Устройство очистки внутренней поверхности труб
DEVICE FOR CLEANING INTERNAL SIDE OF PIPES

Предлагаемое изобретение относится к установкам для очистки глубинно-насосного оборудования, а именно насосно-компрессорных труб (далее НКТ). Устройство предназначено для удаления шлама и солевых отложений с внутренней поверхности НКТ предварительно отмытых от асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО).
Известно устройство для очистки внутренней поверхности труб см. патент РФ № 190 597, от 04.07.2019. Данное устройство содержит роликовые опоры, расположенные на раме, и узел очистки внутренней поверхности трубы, которым является поршень с полой внутренней поверхностью, включающий насадки в виде вращающегося диска с твердой резиной, вращающегося диска со скребками из твердого сплава, вращающейся щетки, вращающейся форсунки для подачи пара, который подают в форсунку через внутреннюю полую поверхность в поршне, причем поршень через ось вращения соединен с электроприводом, расположенным на передвижной каретке, движение которой позиционирует поршень внутри трубы, в которой осуществляют очистку внутренней поверхности. Недостатком данного устройства является недостаточная скорость и эффективность очистки внутренней поверхности трубы, а также сложность ввиду необходимости создания средств вращения насадок.
Наиболее близким решением является устройство для очистки внутренней поверхности труб, см. патент РФ № 2181637 от 27.04.2002. Данное устройство содержит раму, подвижную каретку, закрепленную на ней штангу с очистным инструментом, имеющим первичное перовое сверло и ножи с резцами, и привод для сообщения очистному инструменту возвратно-поступательного движения. При этом первичное перовое сверло выполнено несимметричным со смещенными режущими кромками на половину шага подачи трубы, а между регулируемыми пружинящими ножами с резцами размещены плоская распорная пружина и стальные щетки для окончательной зачистки поверхности трубы. Недостатком является недостаточная скорость и эффективность очистки внутренней поверхности трубы.
Задачей изобретения является возможность повторного использования очищенных труб.
Технический результат – повышение эффективности удаления твердых отложений на внутренней поверхности стенок трубы.
Технический результат достигается тем, что устройство очистки внутренней поверхности труб включает:
- раму,
- каретку с приводом, выполненную с возможностью перемещения по раме,
- шомпол, закреплённый на каретке, передний конец которого снабжен очистной насадкой трубы,
- систему подачи, удержания и вращения трубы на раме.
При этом шомпол выполнен полым и по нему подводится сжатый воздух к очистной насадки для продувки и удаления отходов в зоне чистки внутреннего диаметра трубы.  А очистная насадка выполнена в виде:
- переходника, жестко закрепляемого на шомполе,
- полого шнека, выходящего из переходника, на винтовой очищающей поверхности которого закреплена, по меньшей мере одна, форсунка для подачи воздуха, и
- наконечника, закрепленного на окончании шнека и содержащего ультразвуковой излучатель.
Наконечник предпочтительно выполнять в виде перового сверла.
Ультразвуковой излучатель излучает с частотой 15-30 кГц с интенсивностью более 0,1 Вт/см2.
Вращение трубы на раме осуществляется по часовой стрелке, а ребра шнека нарезаны против часовой стрелки либо наоборот.
Устройство дополнительно содержит пылесос, всасывающий коллектор которого расположен с торцевой поверхности трубы и позволяющий удалять продукты очистки потоком воздуха создаваемого от форсунок наконечника.
Предлагаемое устройство показано на прилагаемых фиг.1-2 и состоит из следующих элементов:
1, 2, 3, 4, 5, 6 – элементы рамы;
7 – прижим;
8 – кронштейн прижима;
9 – коллектор;
10 – рычаг;
11 – скат;
12, 13 – перекладчик;
14 – опорные ролики;
15 – ролики привода вращения трубы;
16 – всас коллектора;
17,18 – пневмоцилиндр;
19 – упор;
20 – натяжитель;
21 – шомпол;
22 – каретка;
23 – кронштейн;
24 – кронштейн натяжного каната;
25 – звездочка в сборе;
26 – ролик;
27 – мостик;
28 – насадка;
29 – привод коллектора;
30 – кронштейн;
31, 32 – мотор редуктор;
33 – промышленный пылесос;
34 – переходник насадки;
35 – шнек насадки;
36 – регулируемые форсунки для подачи воздуха;
37 – наконечник насадки;
38 – ультразвуковой излучатель.
Первая составная часть установки очистки внутренней поверхности НКТ (фиг.1) предназначена для осуществления движения каретки с шомполом, очистительной насадкой и представляет собой сборно-сварную конструкцию и состоит из следующих сборочных единиц: рама 1, рама 2, рама привода шомпола 5, каретки 22, шомпола 21, кронштейнов 23, роликов 26, кронштейна натяжного каната 14, звездочки в сборе 25, насадки 28, мотор-редуктора 31.
Рама сборной конструкции имеет три секции 1, 2, 5. Каждая секция выполнена из профильной трубы опирающихся на стойки. Внизу стойки соединены поперечными связями, на которых имеются опорные пластины с отверстиями для крепления к фундаменту. По раме на ребордных роликах перемещается каретка 22. На каретке, на стойке, жестко закреплен шомпол 21. На раме закреплены кронштейны 23 с роликами 26, которые являются направляющими шомпола. Шомпол 21 полый выполнен из трубы. Со стороны каретки с помощью трубки к шомполу подводится сжатый воздух для продувки и удаления отходов из зоны чистки внутреннего диаметра трубы. На свободный конец шомпола навинчивается очистительная насадка 28. Для каждого типа диаметра НКТ существует своя очистительная насадка.
На корпусе насадки 28 см. фиг.2 выполнены регулируемые форсунки для подачи воздуха 36 (всего их может быть четыре) для продувки трубы. Также на наконечнике 37 насадки 28 см. фиг.2 установлен ультразвуковой излучатель 38. Тело насадки выполнено в форме шнека 36. Крепление насадки 28 к шомполу 21 осуществляется через переходник 34 посредством резьбового соединения с последующей фиксацией от свинчивания.
Каретка 22 с шомполом 21 перемещается вдоль рамы цепью, размещенной в швеллерных пазах рамы, на приводной и неприводной звездочках. Цепной привод каретки состоит мотор-редуктора 31, закрепленного на подвижной плите и цепной передачи. Крайние положения каретки настраиваются в помощью конечных выключателей. Вдоль рамы со стороны каретки 22 на натянутых тросиках расположена трубка для подвода сжатого воздуха к шомполу 21.
Вторая составная часть установки очистки внутренней поверхности НКТ (фиг. 1) предназначена для осуществления перекладывания НКТ на холостые опорные ролики 14, прижима НКТ к роликам привода вращения трубы, очистки внутренней поверхности НКТ, перекладывания НКТ на скат и представляет собой сборно-сварную конструкцию и состоит из следующих сборочных единиц: рама 3, рама 4, рама прижима 6, прижим 7, кронштейна прижима 8, коллектора 9, рычаг 10, скат 11, перекладчик 12, перекладчик 13, опора роликовая 14, ролики привода вращения трубы 15, всас коллектора 16, пневмоцилиндр перекладчика НКТ 17, пневмоцилиндр прижима НКТ 18, упор 19, натяжитель 20, мостик 27, привод коллектора 29, мотор-редуктор 32, промышленный пылесос 33.
Принцип работы
Исходное положение установки очистки внутренней поверхности НКТ: трубы на установке отсутствуют, каретка находится в исходном положении, на шомпол навинчена очистительная насадка, соответствующая внутреннему диаметру обрабатываемых труб и зафиксирована винтами; рычаг загрузочного механизма находится в нижнем положении, а рычаг разгрузочного устройства в верхнем положении, прижимные ролики узла внутренней очистки находятся в верхнем положении.
Труба, с установки наружной очистки НКТ перемещается по рольгангу к установке внутренней очистки.
Включается пневмораспределитель управляющий работой пневмоцилиндра, сжатый воздух от пневмоблока через пневмораспределитель подается в бесштоковую полость пневмоцилиндра, рычаги перекладчика поднимают трубу с роликовых опор приемного рольганга, труба скатывается с рычагов перекладчика на роликовые опоры установки.
Когда труба заняла положение внутренней очистки (находится на опорных неприводных роликах и роликах привода вращения НКТ), включается пнемораспределитель и сжатый воздух от пневмоблока поступает в бесштоковую полость пневмоцилиндра, происходит опускание прижимных роликов прижима. После прижима трубы включается привод вращения труб. Труба начинает вращаться на опорных роликах.
После включения привода вращения труб включается привод каретки, каретка, шомпол и очистительная насадка по направляющим начинают двигаться в сторону трубы, включается пневмораспределитель, подающий сжатый воздух на продувку трубы. При этом включается ультразвуковой излучатель 38 с ультразвуковой частотой 15-30 кГц, ультразвуковое воздействие на асфальто-смолисто-парафинистые отложения и гидраты осуществляют с интенсивностью более 0,1 Вт/см2.
Очистительная насадка входит в вращающую трубу – происходит чистка внутренней поверхности трубы. Тело насадки 28 выполнено в форме шнека 35 ребра которого при вращении трубы очищают отложения внутри НКТ за счет того, что ребра шнека направлены в обратную сторону вращения. Подача сжатого воздуха на продувку трубы осуществляется через шомпол 21, переходник насадки 34 и полый шнек 35, откуда поступает в регулируемые фарсунки 36 диаметр которых может быть подобран в зависимости от необходимой скорости продувки.
Каретка доходит до конечной точки, происходит реверсирование привода каретки и каретка, шомпол и очистительная насадка начинают двигаться в обратном направлении.
Когда каретка доходит до исходного положения, происходит отключение привода шомпола, пневмораспределителя (продувка трубы), привода вращения труб.
После отключения привода вращения труб отключается пневмораспределитель, сжатый воздух от пневмоблока поступает в штоковую полость пневмоцилиндра – происходит подьем прижимных роликов прижима.
После подъема прижимных роликов происходит срабатывание пневмораспределителя, сжатый воздух поступает от пневмоблока в штоковую  полость пневмоцилиндра, происходи подъем рычагов перекладчика, туба  с рычагов перекладчика поступает на скаты, установка разгружается на рольганг.
Процесс очистки происходит возвратно-поступательным движением шомпола по оси трубы во время ее вращения по часовой стрелке,  при этом ребра шнека нарезаны против часовой стрелки, что позволяет эфективно удалять твердые отложения на внутренней поверхности стенок трубы. Использование ультразвукового датчика с ультразвуковым излучателем с частотой 15-30 кГц позволяет производить очистку внутренней поверхности труб механическим способом с удалением отложений до 95%.
Благодаря регулируемым форсункам продукты очистки удаляются направленным потоком воздуха создаваемого от наконечника шомпола до всаса пылесоса 33.