Способ очистки внутренней поверхности трубопровода и устройство для его осуществления

 

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.

СО1ОЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

" 1

ПАТЕНТУ

l 00

М О

О

0 (21) 5020756/12 (22) 21.11.91 (46) 23.07.93. Бюл. M 27 (71) Малое предприятие "Пневмовзрыв" Макеевского инженерно-строительного института (72) С.С.Гончаров, Л.Г.Слез и Я.В.Щукин (73) Малое предприятие "Пневмовзрыв" (56) Авторское свидетельство СССР

М 1340831, кл. В.08 В 9/00, 1987. (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБОПРОВОДА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) 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 меньИзобретение 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 гидропневмовытеснителя, Устройство состоит из гидродинамического насадка 1, рукава высокого давления.ЯЦ,, 1829969 А3 (я)5 В 08 В 9/04

we 313 м/сек. Устройство снабжено насадком и гидропневмораспределителем, выполненным в виде цилиндра, На его торцах расположены верхняя и нижняя горизонтальные емкости-ресиверы. А вдоль его поласти 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, 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

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. Гидропневмораспределитель состоит из корпуса 16, золотника 17, кольцевых каналов 18, 19, 20, калиброванного отверстия 21, отвода 22 в рукав высокого давления 2. Гидропневмовытеснитель (А. 1 состоит иэ верхнего зарядного ресивера 23, нижнего ресивера 24, эластичной мембрань

25.

1829969

Устройство работает следующим образом.

Золотник 17 гидропневмораспределителя 9 находится в нижнем положении (по схеме — a правом). При подаче сжатого воздуха от компрессорной станции высокого давления 5 по каналу 18 золотника 17 и магистрали подачи сжатого воздуха 11 заполняется пневматическая часть 23 гидропневмовытеснителя 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 20

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 25 в верхнее положение (по схеме слева), При этом происходит перераспределение потоков. По магистрали подачи сжатого воздуха

11 воздух устремляется иэ пневматической части 23 гидропневмовытеснителя 3 и по каналу 18 через сапун 6 — в атмосферу, От компрессорной станции высокого давления

5 через рукав высокого давления и канал 19

s золотнике 17 воздух попадает в рукав высокого давления 2 и истекает из гидродина-. 35 мического насадка 1. а подвод воды от пожарного гидранта 4 через канал 20 золотника 17 попадает по магистрали рабочего агента 12 в гидравлическую часть 24 гидропневмовытеснителя 3. Таким образом, про- 40 исходит зарядка рабочим агентом пневмогидровытеснителя 3, После того, как предохранительный клапан t5 сбросил давление воздуха из ресивера 14 до заданного, клапан 15 закрывается. Происходит по ма- 45 гистрали подачи сжатого воздуха 10 наполнение воздухом верхнего pecwepa 14, Под действием сил упругости пружины 8, которая расположена в ресивере 14, и давления, подаваемого в ресивер 14, золотник 17 пе- 50 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 55

18 по магистрали подачи сжатого воздуха 11 в пневматическую часть 23 гидропневмовытеснителя 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 Ч движется водяная пробка плотностью р и, дойдя до гидродинамического насадка в момент достижения скорость воды V, кинетическая энергия была

„Чг —, 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 7 гидродинамическим насадком будет остановлен объем жидкости V = С т S. Этот объем, двигавшийся до остановки, обладал импульсом hmv =р Чч или

hmv-р С t S. ч, где Лгп — изменение массы объема.

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

Лв Ч т

AF

Давление жидкости на насадок Л p = — - ——, таким образом р =р vc. Именно

ЛаЧ

8 Ф 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 Ч - const. Описанный выше цикл показан на графике (см, фиг. 4) 4/5

Изобретение проверено в лабораторных условиях путем проведения ряда стен1829969 довых испытаний на моделирующей. установке, представляющей собой участок стального трубопровода постоянного сечения диаметром 600 мм и общей длиной 15 м. Цель исследований заключалась в определении силы реакции струй, выходящих и гидродинамического насадка (определение реактивной силы тяги) для определения скорости прохождения гидродинамического насадка внутри трубопровода. Это является

"холостым" ходом. 15 м трубопровода устройство проходит за 1,5 с. Следовательно, линейная скорость прохождения гидродинамического насадка составит 10 м/с.

Исследования по определению эффективности очистки проводились в производственных 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 эарастания 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 гидропневмовытеснителя. Исследования показали, что эффективный вынос загрязнений из трубойровода наблюдается в случае поддержания частоты чередования подачи воздуха и воды в интервале от 0,8. до 1 гц. Наиболее высокий удельный вынос отложений иэ трубопровода наблюдался при скоростях газового потока 313 м/с и потока воды 80 м/с.

Формула изобретения

5 Способ очистки внутренней поверхности трубопровода, заключающийся в прокачке через трубопровод порции жидкости, чередующейся с порцией газа, о т л и ч а юшийся тем, что порцию жидкости подают

10 со скоростью, не меньшей ч0 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

15 поверхности трубопровода, содержащее магистраль подачи моющей жидкости, магистраль подачи сжатого газа, связанный с ней пневмогидровытеснитель, о т л и ч а ющ е е с я тем, что оно снабжено насадком и

20 гидроп невмораспределителем, выполненным в виде цилиндра с расположенными на его торцах верхней и нижней газонакопительными емкостями-ресиверами и вдоль его полости золотником с осевым калибро25 ванным 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

30 цилиндр снабжен отверстиями, сообщающимися с кольцевыми проточками для подачи сжатого воздуха в пневмогидровытеснитель и в верхний ресивер, а также сброса части его в атмосферу и

35 обеспечения поочередной подачи от гидропневмораспределителя к очистному насадку порций жидкости и газа.

1829969

19 gg

Я1 77

Я2 1б

Фа Г Г

Составитель С.Гончаров

Техред М.Моргентал Корректор Н.Милюкова

Редактор

Заказ 2484 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35„Раушская наб 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". r. Ужгород. ул,Гагарина, 101