УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБ ОТ ОТЛОЖЕНИЙ
DEVICE FOR CLEANING OF INTERNAL SURFACE OF PIPES FROM DEPOSITS

Изобретение относится к области очистки внутренней поверхности труб от консервирующей смазки, коррозии, парафина, различных отложений, старых лакокрасочных покрытий в различных отраслях промышленности - нефтехимической, газовой, пищевой и т.д.
Известно устройство [патент РФ №2184002, МПК В08В 9/02, 5/00, опубл. 27.06.2002, БИ №18], которое содержит термогазогенератор, патрубки для соединения со шлангами для подачи воздуха, горючего и абразивного материала, полую штангу, а также сопло для выхода высокотемпературного газа. Корпус устройства выполнен изогнутым, внутри которого в соответствии с его формой установлена камера сгорания термогазогенератора с зазором относительно него, сообщенная с воздухоподводящим патрубком со стороны сопла для выхода высокотемпературного газа. На входе в камеру сгорания воздушного потока концентрично установлены завихритель и центробежная форсунка горючего, а на боковой стенке камеры сгорания установлен элемент для воспламенения горючей смеси. Выход сопла снабжен инжектором с размещенной внутри него камерой смешения, сообщенной с патрубком для подачи абразивного материала. В термогазогенератор подают воздух и горючее. Для подготовки горючего к воспламенению и горению используется центробежная форсунка. Для поджига смеси используется специальный элемент для воспламенения в виде электрической свечи. Также имеется датчик наличия пламени. Управление работой термогазогенератора осуществляется дистанционно. Сверхзвуковая струя продуктов сгорания истекает в эжектор, который служит для транспортировки абразива и разгона его частиц до высоких скоростей. Изогнутая форма корпуса газогенератора позволяет направлять высокоскоростную и высокотемпературную струю продуктов сгорания и частиц абразива на внутреннюю поверхность труб в достаточно широком диапазоне диаметров. Одновременно осуществляется вращение трубы с помощью привода и продольное перемещение устройства с помощью штанги, управление которыми дистанционное. Устройство позволяет качественно очищать внутреннюю поверхность труб различного диаметра в широком диапазоне, автоматически отключать подачу горючего при прекращении горения. Однако достаточно большие поперечные габариты устройства ограничивают возможности его использования для труб с малыми диаметрами.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство [патент РФ №2282504, МПК В08В 9/032, В08В 5/00, опубл. 27.08.2006, Бюл. №24], которое принято в качестве прототипа. Устройство содержит термогазогенератор, внутри корпуса которого в соответствии с его формой с зазором установлены камера сгорания и сопло для выхода высокотемпературного газа. Зазор сообщен с патрубком для подключения к линии подвода воздуха, который расположен на выходе камеры сгорания. На линии подвода воздуха установлен запорный орган, обеспечивающий два фиксированных значения расхода - для запуска устройства и для рабочего режима. Для подвода воздуха в камере сгорания в ее стенке выполнена сеть радиальных каналов, а в ее передней части установлена предкамера в виде двух обечаек, образующих между собой продольную щель, которая со стороны стенки корпуса термогазогенератора посредством отверстий сообщена с зазором. Внешняя обечайка сопряжена со стенкой камеры сгорания, а внутренняя расположена с радиальным щелевым зазором относительно торцевой стенки. На входе в предкамеру эксцентрично установлены центробежная форсунка горючего, элемент зажигания. Установка элемента зажигания, форсунки горючего и датчика пламени со стороны торцевой стенки термогазогенератора значительно уменьшает поперечные габариты устройства и позволяет увеличить диапазон очищаемых труб в сторону меньших диаметров.
Однако в данном устройстве дальнейшее уменьшение поперечных габаритов устройства ограничено наличием патрубка подвода абразива в эжектор, расположенного в передней части устройства, а также патрубка подвода воздуха, установленного в области выхода камеры сгорания в районе сопла.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в уменьшении поперечных габаритов устройства, обеспечивающего качественную очистку внутренних поверхностей труб малых диаметров, при сохранении высоких эксплуатационных показателей.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для очистки внутренней поверхности труб от отложений, содержащем термогазогенератор, включающий камеру сгорания, установленную с зазором относительно корпуса термогазогенератора, с форсункой и элементом зажигания, расположенными со стороны торцевой стенки термогазогенератора, сопло для выхода высокотемпературного газа, на выходе которого установлен эжектор с камерой смешения, патрубок подвода воздуха, сообщенный с зазором между корпусом термогазогенератора и камерой сгорания, патрубок подачи абразива, новым является то, что эжектор имеет полый лоток для подачи абразива с поперечным сечением в форме полумесяца, расположенный вдоль корпуса термогазогенератора и охватывающий его, вход лотка сопрягается с патрубком подачи абразива, расположенным со стороны торцевой стенки термогазогенератора, а выход подсоединен к эжектору, патрубок подвода воздуха также установлен с торцевой стороны термогазогенератора.
В камере сгорания со стороны торцевой стенки термогазогенератора установлена обечайка, а продольная щель, образованная обечайкой и стенкой камеры сгорания, сообщена со стороны торцевой стенки корпуса термогазогенератора с зазором между камерой сгорания и корпусом.
На фиг.1 и 2 представлены соответственно продольный и поперечный разрезы устройства.
Устройство содержит термогазогенератор, внутри корпуса 1 которого в соответствии с его формой с зазором 2 и соосно ему установлены камера сгорания 3 и сопло 4 для выхода высокотемпературного газа. Зазор 2 имеет уширение в области торцевой стенки термогазогенератора и через него сообщен с патрубком 5 для подключения к линии подвода воздуха, который расположен с торцевой стороны корпуса 1 газогенератора, не выступая за миделевое сечение термогазогенератора. Для подвода воздуха в камеру сгорания 3 в ее стенке выполнена сеть радиальных каналов 6. На входе в камеру сгорания 3 эксцентрично со стороны торцевой стенки термогазогенератора установлены центробежная форсунка горючего 7 и элемент для зажигания горючей смеси 8, в качестве которого может быть использована стандартная свеча зажигания - искровая или накаливания, а также датчик наличия пламени, в качестве которого может быть использована термопара. На выходе сопла 4 установлен эжектор 9 с камерой смешения 10, жестко соединенный с полым лотком 11, поперечное сечение которого имеет форму полумесяца, и патрубком 12 для подачи абразивного материала. Лоток 11 расположен вдоль корпуса термогазогенератора и охватывает его, при этом выпуклая сторона лотка соответствует внутреннему радиусу очищаемой трубы, а вогнутая сторона - внешнему радиусу корпуса 1 газогенератора. Вход лотка 11 плавно сопрягается с патрубком подачи абразива 12, расположенным со стороны торцевой стенки термогазогенератора. Достаточно высокие прочность и жесткость конструкции, состоящей из корпуса эжектора 9 и лотка 11, позволяют использовать его как основной несущий элемент устройства, на котором со стороны вогнутой поверхности лотка 11 устанавливается термогазогенератор. Камера смешения 10 эжектора 9 может быть установлена соосно с осью газогенератора или под некоторым углом к ней.
Подвод горючего к форсунке 7 осуществляется через электромагнитный клапан 13. Устройство закрепляется на штанге, предназначенной для продольного перемещения его внутри очищаемой трубы. Дистанционное управление запуском и работой устройства осуществляется автоматизированно по заданной программе или в ручном режиме с помощью пульта управления, который электрически соединен с датчиком наличия пламени и исполнительными органами (элементом зажигания 8, электромагнитным клапаном горючего 13, запорным органом на воздушной магистрали). Пульт управления и датчик наличия пламени на фиг.1 и 2 не изображены.
Устройство работает следующим образом. Патрубки 5, 12 и входной штуцер электромагнитного клапана горючего 13 подключаются к линиям подачи соответственно воздуха, абразивного материала и горючего. Соединяют электрические кабели, идущие с пульта управления к исполнительным органам и датчику наличия пламени. Устройство размещается внутри очищаемой трубы. Программа запуска следующая. Открывается запорный орган на воздушной магистрали, обеспечивая пусковой расход воздуха, включается элемент зажигания 8, открывается электромагнитный клапан горючего 13. В цилиндрической камере сгорания 3, имеющей большую относительную длину и маленький радиус, осуществляется преимущественно пристеночная схема смесеобразования. Основная часть конусообразной пелены горючего, истекая из центробежной форсунки 7, попадает на стенку камеры сгорания 3, как бы разделяя ее на две зоны: основная - от сопла до пелены, задняя - в области торцевой стенки термогазогенератора, которая в момент запуска играет роль предкамеры, где обеспечивается необходимое для поджига соотношение компонентов топлива. После воспламенения смеси запорный орган на воздушной магистрали открывается полностью, термогазогенератор выходит на рабочий режим.
Через патрубок 12 и лоток 11 подают абразивный материал в эжектор 9 и включают приводной механизм в работу, который осуществляет вращение очищаемой трубы и продольную подачу штанги с закрепленным на ней устройством для очистки внутренней поверхности труб. Абразив в камере смешения 10 разгоняется до больших скоростей. Расширяющаяся высокотемпературная и высокоскоростная струя продуктов сгорания и абразива попадает на очищаемую поверхность трубы и приводит к удалению отложений и ржавчины из самых труднодоступных мест, обеспечивая высокое качество очистки до металлического блеска.
Предлагаемое устройство предназначено для очистки внутренних поверхностей труб малых диаметров от отложений, существенно увеличивает диапазон очищаемых труб в сторону меньших диаметров, обладает высоким ресурсом, надежно и удобно в эксплуатации, может быть изготовлено под конкретный типоразмер труб.