УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДЛИННОМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Полезная модель относится к обработке металлопроката, а именно к устройствам для очистки внутренней поверхности длинномерных цилиндрических изделий от загрязнений, например технологических смазок.
Известна очистка изделий от загрязнений, заключающаяся в том, что моющую жидкость предварительно насыщают газом ниже предела растворимости при нормальных условиях и очистку ведут в газожидкостном потоке с выделением газа из жидкости путем нагрева очищаемого изделия [А.с. СССР №1030058, В08В 3/04, опубл. 23.07.1983]. При такой очистке выделяющиеся из жидкости пузыри газа турбулизируют пограничный слой на очищаемой поверхности, что повышает качество очистки.
К недостатку устройства относится необходимость предварительного подогрева изделия, что не всегда возможно по техническим или технологическим причинам.
Известна установка для струйной обработки длинномерных цилиндрических изделий, в которой изделие пропускают через тороидальную камеру с выходным соплом, в камеру подают вращающийся поток моющей жидкости и создают турбулентность потока путем применения кольцевых выступов и впадин на внутренней поверхности сопла [А.с. СССР №1276686 C23G 3/04, опубл. 15.12.1986]. Однако установка не обеспечивает эффективной очистки трудноудаляемых загрязнений, например, технологических смазок. Это связано с тем, что при достигаемой скорости течения жидкости в канале выходного сопла невозможно получить турбулентный поток, при котором происходит появление разрывов потока жидкости и возникновение эффектов, близким к эффектам кавитации, способным обеспечить разрушение и удаление любых загрязнений.
Известен гидродинамический кавитационный реактор, содержащий последовательно расположенные конфузор и проточную камеру, в которой на расстоянии друг от друга установлены кавитаторы. Полость проточной камеры выполнена в виде участков, последовательно расширяющихся в зоне установки кавитатора в направлении от конфузора, при этом площадь поперечного сечения каждого последующего участка больше площади поперечного сечения предшествующего участка [Пат. RU №2091157 С16 B01J 19/00, B01J 19/24, опубл. 27.09.1997]. Однако данное устройство не обеспечивает требуемого качества очистки внутренней поверхности, т.к. оно обладает существенным гидравлическим сопротивлением ввиду того, что при течении жидкости через проточную камеру на преодоление гидравлического сопротивления кавитатора расходуется часть потенциальной энергии жидкости и, следовательно, уменьшается ее давление.
Известно устройство [SU №606641, В08В 9/04, Е21В 37/02, опубл. 15.05.1978], выбранное в качестве прототипа, которое содержит цилиндрический корпус с камерой, основание которой выполнено со сквозными отверстиями. В корпусе расположены очистные элементы, выполненные с острыми гранями на участках контакта с внутренней поверхностью трубопровода, и шнек, выполненный с осевым каналом.
Известное устройство может быть использовано для предварительной очистки внутренней поверхности.
Недостатком прототипа является то, что не удается полностью исключить остаточные загрязнения на внутренней поверхности цилиндрических длинномерных изделий.
Задачей создания полезной модели является разработка устройства для очистки внутренней поверхности цилиндрических длинномерных изделий, создающего интенсивную объемную и поверхностную кавитации внутри обрабатываемого изделия, тем самым повышается качество очистки внутренней поверхности цилиндрических длинномерных изделий, например, труб, эффективность и производительность технологического процесса очистки.
Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для очистки внутренней поверхности цилиндрических длинномерных изделий, содержащем цилиндрический корпус с рабочей камерой, основание которой выполнено со сквозными отверстиями, согласно полезной модели, оно содержит патрубок подвода в камеру раствора и соединенный с ним при помощи полой штанги эжектор, на основании рабочей камеры закреплен с одного конца неподвижный вал, на котором установлен с возможностью вращения активатор, выполненный в виде шнека с винтовой перфорированной поверхностью, а на другом конце вала закреплен диск.
Технический результат заключается в следующем.
При подаче моющего раствора насосным агрегатом через эжектор происходит вращение винтового перфорированного шнека внутри длинномерного цилиндрического изделия в моющем растворе. При вращении шнека происходит поступательно-ротационное вращение всего слоя раствора и его выдавливание через зазоры между внутренней поверхностью изделия и диском, где давление понижается до некоторого критического значения и развивается процесс интенсивной поверхностной кавитации. Присутствующие в жидкости пузырьки газа или пара, двигаясь с потоком раствора и, попадая в область давления меньше критического, приобретают способность к неограниченному росту. После перехода в зону пониженного давления рост прекращается, и пузырьки начинают уменьшаться. Если пузырьки содержат достаточно много газа, то при достижении ими минимального радиуса они восстанавливаются к совершают несколько циклов затухающих колебаний, а если мало газа, то пузырьки схлопываются полностью в первом цикле. Сокращение кавитационного пузырька происходит с большой скоростью и сопровождается звуковым импульсом. Схлопывание множества пузырьков, которое может сопровождаться шумом, способствует интенсивной очистке внутренней поверхности изделия от технологических смазок и других загрязнений
В качестве обезжиривающих растворов могут быть использованы стандартные водные растворы, содержащие поверхностно-активные вещества и щелочные компоненты (сода кальцинированная, едкий натр и другие), а также известные растворы совмещенного обезжиривания.
Полезная модель иллюстрируется рисунками, где на фиг. 1 представлена схема общего вида устройства для очистки цилиндрических длинномерных изделий, на фиг. 2 и фиг 3 показано размещение устройства в трубе при очистке.
Устройство включает цилиндрический корпус 1, имеющий рабочую камеру 2, патрубок 3, соединенный при помощи полой штанги 4 с эжектором 5, на основании 6 рабочей камеры 2, выполненном со сквозными отверстиями, закреплен с одного конца неподвижный вал 7, на котором установлен с возможностью вращения активатор 8, выполненный в виде шнека с винтовой перфорированной поверхностью, на другом конце вала закреплен диск 9.
Устройство работает следующим образом.
В длинномерное цилиндрическое изделие (фиг. 2), например трубу 10 помещают устройство, затем на входе в рабочую камеру 2 через патрубок 3 при помощи полой штанги 4 от эжектора 5 струйно вводят моющий раствор. При этом образуется вспененная смесь с пузырьками воздуха, которая перемещается через сквозные отверстия основания 6 рабочей камеры 2. По мере повышения давления раствора на перфорированный шнек активатора 8 возрастает скорость вращения шнека и интенсивность перемешивания моющего раствора. При этом происходит поступательно-вращательное движение раствора в направлении проточного диска 9. В этих условиях присутствующие в жидкости пузырьки газа или пара, двигаясь с потоком жидкости через основание камеры 9, попадают в область давления меньше критического и приобретают способность к неограниченному росту. После перехода в зону пониженного давления рост прекращается и пузырьки начинают схлопываться с образованием высокоскоростных микроструй раствора, локальных зон повышенного давления и ударных волн. Под действием этих факторов происходит требуемая кавитационная очистка внутренней поверхности длинномерного изделия газо-жидкостной средой, происходит отрыв пограничного масляного слоя и масложировых загрязнений с внутренней поверхности изделий, что в конечном счете обеспечивает эффект высокой степени очистки металлической поверхности изделий.
Таким образом, при использовании предлагаемого устройства возрастает интенсификация процессов очистки и эффективное удаление технологических смазок за счет конструктивных особенностей устройства и протекающих физико-химических процессов, что обеспечивает повышение качества выпускаемой продукции.
Устройство для очистки внутренней поверхности цилиндрических длинномерных изделий было изготовлено и смонтировано в сочетании с насосным агрегатом TP 100/А 230/400/50 Hz (давление 3-5 атм.) и опробовано при очистке нержавеющих труб размером 30×3,5 мм длиной 3 м от технологической смазки «Кастрол» в водном щелочном растворе при скорости движения трубы 4 м/мин. При осуществлении процесса очистки трубу надвигают на стационарно установленное устройство очистки, при этом с момента расположения винтового перфорированного шнека в трубе включают подачу моющего раствора, с помощью устройства создается эффект объемной и поверхностной кавитации, активатор предложенной конструкции проталкивает мощный газо-жидкостный поток и происходит интенсивная очистка внутренней поверхности трубы.
Результаты испытаний подтвердили высокие технические и технологические характеристики устройства для очистки. Контроль качества очистки внутренней поверхности труб от технологической смазки осуществлялся по степени загрязнения белой хлопчатобумажной салфетки. Качество очистки внутренней поверхности труб хорошее, остаточных загрязнений не обнаружено. Скорость процесса очистки с применением предлагаемого устройства на 30-50% выше по сравнению с существующим процессом очистки.