Способ очистки внутренней поверхности трубопровода и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК B08B9/04 

Изобретение относится к водоснабжению и водоотведению, в частности к очистке трубопроводов от различного рода отложений. Может быть использовано в строительстве, металлургии, химической и других отраслях народного хозяйства.

Цель изобретения - повышение качества очистки за счет увеличения ударной силы воздушной и водяной струй на отложения в трубопроводе, а также упрощение конструкции устройства для реализации этого способа.

На фиг. 1 изображена гидравлическая схема устройства для очистки внутренней поверхности трубопровода; на фиг. 2 - продольный разрез гидропневмораспределителя; на фиг, 3 - схема гидропневмовытегнителя.

Устройство состоит из гидродинамического насадка 1, рукава высокого давления

2, гидропневмовытеснителя 3, пожарного гидранта 4, компрессорной станции 5, сапуна 6, сапуна 7, пружины 8, гидропневмораспределителя 9. магистрали подачи сжатого воздуха 10 в верхний зарядный ресивер, магистраль подачи и отвода сжатого воздуха 11 в пневматическую часть гидропневмовытеснителя, магистрали подачи рабочего агента 12, нижнего ресивера 13, верхнего ресивера 14. предохранительного клапана 15. Гидропневмораспредели- тель состоит из корпуса 16. золотника 17, кольцевых каналов 18, 19. 20, калиброванного отверстия 21, отвода 22 в рукав высокого давления 2. Гидропневмовытеснитель состоит из верхнего зарядного ресивера 23. нижнего ресивера 24, эластичной мембрань- 25.

ОС

KJ

о о о о

(А

Устройство работает следующим образом,

Золотник 17 гидропневмораспредели- теля 9 находится в нижнем положении (по схеме - в правом). При подаче сжатого воз- духа от компрессорной станции высокого давления 5 по каналу 18 золотника 17 и магистрали подачи сжатого воздуха 11 заполняется пневматическая часть 23 гидро- пневмовытеснителя 3. Одновременно по магистрали подачи сжатого воздуха 10 в верхний зарядный ресивер 14 поступает воздух, заполняя его, дренирует через калиброванное отверстие 21 в золотнике 17, наполняет нижний ресивер 13. Подвод воды от пожарного гидранат 4 отсечен и канал 20 золотника 17 находится в закрытом положении. После уравновешивания давления в обоих ресиверах и достижения давления срабатывания предохранительного клапана 15 воздух вырывается из верхнего ресивера 14 через сапун 7 в атмосферу, в результате чего возникает разность давлений в нижнем ресивере 13 и верхнем ресивере 14. Золотник 17 страгивается с места и перемещается Ё верхнее положение (по схеме слева). При этом происходит перераспределение потоков. По магистрали подачи сжатого воздуха .1.1 воздух устремляется из пневматической части 23 гидропневмовытеснителя 3 и по каналу 18 через сапун 6-е атмосферу. От компрессорной станции высокого давления 5 через рукав высокого давления и канал 19 в золотнике 17 воздух попадает в рукав высокого давления 2 и истекает из гидродина- мического насадка 1, а подвод воды от пожарного гидранта 4 через какал 20 золотника 17 попадает по магистрали рабочего агента 12 в гидравлическую часть 24 гидро- пневмовытеснителя 3. Таким образом, про- исходит зарядка рабочим агентом пнеимогидровытёснителя 3. После того, как предохранительный клапан 15 сбросил давление воздуха из ресивера 14 до заданного, клапан 15 закрывается. Происходит по ма- гистрали подачи сжатого воздуха 10 наполнение воздухом верхнего ресивера 14, Под действием сил упругости пружины 8, которая расположена в ресивере 14, и давления, подаваемого в ресивер 14, золотник 17 пе- ремещается в нижнее положение (по схеме - вправо). При этом подвод воды от пожарного гидранта 4 отсекается. Канал 20 закрыт. Воздух от компрессорной станции высокого давления 5 попадает через канал 18 по магистрали подачи сжатого воздуха 11 в пневматическую часть 23 гидропневмовы- теснителя 3, накапливая потенциальную энергию сжатого воздух, одновременно воздействуя через эластичную мембрану 25

на жидкость, находящуюся в гидравлической камере 24 гидропневмовытеснителя 3, Потенциальная энергия сжатого воздуха переходит в кинетическую энергию этой жидкости, после чего жидкость устремляется через канал 19 магистраль подачи рабочего агента 12 к гидродинамическому насадку 1, из сопел которого с силой воздействует на отложения в очищаемом трубопроводе. После разрядки пневмогидровытеснителя 3 происходит открытие предохранительного клапана 15, воздух истекает в атмосферу через сапун 7, и цикл повторяется снова.

Когда по рукаву высокого давления, площадь поперечного сечения которого S, со скоростью V движется водяная пробка плотностью /эй, дойдя до гидродинамического насадка в момент достижения-скорость воды V, кинетическая энергия была

pV2

, вода частично останавливается соплом и часть ее выдавливается через отверстие насадка. Кинетическая энергия текущей жидкости при этом будет израсходована на сжатие жидкости рядов с гидродинамическим насадком. Область сжатия распространяется навстречу текущей жидкости со скоростью С упругой (звуковой) волны. Те точки жидкости, до которых она дошла частично останавливаются. В первом приближении пренебрегаем массой потерь жидкости через сопла. Тогда за небольшое (0,01 с) время т гидродинамическим насадком будет остановлен объем жидкости V С т S. Этот объем, двигавшийся до остановки, обладал импульсом Amv p Vv или С -т- 5-у,где А т-изменение массы объема.

Сила, действующая на гидродинамический насадок со стороны жидкости равна передаваемому насадку импульсу, деленному на время т.

.

Давление жидкости на насадок Д р --q-

g 4 таким образом р -р vc. Именно

на эту величину повышается давление в текущей по рукаву высокого давления жидкости, если мгновенно возле насадка ее скорость уменьшится до нуля. Но так как за порцией воды движется порция сжатого воздуха, то скорость снова выравнивается и после пульсара (повышение скорости истечения) скорость V const. Описанный выше цикл показан на графике (см. фиг. 4)4/5 Изобретение проверено в лабораторных условиях путем проведения ряда стендовых испытаний на моделирующей установке, представляющей собой участок стального трубопровода постоянного сечения диаметром 600 мм и общей длиной 15 м. Цель исследований заключалась в опре- делении силы реакции струй, выходящих и гидродинамического насадка (определение реактивной силы тяги) для определения скорости прохождения гидродинамического насадка внутри трубопровода. Это является холостым ходом. 15м трубопровода устройство проходит за 1.5 с, Следовательно, линейная скорость прохождения гидродинамического насадка составит 10 м/с.

Исследования по определению эффек- тивности очистки проводились в производ- ственных условиях. В качестве исследуемого трубопровода использовался неэксплуатируемый участок ливневой канализации диаметром 400 м длиной 30 м. с находящимися в полости трубопровода илистыми отложениями, при степени зарастания трубы 85%. Для очистки трубы использовалось заявляемое устройство. От пожарного гидранта к узлу вводы воды в устройстве подается вода с расходом 10-15 л/с и напором 40-60 м. После прохождения порции воды через устройство напор возрастал до 900 м, а расход становился равным 2,5 л, т.е. величине объема гидравлической части гидропневмовытеснмтеля. Исследования показали, что эффективный вынос загрязнений из трубопровода наблюдается в случае поддержания частоты чередования подачи воздуха и воды в интервале от 0,8 до 1 гц. Наиболее высокий удельный выкос отложений из трубопровода наблюдался

при скоростях газового потока 313 м/с и потока воды 80 м/с.

Формула изобретения Способ очистки внутренней поверхности трубопровода, заключающийся в прокачке через трубопровод порции жидкости, чередующейся с порцией газа, отличаю- щ и и с я тем, что порцию жидкости подают со скоростью, не меньшей «SO м/с, а порцию газа - со скоростью, не меньшей 313 м/с, причем порция жидкости воздействует на отложения с силой коммулятивной струи.

2,-Устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода, содержащее магистраль подачи моющей жидкости, магистраль подачи сжатого газа, связанный с ней пневмогидровытеснитель, отличающееся тем, что оно снабжено насадком и гидропневмораспределителем, выполненным в виде цилиндра с расположенными на его торцах верхней и нижней газонакопительными емкостями-ресиверами и вдоль его полости золотником с осевым калиброванным отверстием для подачи сжатого воздуха из верхнего ресивера, связанного с магистралью подачи сжатого воздуха, в нижний ресивер, причем золотник имеет на боковой поверхности кольцевые проточки, а цилиндр снабжен отверстиями, сообщающимися с кольцевыми проточками для подачисжатоговоздухавпневмогидровытеснитель и в верхний ресивер, а также сброса части его в атмосферу и обеспечения поочередной подачи от гидро- пневмораспределителя к очистному насадку порций жидкости и газа.

Использование: в области водоснабжения и водоотведения для очистки полости труб в разных отраслях промышленности. Способ заключается в поочередной подаче порций жидкости со скоростью не менее 80 м/сек. и порций газа со скоростью не меньше 313 м/сек. Устройство снабжено насадком vi гидропневмораспределителем, выполненным в виде цилиндра. На его торцах расположены верхняя и нижняя горизонтальные емкости-ресиверы, А вдоль его полости размещен золотник с осевым комбинированным отверстием для подачи сжатого воздуха из верхнего ресивера. .Последний связан с магистралью подачи сжатого воздуха в нижний ресивер. Причем золотник имеет на боковой поверхности кольцевые проточки. Цилиндр также снабжен отверстиями, сообщающимися с кольцевыми проточками для подачи сжатого воздуха в пневмогидровытеснитель и в верхней ресивер и сброса части его в атмосферу, а также обеспечения поочередной подачи от гидропневмораспределителя к очистному насадку порций жидкости и газа. 2с.п. ф-лы, 3 ил.

18

W

чУУчЧххУх чхУЧУЧЧ.УЧХуЧ. Ч.у

У//;

ХхЧ ту Лу.. г гЛтС ОС

у//уЛ//М ////

21 17 21 W Фиг. Z

о

1829969

ФиеЗ