Пристрій для очищення внутрішньої поверхні труби від забруднень

1. Пристрій для очищення внутрішньої поверхні труби від забруднень, що містить джерело миючої рідини, робочий орган з внутрішнім каналом і соплом, приєднаний до магістралі подачі миючої рідини, який відрізняється тим, що робочий орган виконаний у вигляді вісесиметричного гідродинамічного випромінювача, що містить корпус і обтічник, які створюють кругове щілисте сопло, кільцевий насадок і штуцер, причому корпус має кільцеву проточку і східчасту перешкоду, а кругове щілисте сопло виконане у вигляді співвісних дисків, встановлених на штуцері. C2 2 (19) 1 3 метричного гідродинамічного випромінювача [4], що містить корпус і обтічник, які створюють кругове щілисте сопло, кільцевий насадок і штуцер, причому корпус має кільцеву проточку і східчасту перешкоду, а кругове щілисте сопло виконане у вигляді співвісних дисків, встановлених на штуцері, різниця між внутрішнім радіусом труби і зовнішнім радіусом корпусу гідродинамічного випромінювача складає (0,5...3,0) ширини кільцевої проточки, а ширина східчастої перешкоди складає (4,0...6,0) ширини щілини кругового сопла, труба, що очищається, встановлена в струбцині усередині двох герметичних циліндрових кришок, внутрішній діаметр яких рівний внутрішньому діаметру труби, при цьому днище першої кришки містить ущільнюючі кільця для протягування дюритового шланга з миючою рідиною, а днище другої кришки містить ущільнюючі кільця для протягування тросом лебідки робочого органу, у верхній частині бічної стінки першої кришки встановлений манометр для вимірювання надмірного статичного тиску усередині труби, а в нижній частині встановлений патрубок з вентилем для зливу рідини із забрудненнями на регенерацію, у верхній частині бічної стінки другої кришки встановлений патрубок з вентилем, приєднаний до магістралі виходу миючої рідини в процесі очищення труби. На Фіг.1 усередині труби 21, що очищається, зображений робочий орган пристрою, виконаний у вигляді вісесиметричного гідродинамічного "випромінювача [4] з пульсуючою кавітаційною областю, що утворюється між соплом і східчастою перешкодою [5]. Випромінювач містить: корпус 22 з кільцевою проточкою і східчастою перешкодою 25, обтічник 27 з кільцевим насадком 26, штуцер 23 для підведення миючої рідини, контргайку 24. Включення в конструкцію гідродинамічного випромінювача кільцевого насадка 26 забезпечує генерацію інтенсивних акустичних коливань при розміщенні випромінювача у внутрішніх порожнинах об'ємів, сумірних з діаметром кругового щілистого сопла [4]. Регулювання ширини а щілині кругового сопла виконується шляхом переміщення корпусу 22 по штуцеру 23 з подальшою фіксацією корпусу 22 контргайкою 24. На Фіг.2 представлено запропонований пристрій для очищення труби. Пристрій для очищення внутрішньої поверхні труби від забруднень містить трубу 1, що очищається, встановлену в струбцині 2 усередині двох герметичних циліндрових кришок 3 і 15. Джерелом миючої рідини служить ємність 12 з фільтром 13 для очищення забрудненої рідини, яка виходить з магістралі 14. Гідродинамічний випромінювач 6 встановлений в центруючій каретці 7 і приєднаний до магістралі подачі миючої рідини, яка містить насос 11 з регульованою витратою, манометр 10 для контролю тиску нагнітання рідини у випромінювач 6, дюритовий шланг 9 (або гнучка металева труба). Для переміщення робочого органу уздовж труби 1, що очищається, використовується лебідка 20 з'єднана тросом 19 з випромінювачем 6. Ущільнюючі кільця 18 служать для герметизації кришок 3 і 15 при їх установці на торцях труби, а також при протягуванні дюритового шланга 9 в 92701 4 днищі кришки 3 і троса 19 в днищі кришки 15. Як кільця 18 використовують кільця високоефективної продукції ущільнювачів ГРАФЛЕКС, призначеної для використовування в широкому діапазоні тиску і температур [6]. У верхній частині бічної стінки кришки 3 встановлений манометр 8 для вимірювання надмірного статичного тиску усередині труби, а в нижній частині встановлений патрубок 5 з вентилем 4 для зливу рідини із забрудненнями на регенерацію. У верхній частині бічної стінки кришки 15 встановлений патрубок 17 з вентилем 16, приєднаний до магістралі 14 виходу миючої рідини в процесі очищення труби. З урахуванням можливих агресивних властивостей миючої рідини гідродинамічний випромінювач 6 і центруюча каретка 7 виготовляються з нержавіючої сталі, наприклад, Х18Н10Т. Забезпечення пристрою електроенергією й захист здійснюються за допомогою блоку електроустаткування й автоматики. Пристрій для очищення внутрішньої поверхні труби від забруднень працює таким чином. Перед початком очищення усередині циліндрової кришки 3 в центруючій каретці 7 встановлюється гідродинамічний випромінювач 6, заздалегідь приєднаний до дюритового шланга 9 (Фіг.2). Кінець троса 19 від лебідки 20, пропущений через трубу 1, що очищається, кріплять до гвинта штуцера23 випромінювача (Фіг.1). Після чого трубу 1, що очищається (Фіг.2), встановлюють в струбцині 2 усередині герметичних циліндрових кришок 3 і 15. При закритому вентилі 4 і відкритому вентилі 16 включається насос 11, і миюча рідина з ємності 12 по дюритовому шлангу 9 через сопло випромінювача 6 поступає у внутрішню порожнину труби 1. Заповнення труби 1 миючою рідиною супроводжується витісненням повітря через патрубок 17 і вентиль 16. У момент початку виходу миючої рідини з магістралі 14 в ємність 12 за рахунок зміни витрати насоса 11 і регулювання вентиля 16 встановлюється оптимальний режим роботи гідродинамічного випромінювача 6 при заданому надмірному статичному тиску усередині труби 1. При досягненні оптимального режиму роботи випромінювача 6, який контролюється манометрами 8 і 10, починається процес очищення внутрішньої поверхні труби 1 від забруднень. У цей момент включається електродвигун лебідки 20 і гідродинамічний випромінювач 6 починає з малою швидкістю переміщатися по осі труби 1. Швидкість переміщення випромінювача 6 уздовж труби, що очищається, залежно від ступеня адгезії забруднень до металевої поверхні труби, вибирається в діапазоні (0,01...5,0)мм/с. Переміщення випромінювача 6 з такою швидкістю сприяє рівномірній обробці внутрішньої поверхні труби 1 в зоні дії максимального кавітаційного ефекту і розвиненої турбулентності миючої рідини. По закінченні циклу технологічної обробки, у момент досягнення випромінювачем 6 крайнього торцевого перетину труби 1, автоматично відключаються електродвигун лебідки 20 і насос 11. Відкривається вентиль 4 і миюча рідина із забрудненнями з внутрішньої порожнини труби через патрубок 5 поступає в окрему ємність на регене 5 рацію. Пристрій демонтується, та очищена труба 1, при розтиснутій струбцині 2, виймається з циліндрових кришок 3 і 15. Пропоноване технічне рішення дозволяє створити принципово новий пристрій, робочий орган якого реалізує науково-обґрунтований спосіб очищення металевих поверхонь виробів, затоплених в миючій рідині. Цей спосіб включає такі фізичні процеси, як інтенсивні акустичні хвилі і розвинена кавітація в режимі надмірного статичного тиску, а також направлені до поверхні виробів, що очищається, турбулентні потоки миючої рідини [7-10]. Робочим органом пристрою, що заявляється, є вісесиметричний гідродинамічний випромінювач [4], в якому відсутні вібраційні елементи конструкції, що обумовлює довготривалий термін його служби. Поза східчастою перешкодою (Фіг.1) випромінювач [4] створює широку зону дії розвиненої кавітації і турбулентності в площині, яка перпендикулярна осі випромінювача. Це дозволяє підвищити ефективність процесу очищення внутрішньої поверхні труб великого діаметру (40...1000мм). Радіус rс кругового сопла випромінювача (Фіг.1) вибирається відповідно співвідношенням, що заявляються: різниця між внутрішнім радіусом r1 труби 21 і зовнішнім радіусом r2 корпусу 22 складає (0,5...3,0) ширини s1 кільцевої проточки, а ширина s2 східчастої перешкоди 25 складає (4,0...6,0) ширини а щілини сопла. Зона розвиненої кавітації випромінювача [4], вона ж зона звукоутворення, є областю, розміри якої складають (0,5...3,0) ширини s1 кільцевої проточки, якщо ширина s2 східчастої перешкоди 5 складає (4,0...6,0) ширини а щілини сопла. Тому геометричні параметри, що заявляються, труби 21 та гідродинамічного випромінювача [4] дозволяють формувати поблизу пристінної області труби, що очищається, зону дії максимального кавітаційного ефекту і розвиненої турбулентності миючої рідини. Гідродинамічний випромінювач [4] здатний генерувати в зоні очищення інтенсивні акустичні хвилі в широкому частотному діапазоні: від 0,3кГц до 35кГц [5]. Відомо [5, 7, 8], що, підвищуючи гідростатичний тиск в певних межах, можна регулювати ерозійну активність кавітаційної області акустичних випромінювачів. Таким чином, ультразвукові установки і пристрої, що працюють в режимі надмірного статичного тиску, дозволяють видаляти будь-які забруднення, кавітаційна міцність яких нижча міцності матеріалу виробу, що очищається. Проведені раніше експериментальні дослідження вісесиметричних гідродинамічних випромінювачів з пульсуючою кавітаційною областю, що утворюється між соплом і східчастою перешкодою, показали, що в діапазоні надмірного статичного тиску від 0,01МПа до 0,25МПа, за рахунок підбору оптимальної швидкості струменя на виході з кругового щілистого сопла (20...70м/с), можна підвищити інтенсивність акустичного поля в зоні очищення з 2 до 12Вт/см2 [9]. Випробування дослідного зразку пристрою, який заявляється, показали, що очищення внутрішніх поверхонь труб від складних асфальтосмолистих забруднень за допомогою гідродинамічного випромінювача [4] дозволяє одержати високу 92701 6 якість очищення: залишок забруднень на поверхнях виробів не перевищує 0,01мг/см2. В той же час, для прототипу [2], що використовує спосіб очищення струменями миючої рідини в повітряному середовищі, якість очищення низька: залишок забруднень на поверхнях виробів складає 0,25мг/см2. При цьому тривалість процесу очищення за допомогою гідродинамічного випромінювача в 4...5 разів менше, ніж при використовуванні прототипу [2], що містить робочий орган з циліндровими соплами [3, 8]. Таким чином, з вищевикладеного випливає, що заявлений пристрій забезпечує досягнення технічного результату, що полягає в підвищенні якості й скороченні тривалості процесу очищення внутрішніх поверхонь труб від забруднень із високим ступенем адгезії до металевої поверхні. Розроблений пристрій можна рекомендувати для очищення внутрішніх поверхонь труб великого діаметру від різного виду технологічних і експлуатаційних забруднень. Джерела інформації: 1. Авторское свидетельство СССР №1207539, МПК В08В9/04, 1986. Устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода / Поляков В.Η. // Бюл. №4. 2. Патент России №2214874, МПК В08В9/053, 2003. Способ очистки внутренней поверхности трубы от загрязнений "Торнадо" и устройство для его осуществления / Полужевцев Ю.М., Косырев Α.Α., Корсуков А.В. // Бюл. №19. 3. Дащенко О.Ф. Роторна машина для очищення прецизійних деталей з використанням гідродинамічних випромінювачів / О.Ф. Дащенко, О.В. Сухарьков, А.О. Сухарьков // Машинознавство. 2004. - №2(80). - С.32-35. 4. Авторское свидетельство СССР №1151329, МПК В06В1/20, 1985. Жидкоструйный излучатель / Кортнев А.В., Сухарьков О.В. // Бюл. №15. 5. Ультразвук: Маленькая энциклопедия / [науч. ред. Голямина И.П.]. - М.: Советская энциклопедия, 1979. - 400с. 6. Авдеев В.В. Новое поколение высокоэффективных уплотнений: опыт применения в нефтехимии и арматуростроении. - 2006 // web: http://www.umchimtek.ru/publications/publicationsherm_85.html. 7. Основы физики и техники ультразвука / [ред. Б.А. Агранат]. - М.: Высшая школа, 1987. 352с. 8. Дудзинский Ю.М. Очистка прецизионных деталей машин в мощных акустических полях / Ю.М. Дудзинский, А.О. Сухарьков, О.В. Сухарьков // Прогрессивные технологии и системы машиностроения: Междунар. сб. научных трудов. - Донецк: Дон НТУ, 2003. - Вып. 25. - С.123-127. 9. Дудзинский Ю.М. Энергетика прямоточного гидродинамического излучателя в условиях гидростатического давления / Ю.М. Дудзинский, О.В. Сухарьков, Н.В. Маничева // Акуст. вісник. - 2004. 7, №1. - С.44-49. 10. Дудзинский Ю.М. Очистка цилиндрических отверстий в поле коротких акустических импульсов / Ю.М. Дудзинский, О.В. Сухарьков // Акуст. вісник. - 2007. - 10, №1. - С.30-38. 7 Комп’ютерна верстка А. Рябко 92701 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601