Устройство для гидродинамической очистки поверхностей (варианты)

 

Изобретение относится к технологии гидродинамической очистки поверхностей различных сооружений и касается вариантов создания устройств для такой гидродинамической очистки. По первому варианту устройство имеет корпус, коллектор, статор, ротор в виде радиальных трубопроводов и генераторы высоконапорных струй. Корпус выполнен по форме профилированного диска и частично заполнен подвижным балластом. Платформа с опорами установлена на статоре. Профилированные лопатки ротора создают пониженное давление под корпусом устройства. Даны расстояния от форсунки до крайних точек пятна контакта струи с обрабатываемой поверхностью. Имеется устройство для изменения направления движения всего очистного устройства. Второй вариант выполнения устройства для гидродинамической очистки поверхностей характерен тем, что угол поворота оси сопел генераторов в горизонтальной плоскости относительно оси радиальных трубопроводов по направлению вращения ротора больше нуля градусов. Вращение ротора обеспечено эжекторными соплами. Каждое из этих сопел установлено на радиальном трубопроводе ротора коллектора под прямым углом к его оси. Технический результат реализации изобретения при любом варианте выполнения устройства для гидродинамической очистки поверхности заключается в повышении надежности устройства, его эффективности, производительности, безопасности проведения работ, а также в расширении номенклатуры обрабатываемых поверхностей, в том числе и при проведении работ на суше. 2 с. и 16 з.п.ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к технологическим устройствам для гидродинамической очистки поверхностей и может быть использовано при проектировании и создании устройств для очистки, например, судов и погружаемых конструкций, гидротехнических сооружений и любых иных поверхностей от биологического обрастания, коррозии, загрязнений и иных подобных поверхностных наслоений как при проведении работ под водой, так и на суше.

Из существующего уровня техники известно устройство для механической очистки корпусов судов от обрастания микроорганизмами, имеющее корпус в виде диска и размещенный под диском вращающийся ротор, приводимый во вращение двигателем. Ротор выполнен в виде радиальных скребков, механически воздействующих на наслоения очищаемой поверхности при его вращении и снимающих их с поверхности (см. США, патент N 4,372,242, МПК3 В 63 В 59/00 (НКИ 114/222), 1983 г.).

Также известно гидромеханическое устройство для очистки подводных поверхностей судов, содержащее корпус, гидронасос, дисковые щетки и высоконапорные сопла для обработки очищаемой поверхности, а также водометные сопла для обеспечения перемещения устройства в воде в различных направлениях. Высоконапорные сопла имеют регулируемый угол установки, а дисковые щетки - изменяемый угол наклона (см. РФ, патент N 2098315, МПК6 В 63 В 59/08, 1996 г. ).

Кроме того, известно гидродинамическое устройство для очистки поверхностей, имеющее корпус с установленными на нем опорами в виде колес, кольцевой коллектор с высоконапорными соплами, соединенный через переходник в центральной части корпуса и шланг с источником высокого давления, подающим в коллектор рабочее тело. Коллектор вращается под действием реакции струй, вытекающих из высоконапорных сопел, одновременно очищающих обрабатываемую поверхность (см. США, патент N 5,048,445, МПК5 В 63 В 59/00 (НКИ 114/222), 1991 г. ).

Достижению требуемого технического результата во всех вышеприведенных аналогах препятствует недостаточная эффективность очистки в механических устройствах из-за высокой прочности обрастания и опасность повреждения самой очищаемой поверхности механическими скребками. В гидромеханических устройствах, где используется комбинация очищающих поверхность щеток и высоконапорных струй, невысока эффективность каждой из составляющих: неполно используется производительность щеток и высоконапорных струй. Известное гидродинамическое устройство имеет громоздкую сложную конструкцию, что снижает эффективность функционального использования самой установки.

Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип для обоих вариантов выполнения заявленного изобретения, является устройство для гидродинамической очистки поверхностей, содержащее корпус в виде диска, коллектор, размещенный в корпусе по его центру и состоящий из неподвижного полого статора, размещенного по оси корпуса, и вращающегося на статоре ротора, размещенного под нижней поверхностью корпуса, ось вращения которого совпадает с осью корпуса, выполненного в виде радиальных трубопроводов, соединенных с каналами магистрали подачи рабочего тела, на концах которых под углом в горизонтальной и вертикальной плоскостях относительно оси коллектора установлены генераторы высоконапорных струй, опоры, взаимодействующие с обрабатываемой поверхностью, переходник и трубопровод подвода рабочего тела от источника высокого давления к коллектору (см. РФ, патент N 2122961, МПК6 В 63 В 59/00, 1998 г.).

Получению требуемого технического результата в прототипе для обоих вариантов выполнения заявленного изобретения препятствует недостаточная эффективность устройства в связи с особенностями конструкции его ротора, невысокая производительность и качество обработки поверхностей; отсутствие балластировки устройства ухудшает его эксплуатационные характеристики, а также невозможность использования известного устройства для очистки поверхностей на суше, например в сухом доке.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание устройства для гидродинамической очистки поверхностей, обладающего высокой эффективностью, производительностью, обеспечивающего безопасность проведения работ и позволяющего проводить работы как под водой, так и на суше для обработки поверхностей конструкций, сооружений, зданий.

К техническим результатам, получаемым при решении поставленной задачи при реализации данного изобретения, можно отнести повышение надежности устройства, его эффективности, производительности, безопасности проведения работ, а также расширение номенклатуры обрабатываемых поверхностей, в том числе и при проведении работ на суше.

Поставленная задача решается, а технический результат по первому варианту выполнения изобретения достигается тем, что в устройстве для гидродинамической очистки поверхностей, содержащем корпус в виде диска, коллектор, размещенный в корпусе по его центру и состоящий из неподвижного полого статора, размещенного по оси корпуса, и вращающегося на статоре ротора, размещенного под нижней поверхностью корпуса, ось вращения которого совпадает с осью корпуса, выполненного в виде радиальных трубопроводов, соединенных с каналами магистрали подачи рабочего тела, на концах которых под углом в горизонтальной и вертикальной плоскостях относительно оси коллектора установлены генераторы высоконапорных струй, опоры, взаимодействующие с обрабатываемой поверхностью, переходник и трубопровод подвода рабочего тела от источника высокого давления к коллектору, согласно изобретению корпус выполнен в виде полого профилированного диска по крайней мере с одной нижней профилированной поверхностью, частично заполненного подвижным балластом, в центральной части корпуса по окружности выполнены окна, перекрываемые идентичными по расположению, форме выполнения и площади окнами, выполненными в кольце, установленном с возможностью вращения на верхней части корпуса аппарата в центральной его части, аппарат снабжен платформой с размещенными на ней опорами, установленной на статоре коллектора и размещенной под его ротором, профилированными лопатками, установленными на роторе с возможностью обеспечения формирования потока рабочей среды из-под нижней профилированной поверхности корпуса от его центра к периферии и создания пониженного давления под нижней поверхностью корпуса, и устройством изменения направления движения аппарата, причем форсунки генераторов высоконапорных струй установлены под углом к обрабатываемой поверхности так, что границы пятна контакта высоконапорной струи рабочего тела с обрабатываемой поверхностью, имеющего форму эллипса, малая ось которого равна максимальному диаметру сечения тела струи, определяются крайними точками большой оси эллипса, удаленными от среза сопла форсунки генератора высоконапорной струи на расстояние, определяемое из следующих математических соотношений: L1 max = 0,8 P0 d0, L2 min = 0,5 p0 d0, где L1 max и L2 min (мм) - максимальное и минимальное расстояния соответственно; P0 - давление на входе в форсунку; d0 - минимальный диаметр проходного сечения форсунки.

Поставленная задача решается, а технический результат по второму варианту выполнения изобретения достигается тем, что в устройстве для гидродинамической очистки поверхностей, содержащем корпус в виде диска, коллектор, размещенный в корпусе по его центру и состоящий из неподвижного полого статора, размещенного по оси корпуса, и вращающегося на статоре ротора, размещенного под нижней поверхностью корпуса, ось вращения которого совпадает с осью корпуса, выполненного в виде радиальных трубопроводов, соединенных с каналами магистрали подачи рабочего тела, на концах которых под углом в горизонтальной и вертикальной плоскостях относительно оси коллектора установлены генераторы высоконапорных струй, опоры, взаимодействующие с обрабатываемой поверхностью, переходник и трубопровод подвода рабочего тела от источника высокого давления к коллектору, согласно изобретению корпус выполнен в виде полого профилированного диска по крайней мере с одной нижней профилированной поверхностью, частично заполненного подвижным балластом, в центральной части корпуса по окружности выполнены окна, перекрываемые идентичными по расположению, форме выполнения и площади окнами, выполненными в кольце, установленном с возможностью вращения на верхней части корпуса аппарата в центральной его части, а генераторы высоконапорных струй установлены на радиальных трубопроводах так, что угол поворота оси их сопел в горизонтальной плоскости относительно оси радиальных трубопроводов по направлению вращения ротора составляет > 0o, при этом аппарат снабжен эжекторными соплами, каждое из которых установлено на радиальном трубопроводе ротора коллектора под прямым углом с возможностью обеспечения вращательного движения ротора коллектора за счет реактивной силы от истекающей из него струи рабочего тела, соединенными через радиальный трубопровод с магистралью подачи рабочего тела, платформой с размещенными на ней опорами, установленной на статоре коллектора и размещенной под его ротором, профилированными лопатками, установленными на роторе с возможностью обеспечения формирования потока рабочей среды из-под нижней профилированной поверхности корпуса от его центра к периферии и создания пониженного давления под нижней поверхностью корпуса, и устройством изменения направления движения аппарата, причем форсунки генераторов высоконапорных струй установлены под углом к обрабатываемой поверхности так, что границы пятна контакта высоконапорной струи рабочего тела с обрабатываемой поверхностью, имеющего форму эллипса, малая ось которого равна максимальному диаметру сечения тела струи, определяются крайними точками большой оси эллипса, удаленными от среза сопла форсунки генератора высоконапорной струи на расстояние, определяемое из следующих математических соотношений: L1 max = 0,8 P0 d0, L2 min = 0,5 P0 d0, где L1 max и L2 min (мм) максимальное и минимальное расстояния, соответственно; P0 давление на входе в форсунку;
d0 минимальный диаметр проходного сечения форсунки.

Кроме того, для обоих вариантов выполнения изобретения имеет место то, что устройство изменения направления движения может быть выполнено гидромеханическим, например, в виде диаметрально разнесенных по внешней поверхности корпуса, направленных в противоположные стороны пар эжекторных сопел, оси которых и ориентированы по направлению вектора поступательного движения устройства, соединенных трубопроводами с магистралью подачи рабочего тела и связанных через механизм управления с рукояткой управления, при этом оси эжекторных сопел параллельны между собой. При этом механизм управления устройством изменения направления его движения выполнен состоящим из подпружиненного двухпозиционного золотника для каждой пары эжекторных сопел, размещенного в корпусе, связывающим пары эжекторных сопел с трубопроводом подачи рабочего тела, соединенного управляющим тросиком с рычагом управления на рукоятке управления.

Устройство изменения направления движения может быть выполнено гидромеханическим, например, в виде диаметрально разнесенных по внешней поверхности корпуса однонаправленных эжекторных сопел, оси которых ориентированы по направлению вектора поступательного движения устройства, соединенных трубопроводами с магистралью подачи рабочего тела и связанных через механизм управления с рукояткой управления, при этом оси эжекторных сопел параллельны между собой. При этом механизм управления устройством изменения направления движения выполнен состоящим из подпружиненного золотника на каждое эжекторное сопло, размещенного в корпусе, связывающим каждое эжекторное сопло с трубопроводом подачи рабочего тела, соединенного управляющим тросиком с рычагом управления на рукоятке управления.

Устройство изменения направления движения может быть выполнено гидромеханическим, например, в виде диаметрально разнесенных по внешней поверхности корпуса поворотных эжекторных сопел, оси которых смещены относительно оси их поворота, установленных посредством обойм, имеющих фланцы, на полых стойках, соединенных, в свою очередь, трубопроводами с магистралью подачи рабочего тела и связанных через механизм управления с рукояткой управления.

При этом механизм управления устройством изменения направления движения инструмента выполнен состоящим из установленной на оси подпружиненной поворотной скобы, имеющей зуб на одном из своих концов и взаимодействующей этим зубом или другим своим концом с упором, установленным на фланце обоймы поворотного сопла, при перекладке поворотного сопла из одного рабочего положения в другое, и управляющего тросика, соединяющего подпружиненную скобу с рычагом управления на рукоятке управления.

Устройство по обоим вариантам выполнения изобретения может быть снабжено распределительным кольцом, связывающим радиальные трубопроводы ротора коллектора по окружности между собой, выполненным или монолитным, соединяющим трубопроводы ротора коллектора с обеспечением его жесткости, или в виде трубчатого кольцевого коллектора, подключенного к магистрали подачи рабочего тела, и соединяющего трубопроводы ротора коллектора с возможностью обеспечения выравнивания давления рабочего тела в нем. При этом профилированные лопатки могут быть установлены равномерно по периметру распределительного кольца с внешней его стороны.

В устройстве в качестве подвижного балласта может использоваться, например, вода.

Опоры устройства, установленные на платформе, могут быть выполнены или в виде колес, или в виде самоориентирующихся колес, или в виде сферических или шаровых опор, или магнитными, или виде магнитных колес, или виде самоориентирующихся магнитных колес.

Переходник устройства может быть выполнен в виде поворотного патрубка, установленного по центру корпуса на статоре коллектора и соединяющего трубопроводом коллектор с источником высокого давления рабочего тела.

Изобретение поясняется чертежами, где
На Фиг. 1 изображено устройство по первому варианту выполнения изобретения, вид в плане;
На Фиг. 2 - устройство по второму варианту выполнения изобретения, вид в плане;
На Фиг. 3 - устройство при виде спереди с частичным разрезом;
На Фиг. 4 и Фиг. 5 - устройство изменения направления движения и механизм его управления при выполнении из пар эжекторных сопел;
На Фиг. 6 - устройство, вид в плане, при выполнении устройства изменения направления движения из однонаправленных эжекторных сопел;
На Фиг. 7 - механизм управления однонаправленными эжекторными соплами;
На Фиг. 8 - устройство, вид в плане при выполнении устройства изменения направления движения из поворотных эжекторных сопел;
На Фиг. 9 - то же, вид спереди с частичным разрезом;
На Фиг. 10 и Фиг. 11 - механизм управления поворотными соплами на Фиг. 9;
На Фиг. 12 и Фиг. 13 - графическая иллюстрация углов и установки генераторов высоконапорных струй с образованием пятна контакта на обрабатываемой поверхности в вертикальной и горизонтальной плоскостях по первому () и второму ( и ) вариантам выполнения изобретения.

Устройство для гидродинамической очистки поверхностей по первому варианту выполнения изобретения имеет корпус 1 в виде диска, коллектор 2, размещенный в корпусе 1 по его центру и состоящий из неподвижного полого статора 3, размещенного по оси корпуса 1, и вращающегося на статоре 3 ротора 4, размещенного под нижней поверхностью корпуса 1.

Ось вращения ротора 4 совпадает с осью корпуса 1. Ротор 4 выполнен в виде радиальных трубопроводов 5, соединенных с каналами магистрали подачи рабочего тела (не показано). На концах трубопроводов 5 под углом в горизонтальной и вертикальной плоскостях относительно их оси (оси коллектора) установлены генераторы 6 высоконапорных струй. Устройство имеет опоры 7, взаимодействующие с обрабатываемой поверхностью 8, переходник 9 и трубопровод 10 подвода рабочего тела от источника высокого давления (не показано) к коллектору 2.

Корпус 1 выполнен в виде полого профилированного диска по крайней мере с одной нижней профилированной поверхностью 11, частично заполненного подвижным балластом 12. В центральной части корпуса 1 по окружности выполнены окна 13, перекрываемые идентичными по расположению, форме выполнения и площади окнами 14, выполненными в кольце 15, установленном с возможностью вращения на верхней части корпуса 1 устройства в центральной его части. Устройство снабжено платформой 16 с размещенными на ней опорами 7. Платформа 16 установлена на статоре 3 коллектора и размещена под его ротором 4. Устройство имеет профилированные лопатки 17, установленные на роторе 4 с возможностью обеспечения формирования потока рабочей среды из-под нижней профилированной поверхности 11 корпуса 1 от его центра к периферии и создания пониженного давления под нижней поверхностью 11 корпуса 1. Во всех вариантах заявленное изобретение имеет устройство изменения направления движения. Форсунки генераторов 6 высоконапорных струй установлены под углом к обрабатываемой поверхности так, что с границы пятна контакта высоконапорной струи рабочего тела с обрабатываемой поверхностью, имеющего форму эллипса, малая ось которого равна максимальному диаметру сечения тела струи, определяются крайними точками большой оси эллипса, удаленными от среза сопла форсунки генератора высоконапорной струи на расстояние, определяемое из следующих математических соотношений:
L1 max = 0,8 P0 d0,
L2 min = 0,5 P0 d0,
где L1 max и L2 min (мм) максимальное и минимальное расстояния соответственно;
P0 - давление на входе в форсунку;
d0 - минимальный диаметр проходного сечения форсунки.

Устройство для гидродинамической очистки поверхностей, по второму варианту выполнения изобретения имеет все вышеперечисленные признаки первого варианта выполнения изобретения.

Однако второй вариант выполнения изобретения отличается от первого варианта тем, что генераторы 6 высоконапорных струй установлены на радиальных трубопроводах 5 так, что угол поворота оси их сопел в горизонтальной плоскости относительно оси радиальных трубопроводов 5 по направлению вращения ротора 4 составляет > 0o. Устройство имеет эжекторные сопла 18, каждое из которых установлено на радиальном трубопроводе 5 ротора 4 коллектора 2 под прямым углом к его оси с возможностью обеспечения вращательного движения ротора 4 коллектора 2 за счет реактивной силы от истекающей из него струи рабочего тела, соединенными через радиальный трубопровод 5 с магистралью подачи рабочего тела (не показано).

Устройство изменения направления движения в обоих вариантах выполнения изобретения может быть выполнено гидромеханическим, например, в виде диаметрально разнесенных по внешней поверхности корпуса 1, направленных в противоположные стороны пар эжекторных сопел 19, оси которых ориентированы по направлению вектора поступательного движения устройства. Сопла 19 соединены трубопроводами 20 с магистралью подачи рабочего тела (не показано) и связаны через механизм управления с рукояткой управления 21, при этом оси эжекторных сопел 19 параллельны между собой. Причем в данном устройстве изменения направления движения механизм его управления выполнен состоящим из подпружиненного двухпозиционного золотника 22 для каждой пары эжекторных сопел 19, размещенного в корпусе 23, связывающим пары эжекторных сопел 19 с трубопроводом 20 подачи рабочего тела. Золотник 22 соединен управляющим тросиком 24 с рычагом 25 управления на рукоятке управления 21.

Также устройство изменения направления движения по обоим вариантам изобретения может быть выполнено гидромеханическим, например, в виде диаметрально разнесенных по внешней поверхности корпуса 1 однонаправленных эжекторных сопел 26, оси которых ориентированы по направлению вектора поступательного движения устройства. Сопла 26 соединены трубопроводами 20 с магистралью подачи рабочего тела (не показано) и связаны через механизм управления с рукояткой управления 21. Оси эжекторных сопел 26 параллельны между собой. Причем в данном устройстве изменения направления движения механизм его управления выполнен состоящим из подпружиненного золотника 27 на каждое эжекторное сопло 26, размещенного в корпусе 28, связывающим каждое эжекторное сопло 26 с трубопроводом 20 подачи рабочего тела, соединенного управляющим тросиком 24 с рычагом 25 управления на рукоятке управления 21.

Кроме того, устройство изменения направления движения по обоим вариантам изобретения может быть выполнено гидромеханическим, например, в виде диаметрально разнесенных по внешней поверхности корпуса 1 поворотных эжекторных сопел 29, оси которых смещены относительно оси их поворота. Сопла 29 установлены посредством обойм 30, имеющих фланцы 31, на полых стойках 32, соединенных, в свою очередь, трубопроводами 33 с магистралью подачи рабочего тела (не показано) и связанных через механизм управления с рукояткой управления 21. Причем c устройством изменения направления движения механизм его управления выполнен состоящим из установленной на оси 34 подпружиненной поворотной скобы 35, имеющей зуб 36 на одном из своих концов. Скоба 35 взаимодействует зубом 36 или другим своим концом 37 с упором 38, установленным на фланце 31 обоймы 30 поворотного сопла 29 при перекладке поворотного сопла 29 из одного рабочего положения в другое. Управляющий тросик 24 соединяет подпружиненную скобу 35 с рычагом 25 управления на рукоятке управления 21.

Устройство может быть снабжено распределительным кольцом 37, связывающим радиальные трубопроводы 5 ротора 4 коллектора 2 по окружности между собой. Распределительное кольцо 37 может быть выполнено или монолитным, соединяющим трубопроводы 5 ротора 4 коллектора 2 с обеспечением его жесткости, или в виде трубчатого кольцевого коллектора, подключенного к магистрали подачи рабочего тела (не показано) и соединяющего трубопроводы 5 ротора 4 коллектора 2 с возможностью обеспечения выравнивания давления рабочего тела в нем.

При этом профилированные лопатки 17 могут быть установлены равномерно по периметру распределительного кольца 37 с внешней его стороны. В качестве подвижного балласта 12 в устройстве используется, например, вода.

Опоры 7, установленные на платформе 16 устройства, могут быть выполнены или в виде колес, или в виде самоориентирующихся колес, или в виде сферических или шаровых опор, или магнитными, или в виде магнитных колес, или в виде самоориентирующихся магнитных колес.

Кроме того, в устройстве переходник 9 может быть выполнен, например, в виде поворотного патрубка, установленного по центру корпуса 1 на статоре 3 коллектора 2 и соединяющего трубопроводом 10 коллектор 2 с источником высокого давления (не показано) рабочего тела.

Устройство работает следующим образом.

Устройство устанавливается на очищаемой поверхности и благодаря наличию подвижного балласта 12, например, в виде воды, размещенного в полости корпуса 1, занимает заданное вертикальное положение, ориентируясь по направлению движения. Если опоры 7 выполнены магнитными, а обрабатываемая поверхность может намагничиваться вне зависимости от того, где проводятся работы - под водой или на суше, устройство примагничивается к обрабатываемой поверхности. Если опоры 7 немагнитные, или обрабатываемая поверхность не намагничивается, то в первоначальный момент времени устройство удерживается на поверхности оператором.

Рабочее тело под давлением через трубопровод 10 и переходник 9 подается в полость статора 3 коллектора 2. За счет выполнения переходника 9 в виде поворотного патрубка он занимает заданное вертикальное положение и остается так ориентированным при всех эволюциях устройства. Далее, рабочее тело поступает в ротор 4 по радиальным трубопроводам 5 и оттуда к рабочим соплам генераторов 6 высоконапорных струй.

Истекая из генераторов 6 высоконапорных струй, установленных под углами к обрабатываемой поверхности 8, по первому варианту выполнения изобретения, рабочее тело создает реактивную силу, заставляющую вращаться ротор 4 коллектора. По второму варианту выполнения изобретения одновременно с генераторами 6 высоконапорных струй, оси сопел которых повернуты по направлению вращения ротора 4, т.е. навстречу вращению ротора 4, рабочее тело поступает также в эжекторные сопла 18, установленные под прямым углом к оси трубопроводов 5. Истекая из сопел 18, рабочее тело создает реактивную силу, заставляющую вращаться ротор 4. Суммарная сила, заставляющая вращаться ротор 4 по второму варианту выполнения изобретения, будет определяться разностью сил, создаваемых соплами 18 и соплами генераторов 6 высоконапорных струй. Профилированные лопатки 17, установленные на вращающемся роторе 4, формируют поток рабочей среды из-под нижней профилированной поверхности 11 корпуса 1 от его центра к периферии и создают пониженное давление (разрежение) под нижней поверхностью 11 корпуса 1 как за счет выброса рабочей среды, так и за счет того, что нижняя поверхность корпуса 1 выполнена профилированной по определенному закону, что обеспечивает создание дополнительной силы, прижимающей устройство к обрабатываемой поверхности 8. В случае отсутствия магнитного взаимодействия между опорами 7 и поверхностью 8 эти силы обеспечивают прижим устройства к обрабатываемой поверхности 8, и после начала вращения ротора 4 оператор может перестать принудительно удерживать устройство на поверхности 8.

Поворачивая кольцо 15, можно регулировать перекрытие окон 13 окнами 14 кольца 15, регулируя расход рабочей среды через них и тем самым регулируя прижимающую силу на корпусе 1 устройства.

Истекая из сопел генераторов 6 высоконапорных струй под давлением, рабочее тело, сформированное в струю, в том числе и кавитирующую, воздействует на наслоения очищаемой поверхности 8, снимая их и зачищая ее за счет многократного прохода высоконапорными струями (ротор 4 вращается) для дальнейшего использования или дальнейшей обработки.

По второму варианту выполнения изобретения, когда высоконапорная струя рабочего тела направлена по направлению вращения ротора, эффективность очистки возрастает, т.к., во-первых, сила воздействия высоконапорной струи на наслоения очищаемой поверхности определяется суммой скоростей собственно высоконапорной струи рабочего тела и скорости вращения ротора 4, а не их разностью, как в первом варианте выполнения изобретения, а во вторых, струя воздействует под основание наслоения и снимает его, как бы срезая его "под корень".

Для поступательного движения и эволюций устройства по обрабатываемой поверхности 8 в обоих вариантах выполнения изобретения служит устройство изменения направления движения, которое само по себе может иметь, например, три конструктивных выполнения при сохранении мнемоники управления во всех предлагаемых вариантах.

Поступательное движение осуществляется за счет реактивной силы при истечении рабочего тела из эжекторных сопел 19 в одном направлении, однонаправленных эжекторных сопел 26 и поворотных эжекторных сопел 29. При необходимости произвести поворот устройства на поверхности в ту или иную сторону или его разворот на месте оператор нажимает на рычаг 25 на ручке управления 21, воздействуя через управляющий тросик 24, или на подпружиненный двухпозиционный золотник 22, или на подпружиненный золотник 27, или на подпружиненную поворотную скобу 35.

В первом случае двухпозиционный золотник 22, перемещаясь в корпусе 23, отключает одно из сопел 19 в паре, подключая другое. При сохранении направления выдува рабочего тела из сопла 19 второй пары сопел на устройстве создается момент сил, поворачивающих его в нужную сторону.

Во втором случае подпружиненный золотник 27 также управляет подачей рабочего тела к одному из сопел 26 в паре и процессы, происходящие в данном случае, аналогичны вышеописанным. При частичном перекрытии одного из сопел 26 происходит поворот устройства по заданной траектории с установкой устройства на параллельную очищаемую полосу в обратном направлении.

В третьем случае под воздействием управляющего тросика 24 зуб 36 подпружиненной поворотной скобы 35 выходит из зацепления с упором 38. Поворотное сопло 29 под действием реактивной силы от истекающего из него рабочего тела начинает вращаться и поворачивается на 180o из одного рабочего положения в другое до взаимодействия противоположного конца 37 скобы 35 с тем же упором 38.

Создается момент сил на устройстве от разнонаправленного положения сопел 29, и оно поворачивается, изменяя направление своего дальнейшего движения. По окончании маневра оператор снова нажимает на рычаг 25 на рукоятке управления 21, скоба 35 поворачивается, конец 37 скобы 35 выходит из взаимодействия с упором 38, и сопло 29 аналогично предыдущей операции возвращается в исходное положение. Устройство продолжает прямолинейное движение в новом направлении.

Заявленное устройство выполнено из традиционных конструкционных материалов по традиционной технологии и может быть изготовлено в условиях обычного производства.


Формула изобретения

1. Устройство для гидродинамической очистки поверхностей, содержащее корпус в виде диска, коллектор, размещенный в корпусе по его центру и состоящий из неподвижного полого статора, размещенного по оси корпуса, и вращающегося на статоре ротора, размещенного под нижней поверхностью корпуса, ось вращения которого совпадает с осью корпуса, выполненного в виде радиальных трубопроводов, соединенных с каналами магистрали подачи рабочего тела, на концах которых под углом в горизонтальной и вертикальной плоскостях относительно оси коллектора установлены генераторы высоконапорных струй, опоры, взаимодействующие с обрабатываемой поверхностью, переходник и трубопровод подвода рабочего тела от источника высокого давления к коллектору, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде полого профилированного диска с, по крайней мере, одной нижней профилированной поверхностью, частично заполненного подвижным балластом, в центральной части корпуса по окружности выполнены окна, перекрываемые идентичными по расположению, форме выполнения и площади окнами, выполненными в кольце, установленном с возможностью вращения на верхней части корпуса устройства в центральной его части, устройство снабжено платформой с размещенными на ней опорами, установленной на статоре коллектора и размещенной под его ротором, профилированными лопатками, установленными на роторе с возможностью обеспечения формирования потока рабочей среды из-под нижней профилированной поверхности корпуса от его центра к периферии и создания пониженного давления под нижней поверхностью корпуса, и устройством изменения направления движения, причем форсунки генераторов высоконапорных струй установлены под углом к обрабатываемой поверхности так, что границы пятна контакта высоконапорной струи рабочего тела с обрабатываемой поверхностью, имеющего форму эллипса, малая ось которого равна максимальному диаметру сечения тела струи, определяются крайними точками большой оси эллипса, удаленными от среза сопла форсунки генератора высоконапорной струи на расстояние, определяемое из следующих математических соотношений:
L1max = 0,8P0d0;
L2min = 0,5P0d0,
где L1max и L2min - максимальное и минимальное расстояния соответственно, мм;
P0 - давление на входе в форсунку;
d0 - минимальный диаметр проходного сечения форсунки.

2. Устройство для гидродинамической очистки поверхностей, содержащее корпус в виде диска, коллектор, размещенный в корпусе по его центру и состоящий из неподвижного полого статора, размещенного по оси корпуса, и вращающегося на статоре ротора, размещенного под нижней поверхностью корпуса, ось вращения которого совпадает с осью корпуса, выполненного в виде радиальных трубопроводов, соединенных с каналами магистрали подачи рабочего тела, на концах которых под углом в горизонтальной и вертикальной плоскостях относительно оси коллектора установлены генераторы высоконапорных струй, опоры, взаимодействующие с обрабатываемой поверхностью, переходник и трубопровод подвода рабочего тела от источника высокого давления к коллектору, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде полого профилированного диска с, по крайней мере, одной нижней профилированной поверхностью, частично заполненного подвижным балластом, в центральной части корпуса по окружности выполнены окна, перекрываемые идентичными по расположению, форме выполнения и площади окнами, выполненными в кольце, установленном с возможностью вращения на верхней части корпуса устройства в центральной его части, а генераторы высоконапорных струй установлены на радиальных трубопроводах так, что угол поворота оси их сопел в горизонтальной плоскости относительно оси радиальных трубопроводов по направлению вращения ротора составляет > 0°, при этом устройство снабжено эжекторными соплами, каждое из которых установлено на радиальном трубопроводе ротора коллектора под прямым углом к оси трубопровода с возможностью обеспечения вращательного движения ротора коллектора за счет реактивной силы от истекающей из него струи рабочего тела, платформой с размещенными на ней опорами, установленной на статоре коллектора и размещенной под его ротором, профилированными лопатками, установленными на роторе с возможностью обеспечения формирования потока рабочей среды из-под нижней профилированной поверхности корпуса от его центра к периферии и создания пониженного давления под нижней поверхностью корпуса, и устройством изменения направления движения, причем форсунки генераторов высоконапорных струй установлены под углом к обрабатываемой поверхности так, что границы пятна контакта высоконапорной струи рабочего тела с обрабатываемой поверхностью, имеющего форму эллипса, малая ось которого равна максимальному диаметру сечения тела струи, определяются крайними точками большой оси эллипса, удаленными от среза сопла форсунки генератора высоконапорной струи на расстояние, определяемое из следующих математических соотношений:
L1max = 0,8P0d0;
L2min = 0,5P0d0;
где L1max и L2min - максимальное и минимальное расстояния соответственно, мм;
P0 - давление на входе в форсунку;
d0 - минимальный диаметр проходного сечения форсунки.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что устройство изменения направления его движения выполнено гидромеханическим в виде диаметрально разнесенных по внешней поверхности корпуса, направленных в противоположные стороны, пар эжекторных сопел, оси которых ориентированы по направлению вектора поступательного движения устройства, соединенных трубопроводами с магистралью подачи рабочего тела и связанных через механизм управления с рукояткой управления, при этом оси эжекторных сопел параллельны между собой.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что механизм управления устройством изменения направления его движения выполнен состоящим из подпружиненного двухпозиционного золотника для каждой пары эжекторных сопел, размещенного в корпусе, связывающим пары эжекторных сопел с трубопроводом подачи рабочего тела, соединенного управляющим тросиком с рычагом управления на рукоятке управления.

5. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что устройство изменения направления его движения выполнено гидромеханическим в виде диаметрально разнесенных по внешней поверхности корпуса однонаправленных эжекторных сопел, оси которых ориентированы по направлению вектора поступательного движения устройства, соединенных трубопроводами с магистралью подачи рабочего тела и связанных через механизм управления с рукояткой управления, при этом оси эжекторных сопел параллельны между собой.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что механизм управления устройством изменения направления его движения выполнен состоящим из подпружиненного золотника на каждое эжекторное сопло, размещенного в корпусе, связывающим каждое эжекторное сопло с трубопроводом подачи рабочего тела, соединенного управляющим тросиком с рычагом управления на рукоятке управления.

7. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что устройство изменения направления его движения выполнено гидромеханическим в виде диаметрально разнесенных по внешней поверхности корпуса поворотных эжекторных сопел, оси которых смещены относительно оси их поворота, установленных посредством обойм, имеющих фланцы, на полых стойках, соединенных, в свою очередь, трубопроводами с магистралью подачи рабочего тела, и связанных через механизм управления - с рукояткой управления.

8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что механизм управления устройством изменения направления движения инструмента выполнен состоящим из установленной на оси, подпружиненной поворотной скобы, имеющей зуб на одном из своих концов и взаимодействующей этим зубом или другим своим концом с упором, установленным на фланце обоймы поворотного сопла, при перекладке поворотного сопла из одного рабочего положения в другое, и управляющего тросика, соединяющего подпружиненную скобу с рычагом управления на рукоятке управления.

9. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что оно снабжено распределительным кольцом, связывающим радиальные трубопроводы ротора коллектора по окружности между собой, выполненным или монолитным, соединяющим трубопроводы ротора коллектора с обеспечением его жесткости, или в виде трубчатого кольцевого коллектора, подключенного к магистрали подачи рабочего тела и соединяющего трубопроводы ротора коллектора с возможностью обеспечения выравнивания давления рабочего тела в нем.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что профилированные лопатки установлены равномерно по периметру распределительного кольца с внешней его стороны.

11. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что в качестве подвижного балласта используется, например, вода.

12. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что опоры, установленные на платформе, выполнены в виде колес.

13. Устройство по п.1, или 2, или 12, отличающееся тем, что опоры, установленные на платформе, выполнены и виде самоориентирующихся колес.

14. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что опоры, установленные на платформе, выполнены в виде сферических или шаровых опор.

15. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что опоры, установленные на платформе, выполнены магнитными.

16. Устройство по п.1, или 2, или 12, отличающееся тем, что опоры, установленные на платформе, выполнены в виде магнитных колес.

17. Устройство по п. 1, или 2, или 12, или 13, отличающееся тем, что опоры, установленные на платформе устройства, выполнены в виде самоориентирующихся магнитных колес.

18. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что переходник выполнен в виде поворотного патрубка, установленного по центру корпуса на статоре коллектора и соединяющего трубопроводом коллектор с источником высокого давления рабочего тела.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13

TK4A - Поправки к публикациям сведений об изобретениях в бюллетенях "Изобретения (заявки и патенты)" и "Изобретения. Полезные модели"

Страница: 794

Напечатано: Дата прекращения действия 20.09.2003

Следует читать: Дата прекращения действия 10.08.2002

Номер и год публикации бюллетеня: 10-2004

Код раздела: MM4A

Извещение опубликовано: 10.11.2004        БИ: 31/2004




 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии выполнения ремонтных работ на внешних поверхностях подводных объектов и касается разработки способа подводной очистки внешних поверхностей корпусов судов и других конструкций, погруженных в жидкость

Изобретение относится к судостроению , в частности к средствам очистки подводной части судов от обрастаний

Изобретение относится к судоремонту и позволяет повысить надежность и технологичность устройства для очистки бортов судов в доке

Изобретение относится к судостроению, в частности к средствам очистки подводной части судов от обрастания микроорганизмами, и может быть использовано в народном хозяйстве для очистки от биообрастания различных плавучих средств

Изобретение относится к судостроению и позволяет повысить эффективность очистки корпуса в условиях промысла
Изобретение относится к технологии демонтажа изоляционных покрытий, в частности резиновых пластин, приклеенных к поверхности металлических конструкций, преимущественно к корпусу судна

Изобретение относится к общему машиностроению,в частности к устройствам для гидродинамической очистки поверхности, преимущественно судов, например, от ржавчины, обрастаний и различных наслоений

Изобретение относится к эксплуатации морского и речного флота и может быть использовано для очистки корпусов судов от обрастания

Изобретение относится к охране внешней среды и поддержанию экологически чистой подводной среды морей или иных водоемов

Изобретение относится к судоремонту и касается устройств для обработки поверхности корпуса судна

Изобретение относится к технологии гидродинамической очистки поверхностей различных сооружений и касается вариантов создания устройств для такой гидродинамической очистки

Наверх