ЧИСТЯЩИЙ ЕРШ
CLEANING BRUSH

Изобретение относится к чистящему ершу согласно ограничительной части формулы изобретения. Чистящие ерши такого рода предназначены для трубопроводов перед вводом магистрали в эксплуатацию или также для периодической чистки и технического обслуживания, причем как для магистральных газопроводов, так и для трубопроводов для транспортировки жидкостей, будь то нефть, вода или любой химический жидкий продукт. Загрязнения и отложения на стенах труб во многих случаях можно удалить за счет трущего или шлифующего действия манжет, а при необходимости дополнительно также с помощью прижатых к стене щеток, и передвигать вперед с помощью газа или жидкости, перемещающей также и ерш. Однако бывают случаи, в которых воздействие манжет или щеток на отложения на стенах труб остается недостаточным.
В частности, в некоторых магистральных газопроводах на стенах труб встречаются отложения пыли, которые при прохождении ерша большей частью остаются на стенах и частично приводят также к сильному износу манжет ерша за счет сильного абразивного воздействия. В результате этого скоблящая функция манжет еще больше снижается.
Из DE 2015745 A1 известен чистящий ерш для трубопроводов, который имеет в своем корпусе с двумя расположенными на расстоянии друг от друга манжетами несколько выходных отверстий для сжатого воздуха, центрально ведущих вовнутрь ерша от его задней части, при этом промежуточное пространство соединено с всасывающим трубопроводом, ведущим к расположенному на передней части отсасывающему выпуску. Однако известный чистящий ерш предназначен для того, чтобы непосредственно впитывать всасывающим трубопроводом скапливающуюся на его глубокорасположенном участке промежуточного пространства от внутренних стен трубы воду и распылять ее впереди перед ершом. Очистка промежуточного пространства, прежде всего от осажденных сухих веществ, необходимая при транспортировке газа на дальние расстояния, при этом не происходит.
Поэтому задачей настоящего изобретения является создание чистящего ерша, который может использоваться по типу обычных чистящих ершей и может перемещаться посредством транспортируемого вещества текучей среды, который однако при особых отложениях на стенах труб, например, таких как пыль, оказывает лучшее чистящее действие и вызывает меньший износ ерша, в частности, в области его манжет.
Согласно изобретению эта задача решается исходя из ерша согласно ограничительной части формулы изобретения 1 с отличительными признаками пункта 1 формулы изобретения. Было установлено, что направленное через испускающее отверстие на стены трубы струйное воздействие предотвращает, что частицы остаются на стенах трубы и манжеты (или также щетки) проходят по ним без их снятия. Такое испускающее отверстие может снабжаться текучей средой за счет расположенного с задней стороны напорного отверстия, благодаря чему транспортировка с собой отдельного источника энергии для этого не требуется. Однако открытый таким образом проход вещества текучей среды насквозь через чистящий ерш вызывает замедление скорости передвижения ерша по отношению к текучей среде в трубопроводе, но может быть надежно рассчитан таким образом, чтобы чистящий ерш продолжал двигаться вперед. Более того, замедленная скорость чистящего ерша по сравнению с окружающим веществом текучей среды в трубопроводе предотвращает скопление частиц грязи в области ерша, как это наблюдалось раньше при чисто механической очистке за счет воздействия манжет или щеток.
Предпочтительно, отделившийся за счет испускающего отверстия от стенки труб материал загрязнения отсасывают и выталкивают от ерша вперед. Целесообразно обеспечить это за счет отсасывающего устройства, которое через всасывающий трубопровод соединено с отсасывающим выпуском, расположенным по направлению движения перед напорным отверстием.
Предпочтительно предусматривают, что испускающее отверстие выходит по направлению движения перед отсасывающим устройством для того, чтобы внутри ерша между манжетами возникало направленное назад, от испускающего отверстия к отсасывающему устройству направление потока, а тем самым соответствующее движению ерша вперед.
Отсасывающий выпуск может быть подключен к проходящему насквозь в продольном направлении струйному транспортеру или подобному гидродинамическому подсосу, чтобы стимулировать отсасывающее действие с помощью увеличенного подсоса. Подобные эффекты можно получить, например, с помощью струйной воздуходувки или сопла Вентури.
Три примера осуществления для предмета изобретения представлены на чертеже и далее объясняются подробнее. На чертеже показаны:
Фиг.1 - продольный разрез ерша в трубе,
Фиг.2 - разрез по линии II-II на фиг.1,
Фиг.3 - продольный разрез еще одного варианта ерша и
Фиг.4 - продольный разрез ерша по третьему конструктивному решению.
На фиг.1 представлен обозначенный в целом как 1 чистящий ерш во время использования в трубопроводе 2, который, например, служит в качестве газовой трубы, но в принципе мог бы также быть трубой для транспортировки жидкостей, например магистральным трубопроводом для нефти, воды или химических жидкостей. Магистральные трубопроводы для газа или сырой нефти обычно подразделяют на участки длиной в среднем в 70 километров, но они могут иметь также и участки в несколько сотен километров, через которые должны проходить чистящие ерши, прежде чем их смогут поймать, вынуть и проверить на станции, точно так же, как и разделительные ерши для отграничения партий веществ текучей среды, транспортируемых друг за другом по трубопроводу, или также измерительные ерши для проверки трубопровода 2.
Чистящий ерш рассматриваемого здесь типа обычно имеет несущий корпус 3 ерша, на котором радиально наружу выступают по меньшей мере две размещенные на расстоянии друг от друга манжеты 4, 5 из эластичного, но очень устойчивого к истиранию материала, такого как, например, полиуретан, и прилегают с внутренней стороны к трубопроводу. Эти манжеты 4, 5, во-первых, настолько закрывают сечение трубы, что чистящий ерш 1 «плывет вместе» с транспортируемым веществом текучей среды, то есть с задней стороны получает достаточное, по сравнению с давлением с передней стороны, давление по направлению движения, которое преодолевает трение со стенами трубопровода, инерцию массы ерша, а также возможные воздействия силы тяжести на поднимающихся наклонных участках такого трубопровода.
Манжеты 4, 5 выполнены известным образом по существу в форме диска, а в настоящем случае с немного тарельчатой формой, направленной относительно обозначенного стрелкой 6 направления движения чистящего ерша 6 назад для того, чтобы снизить проскальзывающее действие манжет по внутренней стенке трубопровода и улучшить уплотняющее прилегание за счет давления вещества текучей среды с задней стороны.
Если в простых вариантах исполнения ерша до сих пор манжеты выполняли также центрирование и опирание ерша 1 относительно внутренней стенки, то в настоящем случае предусмотрены колеса 7 у переднего конца ерша 1 и колеса 8 у заднего конца ерша 1, которые направлены на выполненных достаточно гибкими кронштейнах 9 или 10 колес к внутренней стороне трубопровода 2 и тем самым выполняют центрирование и опору ерша.
Такое центрирование и опирание необходимо в таких, в частности, случаях, если необходимо считаться с сильным износом манжет 4, 5 на участках трубопровода 2 большой длины и, в частности, также при сильных абразивных налетах на внутренней стороне внутренних стен трубы. Например, это может происходить в магистральных газопроводах с пылевыми отложениями в трубопроводе, которые могут быть захвачены и удалены манжетами лишь в недостаточной мере, и вместо этого сильно изнашивают манжеты так, что их прилегание к трубопроводу становится недостаточным. Тем самым под сомнение ставится как чистящее действие, так и продвижение ерша вперед.
Чистящий ерш 1 имеет особое приспособление, которое служит для того, чтобы отделять от трубопровода отложения, прежде всего также отложения в форме пыли, и удалять их. В связи с этим ерш 1 с обратной стороны имеет выполненное в форме кольца напорное отверстие 11, которое образует паз между корпусом 3 ерша и манжетой 5, и ведет по осевой в форме кольцевого пространства через нагнетающий трубопровод 12 к испускающему отверстию 13, которое направлено на внутреннюю стенку трубопровода 2. Испускающее отверстие может в данном случае быть выполнено по типу кольцеобразного, направленного радиально наружу отверстия. Понятно, что в качестве альтернативы здесь может быть предусмотрен венец из отдельных отверстий. Испускающее отверстие 13 может вместо слегка расширенной формы быть также сужено в виде сопла для того, чтобы направить усиленную струю на внутреннюю стенку трубы.
Отделенные от внутренней стенки с помощью испускающего отверстия 13 отложения собираются отсасывающим устройством 14, расположенным по направлению движения за испускающим отверстием 13, в поток вещества текучей среды и транспортируются по ведущему центрально в корпусе 3 ерша вперед всасывающему трубопроводу 15 к расположенному с передней стороны отсасывающему выпуску 16. То есть в данном случае через чистящий ерш 1 возникает проток от напорного отверстия 11 к отсасывающему выпуску 16, причем отсасывающий выпуск расположен по направлению движения перед напорным отверстием. При этом проток через участок между манжетами 4 и 5 направлен, однако, по направлению движения назад. Это облегчает сбор отделившихся отложений, если, например, в газопроводе проходит поток газа со скоростью от 5 до 10 м/сек, а чистящий ерш движется по отношению к нему со скоростью 1 м/сек или несколько м/сек. Отсасывающее устройство 14 образовано венцом распределенных в форме кольца по периметру ерша отсасывающих элементов 17, которые по проходящим сквозь напорный трубопровод 12 радиальным соединениям 18 ведут во всасывающий трубопровод 15. Понятно, что отсасывающие элементы 17 также могут быть выполнены в виде проходящего в форме кольца отсасывающего устройства.
Для усиления отделения отложений в трубопроводе между манжетами на корпусе 3 ерша также расположены щетки. В данном случае на наружной оболочке 20 напорного трубопровода 12 с выполненной в виде параллелограмма направляющей 21, которая обеспечивает также эластичный прижим наружу. Также и эти щетки 19 расположены по направлению движения перед отсасывающим устройством 14 для того, чтобы отсасывающее устройство 14 при проходящем назад потоке также захватывало отложения, отделенные щетками 19.
На фиг.3 показана совпадающая в различных элементах конструктивная форма чистящего ерша 22, причем совпадающие элементы обозначаются теми же ссылочными знаками, что и на фиг.1, и далее еще раз не поясняются. Особенность этой формы осуществления заключается в усиленном отсасывающем действии. Вместо простого проходящего по центру вперед всасывающего трубопровода 15 отсасывающее устройство 14 соединено через всасывающий трубопровод 23 с соплом Вентури 24 или гидродинамическим подсосом подобного действия, к примеру, в форме струйного насоса или струйной воздуходувки. Сопло Вентури 24 имеет сужающийся в виде сопла вход 25 и расширяющийся по типу диффузора выход 26 и подходит благодаря высокой скорости протока и низкого давления в расположенном между ними суженном участке для достижения отсасывающим устройством 14 желаемого высокого отсасывающего воздействия. Это усиливает также проток по участку между манжетами от испускающего отверстия 13 к отсасывающему устройству 14 и тем самым улучшает удаление отсоединившихся взвешенных частиц отложений. Необходимый для достижения высасывающего действия проток, хотя и уменьшается при замедлении движения чистящего ерша 22 относительно окружающего потока газа или жидкости и должен также в смысле надежного продвижения чистящего ерша 22 вперед ограничиваться, но в остальном приводит по причине большего перепада скорости между транспортируемым по трубопроводу веществом текучей среды и чистящим ершом к тому, что отделившиеся отложения удаляются, а не скапливаются в области ерша, как это происходит, например, в обычных, работающих только с манжетами, чистящих ершах.
Еще один вариант чистящего ерша 27 согласно фиг.4 имеет по большей части совпадающую с чистящим ершом 22 на фиг.3 структуру, поэтому отдельные элементы опять обозначены теми же ссылочными знаками. Чистящий ерш 27 отличается от чистящего ерша 22 тем, что вместо колес 7, 8 для центрирования и опирания чистящего ерша 28 предусмотрены щетки 28 в передней области ерша и щетки 29 в задней области, в каждом из случаев за пределами ограниченного манжетами 4, 5 продольного участка. Эти щетки при распределении в виде венца по периметру ерша метут, прижимаясь к внутренней стене трубопровода 2, и тем самым выполняют дополнительное чистящее действие. При этом щетки 28, 29 гибко опираются на подвижные кронштейны 30, 31 для того, чтобы иметь возможность приспособления при изнашивании или при меняющейся конфигурации внутреннего сечения трубопровода для обеспечения равномерного прижима.