Патент на изобретение №2292965

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОЛОСТИ ТРУБОПРОВОДА

(57) Реферат:

Изобретение относится к устройствам для очистки полых изделий, например трубопроводов, изнутри с помощью движущихся приспособлений и удаления отложений из полости трубопроводов и обеспечивает повышение производительности за счет увеличения количества оборотов вала в единицу времени без увеличения расхода рабочего агента, а также обеспечивает упрощение конструкции, повышение долговечности, ремонтопригодности, расширение технологических функций. Устройство состоит из наконечника с режущими кромками, установленного на валу, который имеет лопасти, а также корпус, реактивную, турбинную, напорную камеры и патрубок для подачи рабочего агента. Турбинная камера выполнена в виде полого цилиндра, установленного внутри напорной камеры, и имеет отверстия на боковой стенке для направленной подачи рабочего агента на лопасти и вращения вала. При этом лопасти расположены вдоль оси вала под углом к воображаемой плоскости, в которой лежит ось вала, в пределе от 0° до 90°. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

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, смотри описание к авторскому свидетельству СССР №1484392, кл. В 08 В 9/04, 1967 г., содержащее полый 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. В 08 В 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 и 5, 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 торцевую 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 выполнен 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 торцевую 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 отложений. 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 принято за ближайший аналог-прототип, см. изобретение СССР а.с. №1768336 В 08 В 9/14.

Основным недостатком 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.

Задачей изобретения является повышение производительности и надежности работы устройства.

Технический результат – увеличение количества оборотов вала в единицу времени без увеличения расхода рабочего агента. Упрощение конструкции и повышение ее долговечности, ремонтопригодности, расширение технологических функций.

Это достигнуто новыми техническими решениями, находящимися в причинно-следственной связи с техническим результатом.

Сущность заявленного изобретения выражается в совокупности нижеследующих признаков:

– турбинная камера выполнена в виде полого цилиндра, установленного внутри напорной камеры, и имеет отверстие на боковой стенке для направленной подачи рабочего агента на лопасти и вращения вала;

– лопасти расположены вдоль вала под углом к воображаемой плоскости, в которой лежит ось вала, в пределах от 0° до 90°;

– напорная камера навинчена на фланец турбинной камеры с образованием полости между турбинной камерой и напорной камерой для прохода рабочего агента;

– фланец турбинной камеры имеет отверстие для прохода рабочего агента в реактивную камеру;

– реактивная камера навинчена на фланец турбинной камеры.

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 “изобретательский уровень”.

На фиг.1 изображен общий вид предлагаемого устройства схематично в продольном разрезе. На фиг.2 – вид по стрелке А. На фиг.3 – вид по Б-Б на вал с выполненными на нем лопастями 11, по отношению к воображаемой плоскости 18 под углом .

Предложенное устройство состоит из следующих основных узлов и деталей: корпуса 1 с реактивной камерой 2 и реактивными задними соплами 3, турбинной камерой 4 с боковой стенкой 5 и фланцем 6, в стенке 5 имеются отверстия 7 для направленной подачи рабочего агента на лопасти 11 и в реактивную камеру 2 корпуса 1. Турбинная камера выполнена в виде полого цилиндра и установлена внутри напорной камеры. Напорная камера 12 навинчена на фланец турбинной камеры с образованием полости 17 для рабочего агента.

Устройство содержит вал 8, на переднюю часть которого установлен наконечник 9 с режущими кромками 10, на валу 8 в турбинной камере 4 размещены лопасти 11, выполненные на валу вдоль его оси вращения.

Лопасти 11 могут быть выполнены по отношению к воображаемой плоскости 18, в которой лежит ось вращения вала 8 под углом , в пределах от 0° до 90°.

На торец напорной камеры 12 навинчен штуцер (не показан) на резьбу патрубка 13 для соединения со шлангом (не показан) подачи рабочего агента.

Наконечник 9 выполнен в виде сменной навинтной головки. В зависимости от характера, состояния и содержания отложений в полости и на внутренней поверхности трубопровода может быть установлен соответствующий наконечник.

Для выполнения работ по очистке внутренней полости трубопровода устройство при помощи штуцера (не показан) навинчиваемого на резьбу патрубка 3 соединяют со шлангом подачи рабочего агента, например воды.

Устройство работает следующим образом.

Рабочий агент (вода, воздух, пар и т.п.) под давлением из патрубка поступает в напорную камеру 12, через отверстия 7 поступает в турбинную камеру 4 на лопасти 11, приводя во вращение вал 8 и соединенный с ним наконечник 9. Далее рабочий агент под давлением через отверстие 14 во фланце 6 поступает в реактивную камеру 2.

Реактивная камера 2 навинчена на фланец турбинной камеры без промежуточной детали, которая присутствует в аналогах по патенту РФ на полезную модель №21154 поз.2, по патенту РФ на полезную модель №43201 поз.5. Этим объясняется упрощение конструкции как технического результата.

Вытекая через реактивные сопла 3, рабочий агент создает реактивную тягу и продвигает устройство вперед.

При работе на малых давлениях рабочего агента для достижения необходимого количества оборотов вала в отверстие 14 устанавливают перегородку (не показано) с отверстием для выхода рабочего агента в реактивную камеру. Тогда устройство развивает необходимое количество оборотов при малых давлениях, этим объясняется расширение технологических функций устройства как технического результата, так как оно может производить необходимую работу как при малом, до 16 атм, так и при большом, до 200 атм, давлении рабочего агента.

При большой скорости вращения вала 8 и наконечника 9 все устройство приобретает центробежную силу и движется по спирали. Вращающийся наконечник 9 своими режущими кромками 10 разделяет твердые и плотные отложения, а истекающий с большей скоростью и под большим давлением из реактивных сопел рабочий агент размывает разрушенные отложения, которые реактивными струями отгоняются и транспортируются по очищаемой трубе. Так как в работе вал 8 получает значительно меньше продольно-осевых нагрузок, чем в прототипе, подшипник 15, втулка 16 изнашиваются значительно меньше. Этим объясняется повышение долговечности как технического результата. При выполнении профилактических, ремонтных или других сборочно-разборочных работ через отверстие 14 вынимают вал 8 с лопастями, в том случае, если производится работа без дополнительной перегородки (не показана), устанавливаемой в отверстие 14.

В сравнении с аналогичными устройствами для очистки трубопроводов заявленное устройство не имеет “капризных” золотников с их реверсивностью для осуществления возвратно-поступательного 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 сильно забитых, продолжительное время не используемых и заросших канализаций.

На заявленное устройство изготовлены рабочие чертежи, изготовлен и испытан опытный образец. Испытания показали высокую эффективность на очистке длительно бездействующих канализационных трубопроводов. Обороты вала при прежнем расходе рабочего агента, а также производительность увеличилась на 25-30%.

Устройство работает в широком диапазоне давлений от 6 до 200 атм.

Формула изобретения

1. Устройство для очистки внутренней полости трубопровода, содержащее наконечник с режущими кромками, установленный на валу, который имеет лопасти, а также корпус, реактивную, турбинную, напорную камеры и патрубок для подачи рабочего агента, отличающееся тем, что турбинная камера выполнена в виде полого цилиндра, установленного внутри напорной камеры, и имеет отверстия на боковой стенке для направленной подачи рабочего агента на лопасти и вращение вала, при этом лопасти расположены вдоль оси вала под углом к воображаемой плоскости, в которой лежит ось вала, в пределе от 0 до 90°.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что напорная камера закреплена, например навинчена, на фланец турбинной камеры с образованием полости для рабочего агента.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фланец турбинной камеры выполнен с отверстием для прохода рабочего агента в реактивную камеру.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что реактивная камера закреплена, например навинчена, на фланце турбинной камеры.

РИСУНКИ