текучей среды через насадки будет, таким образом, настолько стабильным и взаимно равномерным, насколько это возможно. С помощью этой части изобретения обеспечивается поддержание стабильности давления текучей среды в кольцевой области 119, и даже вокруг всей длины окружности трубы. Работа во время вращения, таким образом, является очень стабильной. Проведенное всестороннее тестирование ясно показало, что чаша на удивление вращается даже без какого-либо признака дисбаланса в системе.

Более того, в этой конструкции насчитывается такое же количество переносящих текучую среду осевых каналов, которые высверлены в сплошном материале чаши 110, после чего они проходят через такое же количество наклонных, высверленных каналов 123, направленных по наклоном наружу вниз к внешнему краю 41 чаши, где эти каналы проходят в наклонные насадки 60.

В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения может быть установлено заданное количество дополнительных распылительных насадок, которые направлены наружу от внешней стороны чаши. В эти насадки подается то же самое давление текучей среды, что и во внутренние насадки, при этом они также способствуют поддержанию и увеличению скорости вращения чаши.

С помощью вышеупомянутой ROV моечный инструмент размещают в направлении поверхности так, чтобы поддерживающие плечи 211 упирались в поверхность. Когда все поддерживающие плечи упираются в сторону корпуса, все края 41 обода насадок чаши имеют одно расстояние A до поверхности 10. Вся вода, которая всасывается в чашу, протекает через этот зазор A (Фиг.4). Установившееся пониженное давление способствует присасыванию чаши к стороне корпуса. После установки всасывающей системы устанавливается одинаковое расстояние A от чаши до поверхности 10, при этом поддерживается расстояние A до поверхности 10.

Как только всасывающую систему установили так, что установилось одинаковое расстояние A от чаши до поверхности 10 корпуса, а также одинаковая всасывающая мощность от всех чаш, обеспечивается очень стабильный моечный инструмент, который лишь незначительно подвержен вибрациям.

Альтернативный моечный инструмент с конструкцией чаш, выполненной в соответствии с изобретением, показан схематично на Фиг.7 в виде вертикального сечения. В этом варианте неподвижная чаша крепится к используемой каркасной конструкции и содержит внутренние лопасти насадок, установленные в подшипнике, который может вращаться вокруг выходной трубы так, что лопасти поворачиваются вокруг оси, из-за чего лопасти скользят по изогнутой внутренней стенке чаши.

На чертеже показана чаша 110, которая сохраняет свою форму и число вращающихся внутри дугообразных лопастей 323, которые являются полыми для подачи чистящей текучей среды в насадки 60. Чертеж показывает четыре таких лопасти 323, при этом все решение содержит всего шесть таких лопастей.

Нижняя окружная часть края 41 обода содержит несколько дисков 111 или буферных прокладок, которые ограничивают расстояние A между краем 41 обода и поверхностью 10 корпуса, которую нужно очистить. Таким образом, для того чтобы расстояние А можно было регулировать, диски 111 располагают на продолговатых плечах, которые прикреплены к каркасу, как это описано в отношении моечного инструмента, изображенного на Фиг.2 и 3.

Чаша установлена в образующий корпус трубу 397, которая также ограничивает дренаж 343 для загрязняющего материала, всасываемого из чаши, который также соединен с дренажной трубой 22. Кольцеобразный подшипник 113, на котором установлены лопасти 323 насадок, установлен с возможностью вращения вокруг выходной трубы 397. Каналы для транспортировки текучей среды под давлением к лопастям насадок проходят аксиально вдоль места, обозначенного номером позиции 321, через неподвижную часть 397 трубы, а затем горизонтально проходят через подшипник 113 и далее наружу через полую лопасть 323 насадки. Текучая среда распределяется к шести лопастям насадок с помощью одной и той же конструкции в неподвижных и вращающихся установочных частях крепления к трубы 397.

Трубы 323 проходят по дуге вниз вдоль внутренней стенки чаши 310 и заканчиваются в регулируемых наклонных насадках 60. Распыление текучей среды наружу обеспечивает движущую силу для всей втулки 113 при вращении всех труб насадок вокруг оси 351.

Более того, струйные насадки установлены под углом, наклонном относительно поверхности 10 корпуса способом, соответствующим первому варианту, описанному выше. При виде сверху в направлении стороны корпуса, который очищается, расчетный угол, который образует струя, составляет от 10 до 80 градусов с касательной к окружности чаши на поверхности корпуса судна. Более того, струя образует угол отклонения от вертикали 51 порядка от 10 до 90 градусов. Это означает, что насадка высокого давления распыляет струю в диагональном направлении к центру чаши. Направление струи может быть установлено в направлении центра относительно касательной к окружности вращения. Это приводит к тому, что смесь жидкости и загрязняющего материала, который стал рыхлым, проходит вместе с водой 68, которая всасывается из-под края обода чаши и выталкиваются в направлении выхода 43 от верха. Смесь протекает вверх через дренажную трубу 397 для дальнейшей транспортировки через шланг 22.

В соответствии с испытаниями, которые не следует считать ограничивающими настоящее изобретение, низкое динамическое давление текучей среды во внутреннем центральном выходном отверстии чаши, и соотношение между объемом чистящей текучей среды, которая распыляется наружу через насадки, и объемом воды, который всасывается из окружающей чашу среды, составляет порядка от 1:10 до 5:10.

В практическом эксперименте было осуществлено два испытания по очистке с образцами двух вариантов моечного инструмента. Моечные инструменты использовались с чашами размером в диапазоне от 10 см до 1 метра. Испытания осуществлялись на подводной части корпуса судна, находящегося в гавани. Объем текучей среды, распыляемой из каждой чаши, был установлен около 20 литров в минуту, при давлении воды около 300 бар, а всасывание наружной воды, настраиваемое всасыванием трубы 22, регулировалось около 100 литров в минуту. Последующая проверка поверхности корпуса показала, что она полностью чиста от загрязняющего материала и ила. Путем сбора и обработки воды в очищающем узле 220 (Фиг.4) все микроорганизмы были уничтожены. Отсутствовали любые признаки присутствия живых микроорганизмов в воде, которая выпускалась обратно в море через выходное отверстие 224, изображенное на Фиг.4.

В заключении следует отметить, что моечный инструмент, выполненный в соответствии с изобретением, представляет собой значительный шаг вперед в этой области техники.

Изобретение относится к способу и моечным инструментам для чистки подводных поверхностей. Способ реализуется с помощью моечного инструмента, выполненного в виде каркасной конструкции с моечными устройствами, выполненными с возможностью распыления водной чистящей текучей среды, причем моечное устройство имеет форму чаши со встроенными каналами для подачи текучей среды ко встроенным распылительным насадкам вокруг края обода чаши и центральное выходное отверстие на верху чаши для всасывания текучей среды и загрязняющего материала, при этом очистку выполняют следующим образом: конструкцию подводят к очищаемой поверхности так, что край обода чаши размещают на расстоянии до поверхности, устанавливают низкое динамическое давление текучей среды в выходном отверстии чаш, для втягивания воды из окружающей среды под край в направлении внутренней части чаши и вверх через выходное отверстие, распыляют текучую среду через насадки, что приводит к вращению чаши и разуплотнению загрязняющего материала на поверхности, при этом смесь загрязняющего материала и воды протекает в уже установившийся поток воды в направлении центра и вверх к верху внутренней части чаши, и переносят смесь загрязняющего материала и воды для дальнейшей обработки. Изобретение обеспечивает эффективную очистку. 4 н. и 23 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ разуплотнения загрязняющего материала и его удаления с поверхностей, находящихся под водой, с помощью моечного инструмента, выполненного в виде каркасной конструкции с несколькими моечными устройствами, которые подводят к указанной поверхности и которые выполнены с возможностью распыления водной чистящей текучей среды для разуплотнения загрязняющего материала и очищения поверхности, когда каждый моечный инструмент вращается и смесь текучей среды и загрязняющего материала переносится для дальнейшей обработки, отличающийся тем, что применяют моечный инструмент, причем каждое моечное устройство имеет форму чаши со встроенными каналами для подачи текучей среды ко встроенным распылительным насадкам (60) для текучей среды вокруг края (41) обода чаши, и центральное выходное отверстие на верху чаши для всасывания текучей среды и загрязняющего материала, при этом очистку выполняют следующим образом:
конструкцию подводят к указанной поверхности так, что край обода чаши размещают на расстоянии (A) до поверхности (10),
устанавливают всасывание (низкое динамическое давление текучей среды) в выходном отверстии (43) чаш, причем указанное всасывание способствует втягиванию воды (68) из окружающей среды под край (41) в направлении внутренней части чаши и вверх через выходное отверстие (43),
распыляют текучую среду через насадки (60), что приводит к вращению чаш(и) и разуплотнению загрязняющего материала на поверхности, при этом смесь загрязняющего материала и воды протекает в уже установившийся поток воды в направлении центра и вверх к верху внутренней части чаши, где установившееся всасывание является самым сильным, и
переносят смесь загрязняющего материала и воды для указанной дальнейшей обработки (220).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что насадки (60) чаши оканчиваются на нижнем краю (41) обода чаши и их устанавливают под углом в направлении центра.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что струи текучей среды распыляют так, что каждая из них образует расчетный угол порядка от 10 до 90° с касательной к краю (41) обода чаши, а также угол порядка от 10 до 80° с линией, перпендикулярной к периферической плоскости края (41) обода.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что конструкцию чаши устанавливают в направлении очищаемой поверхности и устанавливают низкое динамическое давление текучей среды (высасывающий дренаж), чтобы соотношение между объемом текучей среды, которую распыляют через насадки (60), и объемом воды, которую всасывают из окружающей среды, имело значение в диапазоне от 1:10 до 5:10.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что чашу приводят во вращение, при котором край окружности (41) чаши находится на постоянном расстоянии (A) от поверхности корпуса судна, причем указанное расстояние регулируют с помощью установленных в каркасной конструкции распорок (211), длину которых можно регулировать, причем каждая распорка представляет собой стержень (211), свободный конец которого содержит буферное устройство или диск (111), установленный на поверхности корпуса с возможностью перемещения вдоль этой поверхности.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что расстояние (A) устанавливают в диапазоне от 0,1 до 10 см.

7. Моечный инструмент для разуплотнения загрязняющего материала и его удаления с поверхности (10), находящейся под водой, содержащий каркасную конструкцию с несколькими моечными устройствами, которые подводятся к поверхности, средство для подачи водной чистящей текучей среды к моечному устройству для распыления, так что моечное устройство выполнено с возможностью вращения и разуплотнения загрязняющего материала на указанной поверхности, и выходные отверстия для прохождения смеси текучей среды и загрязняющего материала к дальнейшей обработке, отличающийся тем, что каждое моечное устройство выполнено в форме чаши (110) со встроенными каналами для подачи текучей среды ко встроенным распылительным насадкам (60), расположенным вокруг края (41) обода чаши, и содержит центральное выходное отверстие (43), расположенное на верху чаши и предназначенное для всасывания текучей среды и загрязняющего материала,
при этом чаша с встроенными насадками (60) установлена с возможностью вращения в результате распыления наружу текучей среды,
край (41) обода чаши установлен с возможностью подведения на заданное расстояние от поверхности (10) и
выходное отверстие (43) расположено в верхней части центральной секции чаши (110) и соединено с массой, которая может устанавливать всасывание текучей среды наружу из внутренней части чаши, так чтобы текучая среда могла протекать в чашу через зазор (A) между поверхностью (10) и краем (41) обода.

8. Моечный инструмент по п.7, отличающийся тем, что чаша (110) имеет форму свода, причем выходное отверстие (43) расположено в верхней секции чаши.

9. Моечный инструмент по п.7, отличающийся тем, что насадки (60) чаши оканчиваются на нижнем крае (41) обода и установлены под углом по направлению к центру.

10. Моечный инструмент по п.7, отличающийся тем, что распылительные насадки установлены под углом, если смотреть сверху на поверхности, так, что каждая струя образует на поверхности расчетный угол β порядка от 10 до 90° с касательной к окружности чаши, при этом струя образует угол порядка от 10 до 80° с линией (51), перпендикулярной к периферийной поверхности края (41) обода.

11. Моечный инструмент по п.7, отличающийся тем, что чаша (110) отрегулирована для установки на поверхности (10), а всасывающий насос создает низкое динамическое давление текучей среды во внутреннем центральном выходном отверстии (43) чаши, причем соотношение между объемом чистящей текучей среды, которая распыляется через насадки (60), и объемом воды, который всасывается из окружающей чашу среды, находится в диапазоне от 1:10 до 5:10.

12. Моечный инструмент по любому из пп.7-11, отличающийся тем, что чаша выполнена с возможностью подведения края (41) обода на постоянное расстояние (A) от поверхности корпуса, причем указанное расстояние регулируется настройкой длины регулируемых распорок (211), установленных в каркасной конструкции, при этом свободный конец каждой распорки содержит буферное устройство или диск (111), выполненный с возможностью расположения на поверхности корпуса и перемещения вдоль этой поверхности при перемещении моечного инструмента.

13. Моечный инструмент по п.12, отличающийся тем, что расстояние (A) установлено в диапазоне от 0,1 до 10 см.

14. Моечный инструмент по п.8, отличающийся тем, что корпус (97) в верхней части чаши ограничивает как центральное выходное отверстие (43), соединенное со шлангом (122) для удаления загрязняющего материала, так и соосное расположенное снаружи входное отверстие для подачи чистящей текучей среды к насадкам, причем чаша (110) установлена с возможностью вращения снаружи корпуса (97) с помощью скользящего соединения.

15. Моечный инструмент по п.7, отличающийся тем, что указанное входное отверстие ограничивает систему каналов для транспортировки чистящей текучей среды к каналам/насадкам и содержит соосно расположенный кольцеобразный канал (119) в корпусе, который, в свою очередь, формирует соединение посредством текучей среды каналов (123) для текучей среды с насадками (60).

16. Моечный инструмент по п.7, отличающийся тем, что каркасная конструкция представляет собой опорный каркас (200), который содержит несколько чаш (110), расположенных отстоящими друг от друга в раме.

17. Моечный инструмент по п.16, отличающийся тем, что каркасная конструкция имеет соответствующую форму, такую как, например, V-образная форма, которая поддерживает пять чаш (110), причем две (соответственно, 110a-110b и 110d, 110e) из пяти чаш (110) установлены вдоль каждого плеча V-образной формы, тогда как пятая чаша (110c) установлена в остроконечной области чаши.

18. Моечный инструмент для разуплотнения загрязняющего материала и его удаления с поверхности (10), находящейся под водой, содержащий каркасную конструкцию с несколькими моечными устройствами, которые выполнены с возможностью подведения к поверхности, средство для подачи водной чистящей текучей среды к моечному устройству для распыления с целью разуплотнения загрязняющего материала на поверхности, и выходные отверстия для перемещения смеси текучей среды и загрязняющего материала для дальнейшей обработки, отличающийся тем, что каждое моечное устройство содержит:
чашу (310) с расположенными внутри вращающимися лопастями (323) и распылительными насадками (60), причем чаша выполнена с возможностью подведения края (41) обода на расстояние (А) от поверхности (10),
средство для подачи чистящей текучей среды к насадкам (60) для распыления на поверхность (10) с целью разуплотнения загрязняющего материала и вращения насадок внутри чаши,
выходное отверстие (43), расположенное в верхней части центральной секции чаши и соединенное со всасываемой массой, которая втягивает воду из внутренней части чаши так, что вода может протекать в чашу через зазор (A) между поверхностью (10) и краем (41) обода.

19. Моечный инструмент по п.18, отличающийся тем, что чаша имеет форму свода, причем выходное отверстие (43) выполнено в верхней части свода.

20. Моечный инструмент по п.18, отличающийся тем, что лопасти (323) насадок вращаются вдоль внутренней поверхности чаши, при этом лопасти (323) закреплены во втулке (113), которая установлена с возможностью вращения на образующей выходное отверстие (43) трубе (397).

21. Моечный инструмент по п.18, отличающийся тем, что насадки (60) установлены под углом по направлению к поверхности (10) так, что смесь загрязняющего материала и текучей среды следует по установившемуся потоку воды вверх в центр чаши.

22. Моечный инструмент по п.18, отличающийся тем, что лопасти (323) насадок образуют каналы, которые подают чистящую текучую среду к насадкам (60).

23. Моечный инструмент по п.18, отличающийся тем, что корпус (97) на верхушке чаши ограничивает как центральное всасывающее выходное отверстие (43), так и соосную, расположенную снаружи, образующую кольцевое пространство камеру для подачи текучей среды, причем вращающаяся лопасть (323) установлена так, что она может вращаться снаружи корпуса с помощью указанной втулки (113), и имеет соединение посредством текучей среды с образующей кольцевое пространство трубой подачи текучей среды посредством скользящего соединения.

24. Моечный инструмент по п.18, отличающийся тем, что он содержит вращающийся корпус, в котором насадки проходят прямо вниз вдоль всасывающего выходного отверстия и выполнены с возможностью вращения по типу пропеллера в центре, и проталкивают загрязняющий материал дальше и вверх в выходное отверстие.

25. Моечный инструмент по любому из пп.18-24, отличающийся тем, что чаша выполнена с возможностью подведения на расстояние (A) от края (41) обода до указанной поверхности, причем указанное расстояние регулируется путем настройки длины регулируемых распорок (211), установленных в каркасной конструкции, при этом каждая распорка представляет собой стержень (211), свободный конец которой содержит буферное устройство или диск (111), выполненный с возможностью расположения на поверхности корпуса и перемещения вдоль поверхности корпуса при перемещении моечного инструмента по этой поверхности.

26. Моечный инструмент по п.25, отличающийся тем, что расстояние (A) установлено в диапазоне от 0,1 до 10 см.

27. Применение способа и моечных инструментов по любому из предшествующих пунктов для очистки поверхностей под водой, таких как корпус судов и платформ, бетонных конструкций, цистерн, конструкций причалов и других подводных конструкций или для сбора и удаления загрязненного ила со дна гавани, мелководных областей океана, каналов, проливов и др.