Поршень-разделитель очистной

 

Поршень предназначен для очистки внутренней поверхности магистральных трубопроводов во время промывки или удаления воды после гидроиспытаний и во время продувки магистральных газопроводов. Он содержит полый вал, укрепленные на нем группами в два ряда манжеты, перед каждым рядом которых установлены очистные инструменты в виде щеток из эластичного материала со щеткодержателями, и размещенные на переднем конце вала сопла. Внутри полого вала размещен стакан, а щетки представляют собой два сдвинутых по кругу один относительно другого плоских кольцевых сектора, причем сектор одной щетки заходит за сектор другой щетки, а сами щетки зажаты в щеткодержателях, расположенных в ряд по кругу между двумя фланцами с возможностью движения по радиусу, но с ограничением свободного движения вне поршня путем наложения упругого эластичного кольца на все в ряду щеткодержатели, взаимодействующие через толкатели, запасованные в направляющих вала, с конусами, расположенными на стакане, имеющем манжету для уплотнения пространства между стаканом и валом. На переднем конце вала размещены два ряда сопел, сопла одного ряда направлены под острым углом к плотности щеток переднего очистного инструмента в место соприкосновения щеток с поверхностью трубопровода, а сопла другого ряда направлены в ту же сторону под тем же углом, но от щеток. Такое выполнение обеспечивает повышение качества и эффективности очистки. 2 ил.

Изобретение относится к очистке внутренней поверхности магистрального трубопровода во время промывки и вытеснения воды после гидроиспытаний, а также может быть использовано для очистки внутренней поверхности магистрального газопровода от загрязнений и остатков воды в виде пленки на стенках трубы во время строительства и эксплуатации при продувке.

В практике строительства и эксплуатации магистральных трубопроводов широко используются поршни-разделители типа ПР (см. Е.М. Климовский, Ю.В. Колотилов "Очистка и испытание магистральных трубопроводов", Москва, "Недра", 1987, с. 30-62), которые применяются при промывке и вытеснении воды. Поршень-разделитель состоит из металлического корпуса, на котором во фланцах укреплены эластичные манжеты с юбкой. При промывке и вытеснении воды поршень-разделитель вытесняет впереди себя загрязненную воду (в виде пульпы) и засорения. Загрязнения же, прочно приставшие к поверхности трубы, ПР снять не в состоянии, поскольку они, попадая между стенкой и юбкой, последнюю отжимают и проходят в запоршневое пространство. При продувке газопроводов эффективность очистки трубопроводов от загрязнений и остатков воды в виде пленки на стенках поршнем-разделителем ПР крайне низка по тем же причинам.

Известно устройство (а. с. СССР N 980872, кл. В 08 В 9/04, 25.12.1982) для очистки внутренней полости трубопровода, включающее очистные манжеты, очистные инструменты в виде щеток со щеткодержателями и размещенного внутри полого вала подпружиненного стакана, взаимодействующего со щеткодержателями, прижимные головки.

Данное устройство имеет ряд недостатков, которые не позволяют ему эффективно проводить очистку внутренней поверхности трубопровода: - нет налаженной системы эвакуации снятых со стенок загрязнений, поэтому, поскольку очистные инструменты расположены между очистными манжетами, все загрязнения собираются между очистными манжетами и могут забить механизм поджима очистных инструментов так, что он перестанет функционировать, - неравномерное по мере движения усилие прижима очистных инструментов к стенке трубы, если в начале участка оно слишком велико, то в конце незначительно, это связано с тем, что механизм поджима пружинный, который в начале затягивают с учетом на износ очистных инструментов, и по мере износа отдача пружины слабеет, - проволочные щетки очистных инструментов не в состоянии физически собрать со стенок трубы остатки воды в виде пленки при очистке газопровода продувкой, - устройство неприемлемо для очистки трубопровода в эксплуатации из-за опасности повреждения проволочными щетками линейной арматуры.

Ближайшим аналогом изобретения является поршень-разделитель, описанный в книге: Е.М. Климовский и др. "Оборудование, приборы и устройства для очистки полости и испытания магистральных трубопроводов за рубежом". Всесоюзный научно-исследовательский институт экономики, организации производства и технико-экономической информации в газовой промышленности, Москва, 1969, с. 25-30. Известный поршень-разделитель очистной, предназначенный для очистки внутренней поверхности трубопроводов, содержит полый вал, укрепленные на нем группами в два ряда манжеты, перед каждым рядом которых установлены очистные инструменты в виде щеток из эластичного материала со щеткодержателями, и размещенные на переднем конце вала сопла. Этому устройству присущи те же недостатки, что и вышеуказанному.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и качества очистки внутренней поверхности трубопровода от загрязнений при промывке и вытеснении воды и от загрязнений и остатков воды в виде пленки на стенках трубы при продувке газопроводов и обеспечение возможности применения поршня - разделителя очистного для очистки эксплуатируемых трубопроводов за счет создания механизма прижима очистных инструментов к стенке трубы, обеспечивающего прижим с постоянным усилием по всему участку очистки трубопровода, а также за счет применения щеток, обеспечивающих съем со стенок трубы не только загрязнений, но и остатков воды в виде пленки на стенках трубы, и безопасных для линейной арматуры, кроме того за счет применения эффективной системы эвакуации продуктов очистки.

Указанный технический результат достигается тем, что в поршне-разделителе очистном для очистки внутренней поверхности трубопроводов, содержащем полый вал, укрепленные на нем группами в два ряда манжеты, перед каждым рядом которых установлены очистные инструменты в виде щеток из эластичного материала со щеткодержателями, и размещенные на переднем конце вала сопла, внутри полого вала размещен стакан, а щетки представляют собой два сдвинутых по кругу один относительно другого плоских кольцевых сектора, причем сектор одной щетки заходит за сектор другой щетки и зажаты в щеткодержателях, расположенных в ряд по кругу между двумя фланцами с возможностью движения по радиусу, но с ограничением свободного движения вне поршня путем наложения упругого эластичного кольца на все в ряду щеткодержатели, взаимодействующие через толкатели, запасованные в направляющих вала, с концами стакана, оснащенного, кроме двух конусов, манжетой для уплотнения пространства между стаканом и валом, на переднем конце которого размещены два ряда сопел, сопла одного ряда направлены под острым углом к плоскости щеток переднего очистного инструмента, в место соприкосновения щеток с поверхностью, а сопла другого ряда направлены в ту же сторону, под тем же углом, но от щеток.

Сущность изобретения поясняется на чертеже, где на фиг. 1 схематично изображен общий вид устройства согласно изобретению, на фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1.

Поршень содержит полый, заглушенный спереди вал 1, на котором с помощью фланцев 2, проставок 3, колец 4 закреплены два ряда групп эластичных манжет 5, между несъемными фланцами 6 и съемными 7, закрепленными к фланцам 8, установлены два ряда щеткодержателей 9, расположенных по кругу с возможностью движения по радиусу, между передней обкладкой 10 и задней обкладкой 11 которых с помощью болтов 12 зажаты щетки 13, состоящие из переднего сектора 14 и заднего сектора 15. Секторы 14 и 15 сдвинуты относительно друг друга по кругу и задний сектор 15 одной щетки 13 заходит за передний сектор 14 другой щетки 13. В начале работы секторы 14 и 15 соседних щеток 13 плотно соприкасаются, образуя непроницаемый круг. Секторы 14, 15 изготавливаются из упругого эластичного материала типа резина и полиуретан. Щетки 13 и щеткодержатели 9 являются для поршня очистным инструментом. Для обеспечения направления движения по радиусу щеткодержателя 9 имеются шпонки 16 на фланце 7, по которым движется передняя обкладка 10 щеткодержателя 9. На полочках 17 задней обкладки 11 щеткодержателя 9 уложено упругое эластичное кольцо 18, препятствующее свободному движению вне поршня щеткодержателя 9, с обратной стороны с полочками 17 контактируют толкатели 19, которые опираются на конусы 20 расположенного внутри вала 1 стакана 21. Для придания устойчивости толкателям 19 они запасованы в направляющие 22, закрепленные в валу 1. Стакан 21 сзади имеет манжету 23, закрепленную к фланцу 24 с помощью кольца 25. Спереди стакан 21 сопрягается со штуцером 26 камеры 27, укрепленной на валу 1. Сопряжение герметизируется уплотнением 28. На камере 27 расположены ряд сопел 29 и ряд сопел 30. Сопла ряда 29 направлены под острым углом к плоскости щеток 13 переднего ряда щеткодержателей 9 в место их соприкосновения с поверхностью трубопровода 32, сопла ряда 30 направлены в ту же сторону, под тем же углом, но от щеток 13. Для обеспечения дренирования полости вала 1 имеются отверстия 31, соединяющие внутреннюю полость вала 1 с внутренним предпоршневым пространством трубопровода 32.

Поршень работает следующим образом.

Под воздействием перепада давлений рабочей среды (вода, воздух, газ) на манжеты 5 поршень начинает двигаться вперед, при этом этот же перепад давлений действует на манжету 23 и стакан 21, усилия, возникающие вследствие этого, через конусы 20 воздействуют на толкатели 19, которые, в свою очередь, через полочку 17 задней обкладки 11 щеткодержателя 9 воздействуют на щетку 13, прижимая ее к поверхности трубопровода 32, причем прижим остается постоянным на все время работы. Секторы 14, 15 щеток 13 в силу своей эластичности плотно прилегают к поверхности трубопровода 32, притираются ко всем неровностям и передней кромкой сдирают загрязнения на поверхности трубы при промывке и вытеснении воды, загрязнения и остатки воды в виде пленки на стенках труб при продувке газопроводов. Загрязнения, не снятые щетками 13 переднего ряда, снимаются щетками 13 заднего ряда. Продукты очистки скапливаются в промежутке между последним рядом щеток 13 и передним рядом манжет 5. Поскольку секторы 14, 15 сдвинуты по кругу друг относительно друга, образуется непроницаемый барьер для загрязнений и воды по всей окружности. Износ щеток 13 автоматически компенсируется перемещением стакана 21 с манжетой 23. При встрече с непреодолимым препятствием секторы 14 и 15 деформируются и пропускают препятствие. Эластичность секторов 14 и 15 манжет 5 позволяет использовать поршень при очистке внутренней поверхности трубопроводов в эксплуатации. По внутренней полости стакана 21 рабочая среда поступает через штуцер 26 в камеру 27, откуда направляется к соплам рядов 29 и 30. Струи рабочей среды из сопел ряда 29 бьют в место соприкосновения щеток 13 переднего ряда щеткодержателей 9 с поверхностью трубопровода 32, т.е. в рабочую кромку щеток 13, разбивают и подхватывают загрязнения, а также воду, собранную ("соскребенную" со стенок трубы), отражаются от щеток 13 и уходят вперед по винтовой линии по поверхности трубопровода 32; струи рабочей среды из сопел ряда 30, поскольку они направлены в ту же сторону, под тем же углом, но от щеток 13, что и сопла ряда 29, подхватывают продукты очистки поверхности трубопровода 32 и гонят их дальше вперед по той же винтовой линии.

Применение поршня-разделителя очистного позволит повысить эффективность и качество очистки внутренней поверхности магистральных трубопроводов от загрязнений во время промывки и вытеснения воды после гидроиспытаний и загрязнений и остатков воды в виде пленки на стенках трубы во время продувки магистральных газопроводов.

Формула изобретения

Поршень-разделитель очистной для очистки внутренней поверхности трубопроводов, содержащий полый вал, укрепленные на нем группами в два ряда манжеты, перед каждым рядом которых установлены очистные инструменты в виде щеток из эластичного материала со щеткодержателями и размещенные на переднем конце вала сопла, отличающийся тем, что внутри полого вала размещен стакан, а щетки представляют собой два сдвинутых по кругу один относительно другого плоских кольцевых сектора, причем сектор одной щетки заходит за сектор другой щетки и зажаты в щеткодержателях, расположенных в ряд по кругу между двумя фланцами с возможностью движения по радиусу, но с ограничением свободного движения вне поршня путем наложения упругого эластичного кольца на все в ряду щеткодержатели, взаимодействующие через толкатели, запасованные в направляющих вала, с конусами, расположенными на стакане, имеющем манжету для уплотнения пространства между стаканом и валом, на переднем конце которого размещены два ряда сопел, сопла одного ряда направлены под острым углом к плоскости щеток переднего очистного инструмента в место соприкосновения щеток с поверхностью трубопровода, а сопла другого ряда направлены в ту же сторону под тем же углом, но от щеток.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2