Пристрій для очистки внутрішньої поверхні трубопроводів

Винахід відноситься до пристроїв для очистки порожнистих об'єктів, а саме до пристроїв для очистки внутрішньої поверхні трубопроводів. Відомий пристрій того ж призначення, який містить в собі корпус, що має в середині турбінку, пов'язану з очисними елементами [1]. Складна конструкція цього пристрою робить його досить ненадійним при експлуатації. Відомий також інший пристрій для очистки внутрішньої поверхні трубопроводів, який включає корпус з співвісно розташованими на ньому очисними дисками та опорними дисками, що створюють центруючий апарат [2]. Цей винахід має недоліки, пов'язані з неякісним центруванням виробу, оскільки невирішена задача вибору параметрів центруючого апарату та очисних дисків, зокрема товщини опорних та очисних дисків, відстані між ними, ширини вільної від затиску частини цих дисків. Задачею даного винаходу є створення удосконаленого пристрою для очистки внутрішньої поверхні трубопроводів, який включає наведені ознаки прототипу і на відміну від нього передбачає, що параметри центруючого апарату пропорційні вазі пристрою на один елемент цього апарату, що покращує центрування пристрою під час його руху в трубопроводі. Більш конкретно це удосконалення визначається співвідношенням: (0,05-0,07) ×s×B=G/n, де s - товщина опорного диску, В - ширина вільної від затиску частини цього диску, n - кількість цих дисків, G - вага пристрою. Для забезпечення необхідної гнучкості очисних дисків і опорних якостей відповідних дисків товщини опорних і очисних дисків відносяться між собою як (1,55 -1,7) : 1, а ширини вільної від затиску частини цих дисків визначаються із співвідношення k1 × D, де k1 - коефіцієнт пропорційності, який дорівнює 0,13 - 0,15 для очисних дисків та 0,12 - 0,14 для опорних дисків, a D - зовнішні діаметри відповідно очисних або опорних дисків. Крім того, для забезпечення гарантованого складання дисків при проходженні пристроєм перешкод мінімальної відстані між дисками L визначаються із співвідношення L= k2×B×s, де k2 - коефіцієнт пропорційності, який дорівнює 0,023 - 0,025 для зазору між очисними дисками і 0,007 - 0,009 для зазору між опорним і очисним дисками, В - ширини вільної від затиску частини відповідних з цих дисків, s - товщини відповідних з цих дисків. Розмірності лінійних параметрів дани в мм, вага - в кг. Сутність винаходу пояснюється кресленнями: фіг. 1 - схематичне зображення пристрою, фіг.2 - блок дисків. Пристрій має корпус 1, на якому співвісно розташовані очисні диски 2 та опорні 3, між ними знаходяться дистанційні кільця 4. В передній частині пристрій має амортизатор 5, ззаду - днище 6. Блок дисків стягнутий шпильками 7. Диски 2 та 3 виготовлені з еластичного матеріалу, наприклад, поліуретану. Зовнішний діаметр очисних дисків 2 відповідає зовнішньому діаметру трубопровода, який чистять. Вони призначені для зняття забруднень з внутрішньої поверхні труби і створення герметичного ущільнення між корпусом 1 і трубою. Опорні диски 3 послуговують для центрування пристрою в трубі під час його руху і мають зовнішній діаметр, який відповідає внутрішньому діаметру трубопровода. Окрім наведеного діаметру дисків 3 параметри центруючого апарату пристрою в основному визначаються товщиною s цих дисків і їх кількістю. Ці параметри вираховуються із вищенаведенного співвідношення, яке пов'язує їх з вагою пристрою та вибраною шириною В частини цих дисків, вільної від затиску кільцями 4. Це співвідношення базується на тому, що здатність опорних дисків приймати вагу пристрою залежить від їх товщини s, ширини В та кількості цих дисків. При цьому наведеній коефіцієнт 0,05 - 0,07, як і наступні числові показники, встановлен експериментальне. Вони подані у вигляді діапазону значень, оскільки при виготовлені корпуса та інших елементів пристрою можлива відсутність матеріалів необхідних сортаментів та розмірів. Вихід за діапазон цього коефіцієнта погіршує центруючі функції опорних дисків. Так, перебільшення діапазону на 0,01 призводить до підвищення зминання або згинання дисків в межах 6 - 8%, що погіршує центрування пристрою. З іншого боку, вибір цього показника нижче діапазону на 0,01 підвищує жорсткість опорних дисків приблизно на 10%, що погіршує їх здатність долати вузькі місця трубопроводів. Товщина очисних дисків в 1,55 - 1,7 рази менше товщини опорних дисків. Одночасно ширини Воп та Воч частини дисків 2 та 3, вільної від затиску кільцями 4, визначаються як k1D, де k1 - коефіцієнт пропорційності, D - зовнішний діаметр очисних або опорних дисків. Для очисних дисків k1 дорівнює 0,13 - 0,15, а для опорних - 0,12 - 0,14. Два вищенаведених співвідношення забезпечують необхідні гнучкість дисків 2 та опорну жорсткість дисків 3. Дійсно, очисні диски 2 повинні бути достатньо гнучкими, щоб забезпечити необхідне ущіль нення між корпусом та трубопроводом, і одночасно достатньо жорсткими, щоб забезпечити необхідну очистку труби від відкладень. Крім того, надмірна жорсткість цих дисків не дозволить їм передати вагу пристрою опорним дискам, що приведе до прискорення зносу перших дисків. Що до опорних дисків, то їх необхідна жорсткість додатково визначається вибором ширини В 1. Проведені експерименти показали, що відхилення вже на 0,1 від діапазону значень будь якого із наведених коефіцієнтів погіршує на 8 - 10% означені якості дисків. Для надійної експлуатації пристрою має також значення вибір зазорів між всіма даними дисками. Це забезпечується вибором мінімальних відстаней між дисками, які пропорційні параметрам цих дисків. Таким чином, ці відстані дорівнюють k2×B×s, де k2 - коефіцієнт пропорційності, В - ширини вільної від затиску частини відповідних з цих дисків, a s - їх товщини. Для очисних дисків k2 дорівнює 0,023 - 0,025, а для опорних дисків 0,007 0,009. Це забезпечує гарантоване згинання дисків при проходженні вузьких місць трубопроводів. Встановлено, що зниження значень означених діапазонів коефіцієнтів навіть на 0,001 знижує можливість пристрою долати перешкоди, а значне перевищення діапазонів знижує ущільніючу здатність дисків. Реалізація вищенаведених співвідношень показана на прикладі розрахунку параметрів дисків пристрою для очистки внутрішньої поверхні трубопроводів Dy= 1200 мм. Вага пристрою з металевим корпусом дорівнює 1000 кг. Прийнято: зовнішній діаметр дисків очисних 1220 мм, опорних - 1180 мм, кількість опорних дисків n = 2. Ширина опорних дисків вільна від затиску Воп 0,13 × 1180 = 153 мм. Аналогічна ширина очисних дисків Воч = 0,14 × 1220 = 170,8 мм. Товщина опорних дисків дорівнює Soп = G/n : 0,065 × Воп = 50,2 мм. Товщина очисних дисків Sоч = Soп : 1,6 = =31,3 мм. Мінімальна відстань між опорним та очисним дисками L1 = 0,008×Воп × Sоп = 0,008*153*50,2 = =61,4 мм. Мінімальна відстань між очисними дисками L2 = 0,024 × Воч × Sоч = 0,024 × 170,8 × 31,3 = =128,3 мм Діаметр дістанційного кільця 4, наприклад, в залежності від діаметру опорного кільця, дорівнює Dдіст. = Dоп - 2Воп = 1180 - 2×153 = 874 мм. Всі розраховані параметри конструктивно округляються. Використовується пристрій таким чином. При вводі його в трубопровід очисні диски 2 згинаються так, що створюють герметичне ущільнення із стінкою труби. При цьому вагу пристрою приймають опорні диски 3, що не дає пристрою просідати під власною вагою. Пристрій рухається в трубопроводі разом з потоком продукта, що перекачується. При цьому диски 2 очищають стінки труби від рідких, дисперсійних та твердих забруднень. Опорні диски З здійснюють центрування пристрою, що забезпечує необхідне ущільнення дисків 2 з трубою під час очистки труби від відкладень, а також необхідне підтримання оптимального перепаду тиску. При проходженні вузьких місць трубопровода диски 2 та 3 складаються в мірі, достатній для подолання пристроєм цих перешкод. Пристрій може знайти застосування в газовій та нафтовій промисловості як для періодичної очистки трубопроводів, так і для старанної очистки перед запуском в них діагностичних снарядів. Фіг. 1 Фіг. 2 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03