Устройство для очистки внутренней поверхности вертикальных труб Российский патент 2024 года по МПК B08B9/04 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области горного дела, а именно к устройствам для очистки внутренней поверхности вертикальных труб шахтного водоотлива.

Уровень техники

Известно устройство для очистки вертикальных труб, содержащее очистительную головку с фронтальными и тыльными соплами, укрепленную на гибком шланге, и на гибком шланге установлен груз с фиксатором [SU №521950, М. кл. B08B 9/04, F28G 3/16. От 18.01.1974 г.].

Недостатком конструкции является низкое качество очистки внутренней поверхности трубопровода, поскольку известковые кальцинированные отложения обладают высокой адгезией с металлом и не всегда их удается разрушить гидравлической струей. К тому же в процессе мокрой очистки, при срезании отложений гидравлической струей формируется грязевой поток, и по окончании работ по очистке трубопровода возникает необходимость выполнения трудоемких работ по очистке рабочей зоны и подъему грязевой массы из шахтного ствола на поверхность.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для очистки внутренней поверхности труб, содержащее режущую очистную головку, соединенную с гибким валом, на котором закреплены периферийные шнеки, и привод гибкого вала. Режущая очистная головка выполнена составной в виде жестко закрепленного внутри корпуса режущей головки осевого очистного элемента и подвижно закрепленных с помощью фиксаторов в корпусе режущей головки периферийных очистных элементов. Каждый периферийный очистной элемент контактирует с пружиной, отжимающей его к поверхности очищаемой трубы. Гибкий вал соединен через муфту с корпусом режущей очистной головки, установленной с возможностью наклона, и оборудован осевым каналом. [Патент РФ RU №2447957, М. кл. B08B 9/04. От 17.09.2010г. (прототип)]

Недостатком данного устройства является сложность конструкции, обусловленная наличием периферийных шнеков для транспортировки отложений разрушенных осевым и периферийным очистными элементами, а также использованием реечной механической зубчатой передачи для создания осевого усилия на режущую очистную головку. К тому же, применение жидкости для транспортировки к периферийным шнекам отложений, срезанных очистными элементами, формирует грязевой поток и по окончании работ по очистке трубопровода возникает необходимость выполнения трудоемких работ по очистке рабочей зоны и подъему грязевой массы из шахтного ствола на поверхность.

Раскрытие сущности изобретения

Технической задачей заявляемого устройства является упрощение конструкции, снижение трудоемкости работ по очистке шахтных трубопроводов, а также обеспечение возможности сухого разрушения внутритрубных отложений и их транспортировки к месту складирования.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для очистки внутренней поверхности вертикальных труб, содержащем режущую очистную головку с осевым очистным элементом, соединенную с валом привода вращения, выполненным с осевым каналом, осевой очистной элемент режущей очистной головки выполнен в виде конического резца с осевым проемом, равным диаметру вала привода вращения, при этом в верхней и нижней частях осевого канала вала привода вращения жестко закреплены опорные подшипники, а в нижней части привода вращения размещен механизм стабилизации, взаимодействующий с опорным элементом, жестко закрепленным к нижней части привода вращения, и выполненный в виде трех радиально расположенных кронштейнов, закрепленных каждый одним концом с возможностью поворота на оси, прикрепленной к опорному элементу, причем на другом конце кронштейна установлено колесо, рабочая поверхность которого армирована твердосплавными шипами, при этом кронштейн снабжен прижимной пружиной, а привод вращения - кабель-тросом, один конец которого прикреплен к лебедке, размещенной на поверхности, а другой конец содержит обойму, расположенную в опорных подшипниках осевого канала вала, и жестко прикреплен к опорному элементу.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленное устройство для очистки внутренней поверхности вертикальных труб имеет существенные отличия:

- выполнение осевого очистного элемента в виде конического резца, оборудованного осевым проемом равным диаметру вала привода;

- закрепление опорных подшипников в верхней и нижней части осевого канала вала привода вращения;

- размещение в нижней части привода вращения механизма стабилизации, взаимодействующего с опорным элементом, жестко закрепленным к нижней части привода вращения;

- выполнение механизма стабилизации в виде трех радиально расположенных кронштейнов, закрепленных каждый одним концом с возможностью поворота на оси, прикрепленной к опорному элементу, а на другом конце кронштейна установлено колесо, рабочая поверхность которого армирована твердосплавными шипами, при этом кронштейн оборудован прижимной пружиной;

- снабжение привода вращения кабель-тросом, один конец которого прикреплен к лебедке подъемника каротажной станции, размешенной на поверхности, а другой конец оборудован обоймой, расположенной в опорных подшипниках осевого канала вала и жестко прикреплен к опорному элементу.

В прототипе удаление разрушенных отложений осуществляется гидросмывом с применением периферийных шнеков, при этом отсутствует механизм стабилизации режущей очистной головки, а ее перемещение внутри трубопровода выполняется с помощью реечного механизма. Такое техническое решение не позволяет осуществлять очистку протяженных вертикальных трубопроводов, поскольку невозможно обеспечить надежную работу реечного механизма в условиях ограниченного внутреннего пространства протяженного вертикального шахтного трубопровода, а необходимость выполнения трудоемких работ по очистке рабочей зоны и подъему грязевой массы из шахтного ствола на поверхность увеличивает стоимость и продолжительность работ по очистке трубопровода.

Заявляемое устройство предусматривает использование кабель-троса лебедки для создания осевой нагрузки на режущую очистную головку и перемещения ее внутри трубопровода, а механизм стабилизации режущей очистной головки обеспечивает устойчивую работу очистной головки в трубном пространстве. Удаление разрушенных отложений из трубопровода происходит под воздействием силы гравитации. При этом, в шахтном стволе, в зоне очищаемого трубопровода, аккумулируется сухая масса разрушенных отложений. Повышается качество очистки вертикальных трубопроводов, снижаются трудоемкость и стоимость работ.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию «новизна».

Краткое описание чертежей (если они содержатся в заявке)

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид устройства, на фиг. 2 - разрез А-А по фиг.1, на фиг. 3 - показан узел подвески устройства.

Устройство содержит режущую очистную головку -1, закрепленную на валу -2 привода вращения - 3, сформированного электродвигателем и редуктором (фиг.1). Режущая очистная головка -1 состоит из осевого очистного элемента -4, выполненного в виде конического резца, оборудованного осевым проемом -5 размером равным диаметру вала -2 привода вращения -3. В нижней части привода вращения -3 устроен механизм стабилизации -6 привода вращения -3 во внутреннем пространстве очищаемой трубы -7 (фиг.2). Механизм стабилизации -6 содержит три радиально расположенные относительно привода вращения -3 кронштейна -8, каждый из которых одним концом прикреплен на оси -9 к опорному элементу -10, выполненному в нижней части корпуса привода вращения -3, а на другом конце каждого кронштейна -8 установлено колесо -11, рабочая поверхность которого оснащена металлическими твердосплавными шипами -12. Каждый кронштейн -8 оборудован прижимной пружиной -13, один конец которой прикреплен к опорному элементу -10, а другой - к плечевой части кронштейна -8. Привод вращения -3 с осевым очистным элементом -4 и механизмом стабилизации -6 подвешен на кабель-тросе -14, один конец которого связан с лебедкой, размещенной на поверхности, а другой зафиксирован в обойме -15 одним концом жестко закрепленной к нижней части корпуса привода -3 и своей линейной частью расположенной в опорных подшипниках -16, установленных в осевом канале -17, выполненном в валу привода вращения -3 (фиг.3).

Осуществление изобретения

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работ по очистке вертикального шахтного трубопровода выполняют подготовительные операции. С поверхности, по внутреннему пространству трубопровода -7, с помощью лебедки опускают до рабочей отметки кабель-трос -14, конец которого зафиксирован в обойме -15. Далее вводят обойму -15 с кабель-тросом -14 в осевой проем -5 очистного элемента -4, затем - в опорные подшипники -16 осевого канала -17 вала -2 привода вращения -3 и закрепляют к нижней части корпуса привода вращения -3. Электрическую составляющую кабель-троса -14 подсоединяют к электродвигателю привода вращения -3. Затем, подтягивая лебедкой кабель-трос -14, заводят во внутритрубное пространство привод вращения -3 с режущей очистной головкой -1 и механизмом стабилизации -6. По завершении этих работ приступают к очистке трубопровода. Подают электропитание на привод вращения -3, и режущая очистная головка -1 закрепленная на валу -2 привода вращения -3 начинает вращаться. В результате конический резец -4 режущей очистной головки -1 разрушает внутритрубные отложения. Одновременно лебедкой подтягивают кабель-трос -14 обеспечивая, таким образом, постоянный контакт осевого очистного элемента -4 с подлежащим разрушению материалом, и соответственно перемещение устройства по трубопроводу -7. Разрушенный материал под воздействием сил гравитации ссыпается по трубопроводу вниз. В процессе перемещения привода вращения -3 с режущей очистной головкой -1, колеса -11 механизма стабилизации -6 установленные каждое на кронштейне -8 снабженном прижимной пружиной -13 и прикрепленном через посредство оси -9 к опорному элементу -10, катятся по внутренней поверхности трубы -7, обеспечивая тем самым осевое центрирование режущей очистной головки -1. При этом шипы -12 рабочей поверхности колес -11 под воздействием прижимных пружин -13 внедряются в металл трубы -7, и таким образом нейтрализуют реактивный крутящий момент, возникающий при работе из осевого очистного элемента -4.

Эффективность изобретения состоит в снижении затрат времени и стоимости работ по очистке внутренних полостей вертикальных трубопроводов от отложений благодаря тому, что:

1. Механизм стабилизации обеспечивает устойчивую работу очистительного элемента.

2. Очистительный элемент с приводом вращения и механизмом стабилизации перемещаются в трубопроводе с помощью кабель-троса лебедкой, размещенной на поверхности.

3. Конструкция устройства обеспечивает сухое разрушение отложений и их транспортировку к месту складирования.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для очистки внутренней поверхности вертикальных труб шахтного водоотлива. Устройство содержит режущую очистную головку с осевым очистным элементом, соединенную с валом привода вращения, имеющим осевой канал. Очистной элемент выполнен в виде конического резца с осевым проемом, равным диаметру вала привода вращения. В верхней и нижней частях осевого канала жестко закреплены опорные подшипники, а в нижней - механизм стабилизации, связанный с опорным элементом, который жестко закреплен к нижней части привода вращения и выполнен в виде трех радиально расположенных кронштейнов. Один конец каждого кронштейна закреплен с возможностью поворота на оси, прикрепленной к опорному элементу. На другом конце каждого кронштейна установлено колесо, рабочая поверхность которого армирована твердосплавными шипами. Каждый кронштейн снабжен прижимной пружиной, а привод вращения - кабель-тросом, один конец которого прикреплен к лебедке, а другой содержит обойму и жестко прикреплен к опорному элементу. Обеспечивается сухое разрушение внутритрубных отложений и их транспортировка к месту складирования, снижается трудоемкость очистных работ. 3 ил.

Устройство для очистки внутренней поверхности вертикальной трубы, содержащее режущую очистную головку с осевым очистным элементом, соединенную с валом привода вращения, выполненным с осевым каналом, отличающееся тем, что осевой очистной элемент режущей очистной головки выполнен в виде конического резца с осевым проемом, равным диаметру вала привода вращения, при этом в верхней и нижней частях осевого канала вала привода вращения жестко закреплены опорные подшипники, а в нижней части привода вращения размещен механизм стабилизации, взаимодействующий с опорным элементом, жестко закрепленным к нижней части привода вращения, и выполненный в виде трех радиально расположенных кронштейнов, закрепленных каждый одним концом с возможностью поворота на оси, прикрепленной к опорному элементу, причем на другом конце кронштейна установлено колесо, рабочая поверхность которого армирована твердосплавными шипами, при этом кронштейн снабжен прижимной пружиной, а привод вращения - кабель-тросом, один конец которого прикреплен к лебедке, размещенной на поверхности, а другой конец содержит обойму, расположенную в опорных подшипниках осевого канала вала, и жестко прикреплен к опорному элементу.