УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОЛОСТИ ТРУБОПРОВОДА

Полезная модель относится к области очистки внутренних поверхностей трубопроводов и может быть использована в нефтяной и газовой промышленности.
Известно устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода (патент РФ №97066, B08B 9/04, опубл. 27.08.2010), состоящее из корпуса, по периметру которого размещена манжета. В торцевой стенке расположены входные отверстия, в которых под углом относительно оси корпуса установлены направляющие лопатки. В противоположной торцевой стенке расположены выходные отверстия. В корпусе соосно с ним размещен стержень, с возможностью вращения. На стержне в корпусе жестко зафиксирована крыльчатка. На свободном конце стержня закреплена направляющая насадка, выполненная в виде полусферических лепестков. Между корпусом и направляющей насадкой на стержне установлена крепежная втулка, в которой посредствам шарнира закреплены очистительные элементы (не менее трех). Очистительные элементы выполнены в виде державок и установленных в них под углом относительно оси устройства с возможностью вращения фрез. На шарнирах со стороны направляющей насадки размещены направляющие пружин. Между очистительными элементами и направляющими пружин расположены пружины. Известное устройство не обеспечивает очистку внутренней поверхности трубопровода до чистоты, позволяющей проводить внутритрубную дефектоскопию металла труб, а также требует наличия в полости трубопровода жидкой среды для передвижения по трубопроводу. Кроме того, продукты очистки остаются в трубопроводе.
Известно устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода (патент РФ №82604, B08B 9/04, опубл. 10.05.2009), состоящее из стержня, на котором жестко закреплен корпус. Корпус имеет торцевые стенки, цилиндрический участок и участок, выполненный в виде усеченного конуса. На цилиндрическом участке корпуса по периметру расположена эластичная манжета. На участке, выполненном в виде усеченного конуса, имеются выходные отверстия. На торцевой стенке корпуса, расположенной со стороны цилиндрического участка, имеются входные отверстия. На внешней стороне торцевой стенки, примыкающей к усеченному участку корпуса, закреплен очистительный элемент. В корпусе на стержне расположены втулки. Одна из втулок установлена на стержне неподвижно, другая - с возможностью вращения и осевого перемещения по стержню. Соприкасающиеся торцы втулок выполнены винтообразно и имеют уступы. На подвижной втулке зафиксирована крыльчатка. Задняя часть подвижной втулки выполнена в виде усеченного конуса. Известное устройство неэффективно при удалении с внутренней поверхности трубопроводов вязких отложений с высокой адгезией. Кроме того, передвижение устройства осуществляется за счет перекачивания по очищаемому трубопроводу жидкой среды.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) к заявляемой полезной модели является устройство очистки внутренней поверхности безнапорных трубопроводов (патент РФ №2464113 B08B 9/04, опубл. 10.10.2011), представляющее собой гидромониторную манжету, закрепленную в цилиндре, заглушенном с заднего по ходу движения торца. Манжета, цилиндр и крышка торца образуют камеру, куда подается вода, которая через конусные щели манжеты размывает отложения. Трубопровод очищают струями, которые создают цилиндрический слой, параллельный трубопроводу. Струи приближены к стенке трубы и их перемещают вдоль трубы, смывая отложения и вымывая их в колодец или шламовыпуск. Устройство буксируют тросом, подчищая трубу и калибруя канал. Устройство снабжено также возвратным тросом. Недостатком известного устройства является использование двух тросов для перемещения данного устройства, что приводит к необходимости обеспечения доступа к очищаемому участку трубопровода с противоположных его концов. Кроме того, для смыва отложений необходимо наличие колодца, либо шламовыпуска.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является создание устройства, конструкция которого обеспечивает очистку внутренней поверхности трубопроводов переменного диаметра.
Техническим результатом, достигаемым при реализации полезной модели, является повышение эффективности очистки внутренней поверхности трубопроводов за счет сочетания механического и химического воздействия на загрязнения и упрощения перемещения устройства, а также расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения очистки трубопроводов переменного диаметра.
Технический результат достигается за счет того, что устройство для очистки полости трубопровода, включающее рабочую камеру, шток и манжету, содержит вторую манжету. Рабочая камера выполнена в виде отрезка трубы, снабженного торцевыми стенками, и разделена перегородками на три отсека. В первом по ходу движения устройства отсеке установлены средство вращения, средство подачи воды, средство подачи моющего агента и средство отвода отработанной смеси. Второй отсек предназначен для размещения моющего агента. В третьем отсеке, предназначенном для воды, размещен эластичный резервуар. На передней по ходу движения устройства торцевой стенке закреплены жестко соединенные между собой манжеты, выполненные с возможностью соприкосновения с внутренней поверхностью трубопровода. Передняя торцевая стенка и обе манжеты имеют соосные центральные отверстия, через которые проходит шток, в котором выполнены канал подачи воды и канал подачи моющего агента. Один конец штока закреплен на средстве вращения, а на другом конце штока, перпендикулярно оси штока, закреплена штанга, на концах которой размещены установленные с возможностью выдвижения до полного контакта с внутренней поверхностью трубопровода подпружиненные щетки, снабженные форсунками, имеющими наклонные сопла, обеспечивающие подачу моющего агента на внутреннюю поверхность трубопровода. Второй отсек соединен через средство подачи моющего агента с входом канала подачи моющего агента, а два выхода упомянутого канала соединены с размещенными в щетках форсунками. Третий отсек соединен через средство подачи воды с входом канала подачи воды, а выход упомянутого канала, расположенный на штоке между манжетами, выполнен в виде форсунки, сопло которой перпендикулярно оси штока. Эластичный резервуар сообщен через средство отвода отработанной смеси с очищаемой полостью трубопровода, ограниченной манжетами. На внешней поверхности рабочей камеры установлены с возможностью перемещения по внутренней поверхности трубопровода четыре колеса, снабженные электроприводами. В задней торцевой стенке рабочей камеры выполнен люк со съемной крышкой.
На чертеже представлен общий вид предлагаемого устройства (разрез).
Устройство содержит рабочую камеру (1), выполненную в виде отрезка трубы, снабженного торцевыми стенками. Рабочая камера (1) разделена перегородками на три отсека: (2), (3), (4). В первом по ходу движения устройства отсеке (2) установлены: средство вращения (5), выполненное в виде электропривода; средство подачи (6) воды, средство подачи (7) моющего агента, средство отвода (8) отработанной смеси, каждое из которых включает насос и электропривод. Второй осек (3) предназначен для размещения в нем моющего агента. В третьем отсеке (4), предназначенном для воды, размещен эластичный резервуар (9) для сбора отработанной смеси, выполненный из полимерного материала. Устройство содержит две манжеты (10) и (11), которые жестко соединены между собой с образованием заданного зазора и закреплены на передней по ходу движения устройства торцевой стенке посредством разъемного соединения, например, с помощью болтов. Манжеты (10) и (11), диаметр которых равен внутреннему диаметру трубопровода, выполнены из эластичного материала, например, полиуретана. Передняя торцевая стенка и обе манжеты (10), (11) имеют соосные центральные сквозные отверстия, через которые проходит шток (12), в полости которого выполнены канал подачи воды и канал подачи моющего агента (на чертеже не показаны). Один конец штока (12) закреплен на средстве вращения (5). На другом конце штока (12), перпендикулярно оси штока, закреплена штанга (13), на концах которой размещены установленные с возможностью выдвижения до полного контакта с внутренней поверхностью трубопровода подпружиненные сменные щетки (14), снабженные форсунками с наклонными соплами для подачи моющего агента на внутреннюю поверхность трубопровода. Второй отсек (3) соединен шлангом (15) через средство подачи (7) моющего агента с входом канала подачи моющего агента, а два выхода канала подачи моющего агента, расположенные на штоке (12) перед передней манжетой, соединены шлангами (16) с размещенными в щетках форсунками. Третий отсек (4) рабочей камеры (1) соединен шлангом (17) через средство подачи (6) воды с входом канала подачи воды, а выход канала подачи воды, расположенный на штоке (12) между манжетами, выполнен в виде форсунки, сопло которой перпендикулярно оси штока (12). Эластичный резервуар (9) сообщен через средство отвода (8) отработанной смеси с очищаемой полостью трубопровода шлангом (18), входной конец которого снабжен патрубком и расположен в нижней части очищаемой полости между манжетами (10) и (11). На внешней поверхности рабочей камеры (1) установлены с возможностью перемещения по внутренней поверхности трубопровода четыре колеса (19), снабженные электроприводами (на чертеже не показаны). В задней торцевой стенке рабочей камеры (1) выполнен люк со съемной герметичной крышкой (20), через который вводят в третий отсек (4) эластичный резервуар (9) в сложенном виде. Для подачи электроэнергии предусмотрен питающий кабель (21). Моющий агент представляет собой анионное поверхностно-активное вещество.
Устройство работает следующим образом.
В очищаемую полость трубопровода (22) устанавливают устройство в сборе. Подпружиненные щетки (14) плотно прижимаются к внутренней поверхности трубопровода. При подаче электроэнергии через кабель (21) устройство перемещается в полости трубопровода за счет вращения приводных колес (19). При этом происходит вращение штока (12) совместно со штангой (13) и щетками (14). Из второго отсека (3) через канал подачи моющего агента, выполненного в штоке (12), с помощью средства подачи (7) моющего агента по шлангам (15) и (16) осуществляют подачу моющего агента к щеткам (14), снабженным форсунками, через сопла которых моющий агент подается на очищаемую поверхность. За счет вращения штока (12) и щеток (14) происходит равномерное распределение смеси загрязнений с моющим агентом по внутренней поверхности трубопровода. При подаче воды с помощью средства подачи (6) воды, поступающей из третьего отсека (4) по шлангу (17) и каналу подачи воды через форсунку, расположенную на штоке (12), на внутреннюю поверхность трубопровода, осуществляется очистка полости трубопровода путем размывания загрязнений. При этом в трубопроводе между манжетами (10) и (11) образуется замкнутый объем, в котором скапливаются разжиженные загрязнения. Жидкие загрязнения поступают через патрубок в шланг (18), откуда с помощью средства отвода (8) отработанной смеси перемещаются в эластичный резервуар (9). По мере продвижения устройства по трубопроводу эластичный резервуар (9) постепенно наполняется отработанной смесью, состоящей из загрязнений, воды и моющего агента, одновременно с этим второй (3) и третий (4) отсеки освобождаются от воды и моющего агента. В момент, когда заканчивается вода в третьем отсеке (4) и заполняется эластичный резервуар (9), устройство останавливают, включают реверс двигателей, приводящих в движение колеса, и устройство начинает движение в обратную сторону. При этом вращение штока (12) с щетками (14) прекращается.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить эффективность очистки внутренней поверхности трубопровода и обеспечивает очистку трубопроводов переменного диаметра, что расширяет функциональные возможности устройства.