ВИБРАТОР ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ

Полезная модель относится к области энергосберегающих технологий и может быть использована для очистки фильтров скважин, поверхностей трубопроводов, а также различных металлоконструкций сооружений и агрегатов.
Известны устройства для обработки поверхности высоконапорными струями рабочего агента (Патенты РФ №2070286, МПК Е 21 В 43/26, оп. 1996 г. и №2211320, МПК Е 21 В 43/25 оп. 2000 г.), включающие возбудитель кавитации в нагнетаемом струйном потоке рабочего агента. Известные гидродинамические устройства предполагают подсоединение непосредственно возбудителя кавитации к агентоподающему трубопроводу и размещение его в обсадной трубе. Такое применение возбудителя кавитации делает его уязвимым для внешних воздействий со стороны потоков, содержащих фрагменты разрушенных при очистке наслоений, приводит к его повреждениям и частым заменам, а, следовательно, к снижению эффективности и увеличению сроков проводимых работ.
Наиболее близким к описываемой полезной модели является вибратор гидродинамический (патент РФ №2047729, МПК Е 21 В 28/00, оп. 1995 г.), включающий корпус с осевым проходным каналом, возбудитель кавитации, переходник, соединенный с корпусом и выполненный с возможностью подключения к линии нагнетания рабочего агента, а также наконечник с выходными соплами. Известное устройство представляет собой
достаточно сложное изделие, трудоемкое в изготовлении из-за необходимости выполнения винтовых и тангенциальных проходных каналов, а потому не находит широкого применения для очистки фильтров артезианских скважин и различного рода поверхностей в коммунальном хозяйстве.
Кроме того, при механических повреждениях устройства оно становится полностью непригодным для использования и подлежит утилизации.
Таким образом, технический результат от использования описываемой полезной модели заключается в упрощении конструкции вибратора, обеспечении удобства его использования, повышении срока службы возбудителя кавитации и повышении эффективности проводимых работ.
Указанный технический результат достигается тем, что в вибраторе гидродинамическом, включающем корпус с осевым проходным каналом, возбудитель кавитации, переходник, соединенный с корпусом и выполненный с возможностью подключения к линии нагнетания рабочего агента, а также наконечник, содержащий выходные сопла и осевой цилиндрический канал, сопряженный с проходным каналом корпуса, проходной канал переходника выполнен ступенчатым, возбудитель кавитации является сменным и соединен с входным торцом корпуса, при этом выходное отверстие возбудителя кавитации размещено в проходном канале корпуса, а входное отверстие - в средней секции проходного канала переходника, диаметр которой выбирают с возможностью размещения в ней элементов возбудителя кавитации.
Возбудитель кавитации может быть выполнен в виде сопла с диффузором, сообщенным с цилиндрическим каналом, при этом последний расположен в проходном канале корпуса, а сопло и диффузор размещены в средней секции переходника.
Целесообразно на внешней поверхности каждого элемента выполнить выемки, с возможностью укрепления в них инструмента для осуществления надежного соединения элементов вибратора.
Описываемое устройство представляет собой разборную конструкцию, обеспечивающую удобную для транспортировки на место производства работ, оперативную смену деталей в случае их повреждения или установку возбудителя кавитации требуемой формы с параметрами, выбираемыми в зависимости от состояния обрабатываемой поверхности и условий проведения обработки. При этом возбудитель кавитации полностью защищен от механических повреждений и в то же время может быть оперативно, без доработки или разборки всего устройства заменен на другую модификацию.
На чертеже представлено описываемое устройство, где на фиг.1 показан общий вид устройства в разрезе по продольной оси, а на фиг.2, 3 и 4 - вид в сечении по «А-А», «Б-Б» и «В-В» соответственно.
Корпус 1 с осевым проходным каналом 2, в котором закреплен возбудитель кавитации 3, соединен с переходником 4 и наконечником 5 с выходными соплами 6. Переходник 4 содержит ступенчатый проходной канал, в котором входная секция 7, предназначена для осуществления сопряжения с выходным патрубком устройства, подающего рабочий агент (на чертеже не показано), в средней секции 8 расположено входное отверстие возбудителя кавитации 3, а выходная секция 9 служит для соединения с корпусом 1, в проходном канале 2 которого размещено выходное отверстие возбудителя кавитации 3. Переходник может содержать более трех секций различного диаметра в зависимости от типа и конструкции возбудителя кавитации.
Возбудитель кавитации 3 в представленном на чертеже варианте содержит входное сопло 10 и диффузор 11, расположенные в средней секции 3 переходника 4, а также цилиндрический выходной канал 12, размещенный в проходном канале 2 корпуса 1. Наконечник 5 соединен с выходным патрубком 13 корпуса 1, и содержит цилиндрический осевой канал 14, сопряженный с проходным каналом 2 корпуса 1, а также выходные сопла 6, которые могут быть выполнены цилиндрическими, либо переходящими в усеченный конус или другой формы, в зависимости от назначения вибратора. Представлен оптимальный для
данного случая вариант конструкции наконечника 5, который содержит три выходных сопла 6, равномерно расположенных по периметру выходного канала 14, что обеспечивает стабилизацию положения вибратора в скважине и оптимальный расход рабочего агента при необходимом давлении для возникновения кавитации.
Элементы 1, 4 и 5 имеют выемки 15 с противоположными по отношению к оси вибратора плоскими участками. Поверхность возбудителя кавитации 3, выступающая над корпусом имеет форму тора с противоположными плоскими участками.
Описываемая полезная модель представляет собой жесткую конструкцию, все элементы которой расположены соосно и соединены прочной, как правило, резьбовой связью. Конструкция позволяет при помощи смены возбудителей кавитации и/или наконечников различной конструкции устанавливать режимы обработки в зависимости от состояния обрабатываемой поверхности не заменяя устройство в целом.
Устройство работает следующим образом,
Вибратор гидродинамический при помощи переходника 4 укрепляют на выходном патрубке высоконапорной гидродинамической установки подачи рабочего агента и доставляют в оптимальное место для проведения очистки, например, вводят в обсадную трубу артезианской скважины на уровне ее фильтров. Рабочий агент под большим давлением порядка 200-400 Атм поступает через переходник 4 в возбудитель кавитации 3, при движении через который происходит разрыв сплошности струйного потока и образование в нем кавитационных зон, заполненных выделившимися из жидкости в процессе расширения в зоне диффузора воздушными пузырьками. По истечении струи через выходные сопла наконечника пузырьки достигают области повышенного давления и схлопываются вызывая гидродинамические удары. В результате возникают колебания динамического давления в струйном потоке, оказывая эрозионное воздействие на очищаемую поверхность и разрушая наслоения образующиеся на ней в процессе эксплуатации. В случае необходимости замены возбудителя кавитации 3 отсоединяют
переходник 4 посредством, например, гаечного ключа, установленного в выемки 15, снимают укрепленный в корпусе возбудитель кавитации и устанавливают новый возбудитель. После чего переходник 4 снова соединяют с корпусом 1 и получают готовое к эксплуатации изделие.
Таким образом, описываемая конструкция удобна и технологична в эксплуатации, обеспечивает оперативную замену поврежденных элементов или замену элементов с целью изменения режимов обработки поверхности. При этом практически, полностью снижается вероятность механических повреждений возбудителя кавитации, что значительно увеличивает срок службы устройства.