УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Полезная модель относится к оборудованию для гидродинамической очистки поверхностей и может быть использовано для очистки, например, судов и погружаемых конструкций, гидротехнических сооружений от биологического обрастания, коррозии, загрязнений и иных подобных поверхностных наслоений как при проведении работ под водой, так и на суше.
Известно устройство для механической очистки корпусов судов от обрастания микроорганизмами, имеющее дисковый корпус 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 (патент № US 4372242, Мкл. B63B 59/00, 1983 г.).
Недостатком этого устройства является возможность механического повреждения обрабатываемой поверхности, в частности красочного слоя.
Известно гидродинамическое устройство для очистки поверхностей, имеющее корпус с установленными на нем колесными опорами, 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 № US 5048445, Мкл. B63B 59/00, 1991 г.). Недостатками этого устройства являются большие массогабаритные характеристики и необходимость обеспечения подвода к устройству дополнительных источников энергии для привода винтов, низкая производительность очистки.
Наиболее близким к предложенному является устройство для гидродинамической очистки поверхностей, содержащее дисковый корпус, неподвижный полый статор, размещенный по оси корпуса, и вращающийся ротор, размещенный под нижней поверхностью корпуса, ось вращения которого совпадает с осью корпуса, выполненный в виде радиальных трубопроводов, соединенных с каналами магистрали подачи рабочего тела, на концах трубопроводов под углом в горизонтальной и вертикальной плоскостях относительно оси корпуса установлены генераторы высоконапорных струй, трехколесное шасси, взаимодействующее с обрабатываемой поверхностью, трубопровод подвода рабочего тела (патент № RU 2122961, МПК B63B 59/00, 1998 г.).
Недостатками этого устройства являются ограниченный диапазон функциональных возможностей обработки поверхностей с различными поверхностными наслоениями и трудность управления в процессе эксплуатации.
Технической задачей, решаемой предложением, является обеспечение возможности адаптации устройства к различным поверхностным наслоениям и к их интенсивности, и упрощение управления устройством в процессе эксплуатации.
Для решения этой технической задачи предлагается устройство для гидродинамической очистки поверхностей, содержащее дисковый корпус, неподвижный полый статор, размещенный по оси корпуса, и вращающийся ротор, размещенный под нижней поверхностью корпуса, ось вращения которого совпадает с осью корпуса и соединенный с радиальными трубопроводами, на концах которых под углом в горизонтальной и вертикальной плоскостях относительно оси корпуса установлены генераторы высоконапорных струй, трехколесное шасси, установленное с возможностью взаимодействия/опоры на с обрабатываемой поверхностью, гибкие трубопроводы подвода рабочего тела, корпус снабжен прикрепленной по его периметру юбкой, установленными по оси корпуса цанговым зажимом и поворотным диском, с отверстиями, комплементарными отверстиям на корпусе, в полости которого установлен с возможностью вращения полый вал, один конец которого закреплен неподвижно с ротором, а другой - с поворотной головкой, закрепленной со статором, в полости вала размещен ниппель, один конец которого закреплен с поворотной головкой, а другой через скользящее уплотнение, образуя с полым валом гидродинамический подшипник, открыт в полость ротора, радиальные трубопроводы прикреплены к ротору с возможностью установки под различными углами, колеса трехколесного шасси расположены вне юбки корпуса, центральное колесо трехколесного шасси установлено с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной и перекрещивающейся с его осью вращения и лежащей в общей плоскости с осью ротора. В предлагаемом устройстве радиальные трубопроводы могут быть прикреплены к ротору накидными гайками, комплементарные поверхности радиальных трубопроводов и посадочных мест ротора выполнены зубчатыми. Предлагаемое устройство для гидродинамической очистки поверхностей может содержать гибкий соединительный элемент, выполненный с возможностью закрепления к боковым сторонами на корпусов и тройник, вход которого образует вход подачи рабочего тела, выходы тройника подключены к гибким трубопроводам подвода рабочего тела.
При проведении поиска по научно-технической литературе и патентной документации других технических решений с предлагаемой совокупностью существенных признаков заявителем не обнаружено. Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата. Устройство может быть изготовлено на имеющемся оборудовании из известных материалов по известным технологиям. Поэтому заявитель считает, что предложение по данной заявке соответствует критериям охраноспособности полезной модели «новизна» и «промышленная применимость».
Настоящее техническое решение поясняется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения приведенной совокупностью существенных признаков требуемого технического результата.
На фиг. 1 показан общий вид предлагаемого устройства, на фиг. 2 - вид нижней (рабочей) части устройства, на фиг. 3 - сечение по оси устройства, на фиг. 4 - два корпуса, соединенные гибким соединительным элементом.
На фигурах обозначены: дисковый корпус 1, статор 2, ротор 3, ось вращения которого совпадает с осью корпуса 1, к боковым сторонам ротора 3 прикреплены радиальные трубопроводы 4, на концах которых под углом в горизонтальной и вертикальной плоскостях относительно оси вращения ротора 3 установлены генераторы 5 высоконапорных струй, колеса 6, 7, 8 образуют шасси, гибкие трубопроводы 9 подвода рабочего тела от источника высокого давления (не показан), корпус 1 снабжен юбкой 10, цанговым зажимом 11, поворотным диском 12 с отверстиями 13, комплементарными отверстиям 14 на корпусе 1, полый вал 15, один конец 16 которого закреплен неподвижно с ротором 3, а другой - с поворотной головкой 17, закрепленной со статором 2, в полости вала 15 размещен ниппель 18, один конец которого закреплен с поворотной головкой 17, а другой через скользящее уплотнение, образуя с полым валом гидродинамический подшипник, открыт в полость ротора 3, радиальные трубопроводы 4 прикреплены к ротору 3 с возможностью установки под различными углами, центральное колесо 7 шасси установлено с возможностью поворота в плоскости, перекрещивающейся с его осью вращения и лежащей в общей плоскости с осью ротора 3, соединитель 19 с регулятором расхода рабочего тела установлен на корпусе 1. Радиальные трубопроводы 4 прикреплены к ротору 3 накидными гайками 20. Комплементарные поверхности радиальных трубопроводов 4 и соответствующих посадочных мест ротора 3 выполнены зубчатыми. К поворотному диску 12 прикреплены ручки-фиксаторы 21 угла поворота. На корпусе 1 закреплены поручни 22. Гибкий соединительный элемент 23, тройник 24, на соединителе 19 с регулятором расхода рабочего тела установлено реактивное сопло 25. Позицией 26 обозначена ось поворота центрального колеса 7 трехколесного шасси в плоскости, перпендикулярной и перекрещивающейся с его осью вращения, поз.27 и 28 - соответственно оси наклона и поворота соединителя 19 с регулятором расхода рабочего тела относительно корпуса 1.
Устройство работает следующим образом:
Перед началом работы закрепляют радиальные трубопроводы 4 на роторе 3 накидными гайками 20, выбирая при этом угол разворота радиальных трубопроводов 4 и, соответственно, углы наклона генераторов 5 высоконапорных струй. Выполнение зубчатыми комплементарных поверхностей радиальных трубопроводов 4 и посадочных мест ротора 3 позволяет надежно фиксировать радиальные трубопроводы 4 под выбранными углами. Цанговый зажим 11 позволяет изменять высоту расположения статора 2 относительно корпуса 1 и устанавливать заданное расстояние от генераторов 5 высоконапорных струй до обрабатываемой поверхности. Это обеспечивает адаптацию устройства к подлежащим удалению различным поверхностным наслоениям.
Оператор прижимает устройство с помощью поручней 22 к обрабатываемой поверхности, и от источника высокого давления подают рабочее тело, которое через гибкие трубопроводы 9, соединитель 19, поворотную головку 17, ниппель 18, ротор 3, полый вал 15, радиальные трубопроводы 4 и генераторы 5 высоконапорных струй поступает на очищаемую поверхность. Наклонное расположение генераторов 5 высоконапорных струй относительно вертикали создает реактивные силы, приводящие во вращение ротор 3 с трубопроводами 4 и генераторами 5 высоконапорных струй. Рабочее тело, выходящее под высоким давлением из генераторов 5 высоконапорных струй, увлекает за собой окружающую воду из под купола, образованного дисковым корпусом 1 с юбкой 10, и под этим куполом создается зона разряжения, что обеспечивает присасывание устройства к очищаемой поверхности. Сила присасывания зависит от расхода рабочего тела, может регулироваться оператором поворотом диска 12 с отверстиями 13, комплементарными отверстиям 14 на корпусе 1, и фиксироваться с помощью ручек-фиксаторов 21. Рабочее тело, выходящее под давлением из реактивного сопла 25, создает реактивную тягу для перемещения устройства по обрабатываемой поверхности. Наличие регулятора расхода рабочего тела позволяет оператору регулировать величину реактивной тяги, а возможность вращения вокруг оси и выполнение центрального колеса 7 шасси с возможностью поворота в плоскости, перекрещивающейся с его осью вращения и лежащей в общей плоскости с осью ротора 3, возможность наклона и поворота соединителя 19 с регулятором расхода рабочего тела относительно корпуса 1 по осям поз. 27 и 28 обеспечивает легкость изменения направления перемещения устройства по поверхности.
Предлагаемое устройство для гидродинамической очистки поверхностей может быть модульным, из двух одинаковых устройств, соединенных между собой. Для этого использованы гибкий соединительный элемент 23 и тройник 24, выполненный с возможностью закрепления к боковыми сторонами на корпусах двух соединяемых устройств - модулей). Это обеспечивает параллельное поступательное движение обоих инструментов в системе сцепки вдоль полосы захвата инструментом очищаемой поверхности.
При использовании двух одинаковых корпусов 1 с гибким соединительным элементом 23, закрепленным боковыми сторонами на двух корпусах 1 (элементы крепления соединительного элемента 23 на корпусах 1 не показаны), и тройником 24, вход которого образует вход подачи рабочего тела, выходы тройника подключены к гибким трубопроводам 9 подвода рабочего тела, обеспечивается большая ширина обрабатываемой поверхности и лучшая обработка неплоской поверхности малой кривизны, так как гибкий соединительный элемент 23 создает независимое «плавающее» прилегание соединенных гибкой сцепкой инструментов в один агрегат к юбок 10 корпусов 1 к неплоской скривленной обрабатываемой поверхности.
Начало и прерывание подачи рабочей жидкости обеспечивается управляемым оператором клапаном (не показан), размещенным на устройстве совместно с механизмом манометрической системы управления давлением на источнике высокого давления (насосной станции). При изменении состояния клапана происходит автоматически подача/прерывание подачи воды в инструмент из насосной станции.
Заявителем изготовлены и успешно испытаны опытные образцы предлагаемого устройства для гидродинамической очистки поверхностей с 4 и 2 форсунками с проходными сечениями форсунок от 0.5 до 2.5 мм, шириной захвата очищаемой поверхности 350 мм и 550 мм., рабочем давлении до 200 bar., расходе воды до 250 л/мин., в режиме одного инструмента (не в сцепке) изменением расстояния от рабочей форсунки до очищаемой поверхности от 10 до 20/70 мм и регулировкой скорости движения.