Устройство для очистки внутренней поверхности трубопроводов

 

Использование: очистка внутренней поверхности трубопровода от отложений. Сущность изобретения: устройство содержит корпус, дифференциальный поршень, рабочую камеру. В корпусе размещен ступенчатый шток со сквозным каналом, соединенным с источником сжатого воздуха. На штоке с возможностью перемещения размещен дифференциальный поршень, снабженный со стороны меньшего диаметра глухим осевым ступенчатым отверстием, куда входит шток. Причем меньшая ступень отверстия, его дно и торец штока образуют управляющую камеру, которая в исходном состоянии поршня сообщается каналом с торцевой поверхностью большего диаметра поршня. Большая ступень поршня и ступень штока образуют тормозную камеру, соединенную в исходном состоянии поршня каналом с каналом штока и далее с источником сжатого воздуха. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области коммунального хозяйства, химической, машиностроительной, металлургической промышленности и пр. Может быть использовано там, где имеются безнапорные трубопроводы, заросшие отложениями.

Известны устройства для очистки внутренней поверхности трубопроводов.

Устройство [1] работает на принципе выхлопа сжатого воздуха в окружающую среду. Устройство содержит цилиндрический корпус, в котором в средней части размещен подпружиненный дифференциальный поршень, большей частью закрывающий камеру управления, а меньшей рабочую камеру. Поршень имеет сквозной канал, который в обе стороны переходит в пустотелые перфорированные штоки с клапанами, закрывающими две рабочие камеры, одна из которых размещена за камерой управления.

Недостатком являются плохие условия выхлопа сжатого воздуха из камеры, где отверстие закрыто не только клапаном, но и штоком. Наличие пружины усложняет устройство. Наличие штоков предъявляет жесткие требования к изготовлению по соосности деталей. Все это снижает надежность и эффективность устройства.

Устройство [2] ближайший аналог, содержит корпус с рабочей камерой, расположенный в корпусе дифференциальный поршень с осевым отверстием для установки штока с полостью для прихода сжатого воздуха, управляющую камеру, сообщающуюся посредством канала с торцевой поверхностью поршня со стороны рабочей камеры и тормозную камеру.

Недостатком устройства является сложность подачи в него сжатого воздуха, плохие условия закрытия нагнетательной камеры, так как в нее постоянно поступает сжатый воздух из входной камеры, который препятствует перемещению поршня. Плохие условия торможения поршня при рабочем ходе вызывают необходимость устанавливать на фланце поршня амортизаторы.

Целью изобретения является повышение эффективности и надежности срабатывания.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем корпус с рабочей камерой, установленный в корпусе подвижный дифференциальный поршень с осевым отверстием для установки штока с полостью для прохода сжатого воздуха, управляющую камеру, сообщающуюся посредством канала с торцевой поверхностью поршня со стороны рабочей камеры, и тормозную камеру, согласно изобретению, шток и поршень выполнены с меньшей и большей ступенями, управляющая камера образована меньшей ступенью и дном штока, а тормозная камера образована между большими ступенями поршня и штока и сообщается в исходном состоянии поршня посредством канала с каналом штока.

Кроме того, между поршнем и корпусом выполнена гидравлическая камера с сопловыми отверстиями.

На фиг. 1 представлен схематический чертеж предложенного устройства; на фиг.2 момент его срабатывания.

Устройство для очистки внутренней поверхности трубопроводов состоит из корпуса 1, дифференциального поршня 2, снабженного со стороны меньшего диаметра глухим осевым ступенчатым отверстием, состоящим из меньшей ступени 3 и большей ступени 4, канала 5, фланца 6 (фиг.2).

Поршень 2 размещен на штоке 7 со сквозным каналом 8, соединенным с источником сжатого воздуха (на фиг.1 и 2 не показан). Шток 7 имеет канал 9 (фиг. 2) и ступень 10. Поршень 2 и шток 7 образуют управляющую камеру 11 и тормозную камеру 12. Корпус 1 и поршень 2 образуют гидравлическую камеру 13 с сопловыми отверстиями 14. В корпусе 1 выполнены выхлопные отверстия 15, закрытые фланцем 6 поршня 2. Поршень 2 герметизируется кольцами 16 и 17. К корпусу 1 присоединяется сменная рабочая камера 18 и подведен пневматический рукав 19.

На фиг.1 и 2 показаны также трубопровод 20, отложения 21, жидкость 22.

Работает устройство следующим образом.

По пневматическому рукаву 19 сжатый воздух поступает в канал штока 7 и далее в управляющую камеру 11, где воздействует на дно глухого отверстия с меньшей ступенью 3 и перемещается поршень 2 вправо до упора в уплотнительное кольцо 16. При этом открываются каналы 5 и 9, и сжатый воздух поступает в тормозную камеру 12 и рабочую камеру 18.

При заполнении всех полостей устройства сжатым воздухом оно готово к работе. При этом происходит следующее. В связи с тем, что диаметр Д₁ поршня 2 больше диаметра Д₂, то сила, воздействующая на поршень 2 со стороны рабочей камеры 18, больше, чем суммарная сила слева, действующая в тормозной камере 12 и управляющей камере 11.

Поршень 2 начинает движение влево, происходит перекрытие канала 5 штоком 7 и канала 9 поршнем 2. Одновременно происходит разуплотнение кольца 16, и сжатый воздух рабочей камеры 18 начинает резко воздействовать на всю площадь фланца 6 поршня 2. Сила, действующая на поршень 2, резко возрастает, и поршень 2 начинает ускоренное движение влево, выдавливая жидкость (воду) из сопловых отверстий 14.

Устройство предварительно помещено в трубопровод 20, заполненный жидкостью (водой), с отложениями 21. Образовавшийся реактивный импульс резко продвигает устройство по трубопроводу 20 на участок неразрушенных отложений. В это время поршень 2 с большой скоростью открывает выхлопные отверстия 15, и сжатый воздух рабочей камеры 18 через жидкость 22 в виде ударной волны воздействует на отложения 21 и разрушает их.

В связи с тем, что отверстия 15 выполнены под некоторым углом к продольной оси устройства, отложения отбрасываются назад и вымываются жидкостью, а само устройство получает дополнительный реактивный импульс, который является продолжением гидравлического реактивного импульса, полученного посредством сопловых отверстий 14.

Поршень 2 тормозится в левом крайнем положении за счет сжатия воздуха в тормозной камере 12 и дополнительно за счет сжатия воздуха в управляющей камере 11. После выброса сжатого воздуха из рабочей камеры 18 сила, действующая на поршень 2 справа, исчезает и за счет камер 12 и 11 поршень 2 возвращается в исходное положение до герметизации его кольцом 16 и открытия каналов 5 и 9. Снова происходит заполнение рабочей камеры 18 сжатым воздухом через канал 5. Цикл работы окончен.

Отличительной особенностью устройства является то, что поршень 2 имеет малый вес за счет большой выборки металла глухим отверстием, что обеспечивает хорошую динамику срабатывания. Резкий выброс жидкости через сопловые отверстия 14 обеспечивает хороший реактивный импульс, а резкое открытие выхлопных отверстий 15 обеспечивает ударную волну с крутым передним фронтом, что повышает эффективность разрушения отложений.

Введение "замкового механизма" (перекрытие каналов 5 и 9 во время "выстрела" и открытие их в исходном состоянии поршня 2) повышает надежность работы устройства. Сжатый воздух в рабочую камеру 18 поступает только после открытия канала 5 поршня 6, а это происходит только после герметизации рабочей камеры 18 кольцом 16 и поршнем 2. Улучшены условия торможения поршня 2.

В связи с разной прочностью отложений 21 запасенная энергия в рабочей камере 18 изменяется за счет сменных объемов камеры 18. Смена объемов выгоднее, чем уменьшение рабочего давления, так как уменьшение рабочего давления снижает крутизну переднего фронта ударной волны, а это в свою очередь снижает эффективность разрушения отложений. В предложенной конструкции это сделать просто. Устройство реализовано на практике и показало высокую эффективность и надежность.

Формула изобретения

1. Устройство для очистки внутренней поверхности трубопроводов, содержащее корпус с рабочей камерой, установленный в корпусе подвижный дифференциальный поршень с осевым отверстием для установки штока с полостью для прохода сжатого воздуха, управляющую камеру, сообщающаяся посредством канала с торцевой поверхностью поршня со стороны рабочей камеры, и тормозную камеру, отличающееся тем, что шток и поршень выполнены с меньшей и большей ступенями, управляющая камера образована между ступенью поршня и дном штока, а тормозная камера образована между большими ступенями поршня и штока и сообщается в исходном состоянии поршня посредством канала с каналом штока.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между поршнем и корпусом выполнена гидравлическая камера с сопловыми отверстиями.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2