ГИДРОБАРОДИНАМИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО КОМБИНИРОВАННОЙ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБОПРОВОДОВ
HYDRO-BARO-DYNAMIC PIPELINE INNER SURFACE CLEANER

Изобретение относится к области очистки внутренних поверхностей напорных трубопроводов от отложений. Отложения образуются за счет осаждения твердых частиц транспортируемого продукта и последующего прилипания этих отложений к стенке трубы. Зарастание трубы отложениями приводит к уменьшению проходного сечения трубы, снижению ее производительности, повышению энергоемкости процесса. Особенно это важно для нефтепродуктов.
Известны устройства очистки внутренней поверхности трубы, использующие гидробародинамический эффект. Такие устройства вводятся внутрь трубы, и на устройство воздействуют потоком рабочего агента, как правило, воды.
В клиновидных канавках, между трубой и устройством, образуются высокоскоростные струи, имеющие давление до 1 МПа и обладающие большой кинетической энергией.
Эти струи, динамически воздействуя на отложения, разрушают их. Отложения выводятся наружу через шламовыпуски. Далее возможна их утилизация.
Известно гидробародинамическое устройство очистки внутренней поверхности трубопровода [1].
Устройство состоит из струеформирующей манжеты, штока и центратора-кавитатора. Используется комбинация кавитационного эффекта и гидробародинамического.
Недостатком этого устройства является низкая эффективность очистки при встрече с плотными и твердыми отложениями.
Известно устройство, реализованное в гидробародинамическом способе очистки внутренней поверхности трубопроводов [2] - прототип. Устройство состоит из струеформирующей манжеты, штока и кавитатора - ограничителя хода. Кавитатор - ограничитель хода одновременно выполняет роль центратора, который предохраняет устройство от переворачивания и останавливает его при встрече с преградой. В данном способе также используется комбинация кавитационного эффекта и гидробародинамического.
Недостатком устройства, используемого в данном способе, является сложность технологической обвязки и технологического процесса, предназначенных для преодоления устройством твердых отложений, что снижает его эффективность очистки, выраженную в снижении производительности работы.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности работы устройства при комбинированной очистке внутренней поверхности трубопроводов.
Технический результат достигается за счет того, что центратор-кавитатор выполнен в виде винта, вращающегося под действием гидробародинамических струй манжеты на его лопасти.
Лопасти винта могут быть выполнены, например, в виде лопаток, кромка которых, соприкасающаяся с отложениями, снабжена абразивостойким материалом. Винт может быть снабжен кольцом(ами), жестко соединенным(и) с лопастями.
Более подробно сущность изобретения будет описана ниже. На фиг.1 представлен схематический чертеж гидробародинамического устройства очистки внутренней поверхности трубопроводов.
Устройство состоит из струеформирующей манжеты 1, содержащей пружинные элементы 2, расположенные в два ряда в шахматном порядке (см. вид А) и образующие во внешнем круге клиновидные канавки (см. схему С). Внутренняя полость манжеты 1 покрыта эластичным элементом 3.
Для устойчивости манжеты 1 используется шток 4, на котором установлен винт (крыльчатка) 5, при помощи подшипника 6 и гайки 7. Лопасти винта 5 в верхней части имеют форму лопатки, а части, соприкасающиеся с отложениями, снабжены абразивостойким материалом 8.
На виде В показан вариант, при котором винт (крыльчатка) 5 снабжен кольцом 9, повышающий прочность лопастей винта 5.
Устройство помещено в трубу 10, с отложениями 11.
Работает устройство следующим образом. Заводят устройство в трубопровод обычным способом через камеру пуска (на фиг.1 не показана). При этом клиновидные канавки внешнего круга манжеты 1, сопрягаясь с трубой 10, образуют клиновидные щели. Далее на манжету 1 подают давление рабочего агента (например, воды, эмульсии и пр.). При перепаде давления перед устройством и за ним, равным (0,2-0,6) МПа, устройство начнет движение. При этом на устройство должен подаваться расход рабочего агента, обеспечивающий этот перепад с учетом расхода рабочего агента, необходимого для образования гидробародинамических струй в клиновидных щелях (схема С).
В клиновидных щелях происходит ускорение потока рабочего агента и выброс их в виде струй.
Разрушение отложений 11 происходит за счет кинетической энергии струй. Однако часто встречаются отложения повышенной прочности, и эффективность работы устройства резко снижается.
В предлагаемом изобретении происходит следующее. Струи воды, кроме отложений 11, воздействуют и на лопасти винта 5, заставляя его вращаться. Встречаясь с отложениями 11, лопасти винта 5, выполняя роль бурового долота, разрушают эти отложения механически.
Чтобы эффект разрушения был выше, лопастям придают форму резцовых лопаток, кромка которых усилена абразивостойким материалом. Комбинация механического и гидравлического разрушения отложений повышает эффективность работы устройства.
Усиление прочности лопастей можно достичь, снабдив винт кольцом 9, жестко соединенным с лопастями (см. вид В). Количество лопастей винта 5 может быть различным и подбирается экспериментальным путем.
Винт 5 выполняет несколько функций. Во-первых, это центратор. Он центрирует устройство в трубе и не позволяет манжете 1 опрокидываться. Во-вторых, выполняет роль бурового инструмента. Разбуривает отложения, разрушает их. В-третьих, это кавитатор. Струи манжеты 1, ударяясь о лопасти винта 5, заставляют его вращаться, но сами, при этом разбиваясь на части, создают кавитационные микровзрывы хаотичного характера. Устойчивость же отложений к пульсирующим нагрузкам ниже, чем к постоянным, и разрушение их начинается быстрее. Кроме того, сохраняется и эффект кинетического разрушения отложений струями воды.
Суммируя эффекты устройства, достигаем технический результат по повышению эффективности работы устройства.
Применение устройства не требует изменения технологии работ и не требует дополнительного обслуживания.
Устройство технически применимо и может быть изготовлено в условиях механических мастерских.
Источники информации
1. Патент RU №2009729 C1 B08B 9/04 от 24 апреля 1992 г. Гидробародинамическое устройство очистки внутренней поверхности трубопроводов.
2. Патент RU №2008105 C1 B08B 9/04 от 12 августа 1991 г. Гидробародинамический способ Ежова очистки внутренней поверхности трубопроводов - прототип.