УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБОПРОВОДА ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЙ

Полезная модель относится к очистке внутренней поверхности трубопроводов от загрязнений и отложений с использованием метода пневмогидравлического удара. Полезная модель может быть использована в коммунальном хозяйстве для очистки и прочистки забившихся и засорившихся канализационных труб, радиаторов центрального отопления и стояков, автономных систем теплоснабжения.
Из патента РФ № 2179082 на изобретение известно устройство для очистки внутренней поверхности трубопроводов от загрязнений, содержащее пневмотаран с источником сжатого воздуха и емкость для слива. Устройство дополнительно снабжено гидроблоком в виде креста, сообщающимся одной парой патрубков с пневмотараном и трубопроводом, а второй парой - с источником рабочей жидкости и емкостью для слива, установленным с возможностью попеременного попарного соединения рабочая жидкость - трубопровод, пневмотаран - трубопровод и трубопровод - емкость для слива, при этом патрубок, сообщающийся с трубопроводом, снабжен фланцевой гайкой с переходником для присоединения к трубам различного диаметра, а остальные патрубки снабжены шаровыми вентилями.
Из патента № 122917 на полезную модель известно устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода от загрязнений, содержащее источник сжатого воздуха, который через входной и выходной патрубки крестообразного гидрокоммутатора и адаптер соединен с трубопроводом, образуя при этом рабочий канал, патрубок для заливки соединен с емкостью с рабочей жидкостью, сливной патрубок соединен со сливной емкостью, причем входной патрубок, патрубок для заливки и сливной патрубок снабжены запорными вентилями, при этом источник сжатого воздуха выполнен управляемым, в рабочем канале перед гидрокоммутатором установлена насадка-сопло и после гидрокоммутатора установлен датчик давления, а на поверхности трубопровода установлен датчик-толщиномер. Устройство может быть дополнительно снабжено дисплеем, информационные входы которого дистанционно соединены с информационными выходами датчика давления и датчика-толщиномера.
Устройство по патенту РФ № 122917 выбрано в качестве наиболее близкого аналога.
Недостатком известных устройств является их недостаточная эффективность и низкий коэффициент полезного действия (КПД).
Техническая проблема, решаемая заявляемой полезной моделью – уменьшение потерь энергии ударной волны.
Технический результат, достигаемый полезной моделью – повышение эффективности удаления отложений, повышение коэффициента полезного действия (КПД) устройства.
Заявляемый технический результат достигается за счет того, что в устройстве для очистки внутренней поверхности трубопровода от загрязнений, содержащем источник сжатого воздуха, выполненный с возможностью соединения с трубопроводом через входной и выходной патрубки крестообразного гидрокоммутатора, образуя при этом рабочий канал, патрубок для заливки гидрокоммутатора предназначен для соединения с емкостью с рабочей жидкостью, сливной патрубок гидрокоммутатора предназначен для соединения со сливной емкостью, причем входной патрубок, патрубок для заливки и сливной патрубок гидрокоммутатора снабжены запорными вентилями, источник сжатого воздуха выполнен управляемым, в рабочем канале установлена насадка-сопло, предназначенная для формирования ударной волны, после гидрокоммутатора в рабочем канале установлен датчик давления, устройство содержит датчик – толщинометр, предназначенный для установки на поверхности трубопровода, согласно полезной модели насадка-сопло, предназначенная для формирования ударной волны, установлена после гидрокоммутатора, между гидрокоммутатором и первой насадкой-соплом в рабочем канале установлена вторая насадка – сопло, предназначенная для формирования ламинарного потока.
Насадка – сопло, предназначенная для формирования ламинарного потока, выполнена с успокоителями потока жидкости.
В заявляемой полезной модели используется две насадки - сопла. Первая насадка - сопло, как и в полезной модели по патенту № 122917, предназначена для формирования ударной волны для более эффективного удаления отложений. Однако, в отличие от насадки - сопла, применяемой в полезной модели по патенту № 122917, в заявляемой полезной модели данная насадка - сопло установлена после гидрокоммутатора непосредственно перед объектом, подлежащем очистке (например, батарея центрального отопления). Перемещение данной насадки -сопла ближе к объекту воздействия исключает влияние коммутатора на профиль ударной волны и, соответственно, позволяет снизить рассеивание ударной волны, повысив, тем самым, эффективность ее воздействия.
Кроме того, заявляемая полезная модель содержит вторую насадку - сопло, установленную между гидрокоммутатором и первой насадкой - соплом. Вторая насадка – сопло предназначена для формирования потока, имеющего ламинарный характер, т.е. предназначена для выравнивания потока, имеющего турбулентный характер, снижения различных завихрений. Это позволяет снизить потери энергии ударной волны,  повысить эффективность воздействия ударной волны и КПД устройства.
Формирование ламинарного потока обеспечивает, например, насадка – сопло, выполненная с успокоителями потока жидкости.
В настоящее время известны множество вариантов успокоителей потока жидкости, например, как в Авторском Свидетельстве СССР № 1652571, или в патенте РФ № 180014 на полезную модель.
Успокоитель может быть выполнен в виде цилиндрической вставки с наружным диаметром, равным внутреннему диаметру корпуса, в котором движется поток жидкости. Внутри вставки установлены продольные пластины параллельно оси корпуса. Пластины вставки взаимно перпендикулярно пересекаются в центе вставки (успокоителя), устраняя таким образом, турбулентность потока (источник: https://interactive-plus.ru/e-articles/220/Action220-18078.pdf).
Конструкция успокоителя не имеет принципиального значения, главное, чтобы вторая насадка обеспечивала преобразование турбулентного потока жидкости в ламинарный.
Заявляемое устройство поясняется чертежами.
На фиг. изображена схема заявляемого устройства.
Заявляемое устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода содержит управляемый источник 1 сжатого воздуха, который через гидрокоммутатор 2 и сменную первую насадку - сопло 3 соединен с трубопроводом 4 (батареей центрального отопления).  Насадка – сопло 3 предназначена для формирования вогнутого/выпуклого фронта ударной пневмогидроволны. Гидрокоммутатор 2 представляет собой крестовину, содержащую четыре патрубка 5, 6, 7 и 8.  На концах патрубков 5, 7 и 8 установлены запорные вентили соответственно 9, 10 и 11. Запорный вентиль 9, патрубки 5 и 6 образуют рабочий канал гидрокоммутатора 2, а запорные вентили 10 и 11, патрубки 7 и 8 образуют сливной канал. В рабочем канале установлен датчик давления 12, на поверхности трубопровода 4 установлен датчик – толщиномер 13. Выходы датчика давления 12 и датчика – толщиномера  13 электрически соединены с информационными входами устройства управления 14. Управляющий выход устройства управления 14 соединен с входом управляемого источника сжатого воздуха 1. Между гидрокоммутатором 2 и насадкой 3 размещена вторая насадка - сопло 15, предназначенная для формирования потока, имеющего ламинарный характер. Источник 1, гидрокоммутатор 2, насадки 3 и 15 жестко связаны между собой посредством рабочего канала 16, представляющего собой элементы трубопровода.
Управляемый источник 1 сжатого воздуха (может быть выполнен на базе пневмопушки “Storm”, предназначенной для хранения сжатого воздуха и последующего его освобождения в очень короткий временной интервал). Сменная насадка - сопло 3 содержит внутренний канал с переменным по его длине сечением, внутри которого установлены вставки. Переменное сечение и вставки создают разные по скорости движения слои воздушного потока, в результате чего на выходе насадки (сопла) 3 создается вогнутый или выпуклый фронт волны. Такой фронт волны создает пневмо-гидроудар, в котором энергия, воздействующая на боковые отложения на внутренней поверхности трубопровода, возрастает на 6-8%.
Насадка – сопло 15 выполнена с успокоителями (на чертеже не показаны), которые обеспечивают устранение турбулентности потока жидкости.
Устройство работает следующим образом.
Полный цикл очистки трубопровода и восстановления системы отопления содержит несколько операций. Управляя запорными вентилями 9, 10, 11 последовательно формируют необходимый канал (контур) для полного цикла очистки: слив воды из трубопровода 4 (системы отопления), заполнение системы трубопровода 4 рабочей жидкостью (холодной или горячей водой), рабочий режим, включающий ударное воздействие сжатым воздухом, слив загрязнений в емкость (или в дренаж) через сливной патрубок 8 и клапан 11.
Устройство для очистки (фиг.1) подсоединяют через к трубопроводу 4, сливному коллектору (на чертеже не показан) и к емкости с рабочей жидкостью (на чертеже не показана). Закрывают вентили 9 и 11 соответственно на патрубках 5 и 8, получая тем самым канал заливки: рабочая жидкость - трубопровод 4. Заполняют всю систему трубопровода 4 рабочей жидкостью - горячей или холодной водой. Закрывают вентиль 10 на патрубке 7 и открывают вентиль 9 на патрубке 5, получая тем самым рабочий канал: управляемый источник 1 сжатого воздуха - трубопровод 4.
Закрепляют датчик-толщиномер 13 к внешней поверхности трубопровода 4. В качестве датчика-толщиномера 13 может быть использован ультразвуковой толщиномер 38DL фирмы Plus Olympus с датчиками М2017 или М2091. Прибор использует прогрессивные алгоритмы измерения толщины слоя оксида/накипи на внутренней поверхности бойлерных труб. Одновременно прибор измеряет остаточную толщину металла бойлерной трубы или трубопровода.  Прибор по встроенному цифровому интерфейсу передает измеренные данные о состоянии трубопровода в устройство 14 управления. На основании величины остаточной толщины металла трубопровода 4 и толщины слоя оксида/накипи на внутренней поверхности трубопровода 4 устройство 14 управления выбирают режимы очистки: максимальную величину давления ∆Р, длительность импульса, необходимое количество импульсов для полного цикла очистки. Ориентировочно опытные данные показывают, что каждый импульс ∆Р = 6÷7 атмосфер снимает 0,2 ÷0,3 мм отложений. Увеличение давления до ∆Р = 8÷10 атмосфер снимает 0,4 ÷0,5 мм отложений.
На основе выбранного алгоритма и режимов очистки устройство 14 управления  регулирует режим работы управляемого источника 1 сжатого воздуха, путем оперативного воздействия на его ударно-спусковой механизм.  Т.е. в зависимости от рабочего давления, остаточной толщины металла и степени отложений в трубопроводе формируется соответствующий цикл пневмо-гидравлических ударов. Кинетическая ударная волна, распространяется по столбу воды в трубе на 98% продольно, при этом она быстро удаляет как пробки, так и слой оксида/накипи на внутренней поверхности трубопровода.  Ударная волна проходит по спиралям до 60 метров, не теряя своей силы, точно так же, как по прямой трубе. Датчик давления 12 в рабочем канале позволяет отслеживать характеристики ударного воздействия.
После окончания цикла очистки может быть произведены контрольные  измерения толщины слоя оксида/накипи на внутренней поверхности   бойлерных труб и остаточной толщины металла бойлерной трубы или трубопровода. При необходимости цикл очистки может быть осуществлен повторно, но уже с другими характеристиками ударного воздействия.
Затем вентиль 9 на патрубке 5 закрывают, вентиль 11 сливного патрубка 6 открывают, при этом формируется сливной канал трубопровод 4 - емкость для слива или дренаж. Загрязнения сливают.