Устройство для водяной очистки поверхностей нагрева котельного агрегата

Техническое решение относится к струйной обработке поверхностей, в частности к устройствам для очистки поверхностей нагрева котельных агрегатов.
Из уровня техники известно решение, представляющее собой устройство для струйной обработки поверхностей, содержащее сопло с держателем в виде ствола, раму, имеющую крепежный узел для шарнирного закрепления в нем сопла и приводной механизм подъема-опускания и качания в горизонтальной плоскости сопла, включающий установленный вертикально на раме и связанный с приводом ходовой винт и насаженную на винт гайку. Устройство снабжено средством для фиксированного изменения в вертикальной плоскости шаговой частоты строк, описываемых пятном струи на обрабатываемых поверхностях, а механизм качания сопла в горизонтальной плоскости выполнен в виде поворотного плеча с прорезью, жестко закрепленного на вертикальной оси поворота крепежного узла с возможностью изменения своего положения относительно оси качания и связанного с ходовым винтом посредством закрепленного на ходовом винте рычага с толкателем. Толкатель рычага установлен в прорези поворотного плеча с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль нее при вращении ходового винта, а также с возможностью фиксированного изменения расположения толкателя на рычаге относительно оси ходового винта. Патент РФ на изобретение №2118574, МПК: B08B 3/02; F28G 1/16, опубликован10.09.1998.
Недостатком данного технического решения является низкая эффективность обработки поверхности котла за счет неравномерности движения сопла в процессе эксплуатации, связанного со сложной кинематической схемой приводов линейного перемещения ствола с соплом.
Известно техническое решение, выбранное в качестве ближайшего аналога, представляющее собой устройство для струйной обработки поверхностей нагрева. Устройство содержит стойку, снабженную горизонтальными направляющими в виде двух штанг, между которыми установлен ходовой винт, связанный через муфту с двигателем. На направляющих штангах, посредством роликов, установлена каретка, связанная ходовой гайкой с ходовым винтом. На каретке жестко закреплена аналогичная поперечина, подключенная к другому двигателю, каретка которой связана с поводком, связанным двуосным шарниром с втулкой-ползуном, надетой на трубчатое водило соплового узла. Сопловой узел содержит сменное сопло, установленное в трубчатом корпусе, продолжением которого служит трубчатое водило, соединенное шлангом с входным краном.  Корпус одноосными шарнирами связан с серединами двух параллельных трехшарнирных шатунов. Патент РФ на изобретение № 2289079, МПК F28G 1/00, опубликован 10.12.2006.
Недостатком известного технического решения является изменение угловой скорости движения гидромонитора в процессе очистки поверхностей котла, приводящее к непостоянству времени воздействия струи воды на очищаемую поверхность и отклонения от оптимального значения в процессе сканирования струи по очищаемой поверхности. Указанный недостаток обусловлен кинематической схемой горизонтального и вертикального приводов, которая предусматривает сначала преобразование углового вращения электродвигателей в линейное перемещение водила монитора в вертикальной и горизонтальной плоскостях с помощью передачи «винт - гайка» и его последующее преобразование в угловые перемещения самого монитора. Второе преобразование является нелинейным, что и обуславливает недостаток.
Отличительным признаком заявляемого решения является изменение кинематической схемы приводов, при которой из нее исключается промежуточное преобразование в линейное перемещение водила, а также исключается и само водило, а угловое вращение приводов передается непосредственно шарнирному механизму и, закрепленному на нем, гидромонитору, за счет образования кинематических пар: «привод горизонтального перемещения – шарнирный механизм» и «привод вертикального перемещения – шарнирный механизм».
Технический результат заявляемого технического решения проявляется в повышении эффективности очистки за счёт обеспечения оптимального постоянного времени воздействия струи воды на очищаемую поверхность в процессе сканирования по всей поверхности.
Технический результат достигается тем, что устройство для водяной очистки поверхностей нагрева котельного агрегата, выполненное с возможностью подключения к системе управления и к узлу подачи воды, содержит приводы вертикального и горизонтального перемещений, держатель для установки на стенке котельного агрегата, выполненный с окном с заслонкой, закрепленные на держателе механизм привода заслонки окна, клапан подачи воды, гидромонитор с соплом, подключенный к приводам горизонтального и вертикального перемещения, выполненный с возможностью подключения к системе подачи воды и подачи струи воды к очищаемой поверхности через окно, и шарнирный механизм в виде двойного параллелограмма, при этом гидромонитор с соплом жестко закреплен на шарнирном механизме, приводы горизонтального и вертикального перемещения закреплены к шарнирному механизму с образованием кинематических пар. Каждый из приводов вертикального и горизонтального перемещений может содержать асинхронный двигатель и редуктор.
В целях описания заявляемого технического решения принято следующее определение:
Гидромонитор – устройство, служащее для формирования плотной, движущейся с большой скоростью струи жидкости и управления ею с целью очистки поверхностей от шлаковых отложений. В заявленном устройстве, гидромонитор выполнен с соплом и предназначен для подвода воды через окно в держателе и формирования компактной струи.
Образование кинематических пар «привод горизонтального перемещения – шарнирный механизм» и «привод вертикального перемещения – шарнирный механизм» обеспечивает перемещение гидромонитора с постоянной угловой скоростью, в результате чего время воздействия струи воды на единицу площади очищаемой поверхности остается постоянным и оптимальным в течение всего процесса очистки.
Приводы вертикального и горизонтального перемещений служат для обеспечения движения шарнирного механизма и, следовательно, гидромонитора, во взаимно перпендикулярных направлениях в заданных угловых пределах.
Шарнирный механизм в виде двойного параллелограмма обеспечивает центрирование жестко закрепленного на нем гидромонитора относительно окна и его перемещение по требуемой траектории, посредством преобразования вращательного движения приводов в угловое вращение гидромонитора в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
Закрепленный на держателе, механизм привода заслонки окна обеспечивает ее открытие на период очистки поверхности нагрева, и закрытия для защиты устройства, находящегося в дежурном режиме, от термического воздействия котла.
Клапан подачи воды обеспечивает включение и отключение подачи воды.
Заявляемое техническое решение далее поясняется с помощью фигуры, на которой условно представлен один из возможных вариантов исполнения устройства для водяной очистки поверхностей нагрева котельного агрегата.
На фиг. 1 представлена схема устройства для водяной очистки поверхностей нагрева котельного агрегата.
На фиг. 1 изображено устройство (1) для водяной очистки поверхностей нагрева котельного агрегата, содержащее привод (2) вертикального перемещения и привод (3) горизонтального перемещения, держатель (4), выполненный с окном (5) с заслонкой, механизм (6) привода заслонки окна (5), клапан (7) подачи воды, гидромонитор (8) с соплом, шарнирный механизм (9).
Далее со ссылками на фигуры описана конструкция устройства (1) для водяной очистки поверхностей нагрева котельного агрегата.
Устройство (1) для водяной очистки поверхностей нагрева котельного агрегата содержит держатель (4) для установки на стенке котельного агрегата. Держатель (4) может быть выполнен в виде сварной конструкции, преимущественно, из листовой стали, швеллеров и уголков, на которой могут быть предусмотрены отверстия для крепления устройства (1) к стенке котла.
Держатель (4) выполнен с окном (5), которое закрывается и открывается заслонкой с помощью, закрепленного на держателе (4), механизма (6) привода заслонки.
Устройство (1) содержит привод (2) вертикального перемещения и привод (3) горизонтального перемещения. Каждый привод, преимущественно, состоит из асинхронного двигателя и редуктора.
В предпочтительном варианте исполнения, устройство содержит по два концевых индуктивных датчика в каждом приводе (2) и (3), установленных на стенке редуктора со стороны выходного вала, и металлическую пластину, закрепленную на выходном вале редуктора, при достижении крайних угловых положений которой срабатывают датчики. Текущее положение гидромонитора определяется количеством импульсов третьего индуктивного датчика, установленного на двигателе привода. Датчик срабатывает на металлическую крыльчатку, установленную на оси двигателя привода.
Устройство (1) содержит клапан (7) подачи воды и гидромонитор (8) с соплом, подключенный к приводам (3) и (2) горизонтального и вертикального перемещений. Гидромонитор (8) выполнен с возможностью подключения, например, с помощью гибкого шланга, к системе подачи воды и подачи струи воды к очищаемой поверхности через окно (5).
Гидромонитор (8) жестко закреплен к шарнирному механизму (9) в виде двойного параллелограмма, качающегося в горизонтальной и вертикальной плоскостях. В любом положении механизма, ось гидромонитора (8) проходит через точку, являющуюся центром качания и расположенную в середине окна (5) в плоскости держателя (4).
Приводы (3) и (2) горизонтального и вертикального перемещений закреплены к шарнирному механизму (9) с образованием кинематических пар, то есть вращение каждого из приводов (3) и (2) напрямую воздействует на шарнирный механизм (9), вызывая его перемещение, и, как следствие, перемещение гидромонитора (8) с постоянной угловой скоростью.
В устройстве (1) могут быть предусмотрены распределительные коробки для его подключения к системе управления.
Один из предпочтительных вариантов использования заявленного устройства (1) продемонстрирован далее на примере.
Устройство (1) может входить в комплекс очистки, включающий четыре подобных устройства и одну общую систему управления. Для каждого устройства (1) имеется возможность установить свою траекторию перемещения струи по очищаемой поверхности.
В начале работы устройства (1), система управления подает питание на механизм (6) привода заслонки окна. Водило механизма (6) начинает вращение, поднимая заслонку, и открывая окно (5).
Затем, по сигналу системы управления, открывается клапан (7) подачи воды и начинается вращение привода (3) горизонтального перемещения. При этом, шарнирный механизм (9) отклоняет гидромонитор (8) в горизонтальной плоскости и струя воды горизонтально перемещается по экранной поверхности котла.
По достижении заданного предела углового перемещения в горизонтальной плоскости, система управления выдает команду на отключение питания двигателя привода (3) горизонтального перемещения и включение двигателя привода (2) вертикального перемещения.
Аналогично горизонтальному приводу (3), вертикальный привод (2) перемещает гидромонитор (8) по вертикальной оси посредством шарнирного механизма (9). Струя воды вертикально перемещается по экрану котла. По достижении заданной длины вертикального шага очистки, система управления выдает команду на отключение питания двигателя привода (2) вертикального перемещения и включение двигателя привода (3) горизонтального перемещения.
Такое чередование вертикальных и горизонтальных шагов продолжается до тех пор, пока не будет отработана программа выбранной траектории очистки.
После этого, по сигналу системы управления, закрывается клапан (7) подачи воды, срабатывает механизм (6) привода заслонки с последующим закрытием окна (5), гидромонитор (8) возвращается в исходное положение.
Представленные фигуры, описание конструкции и использования устройства для водяной очистки поверхностей нагрева котельного агрегата не исчерпывают возможные варианты исполнения и не ограничивают каким-либо образом объем заявляемого технического решения. Возможны иные варианты исполнения и использования в объеме заявляемой формулы. В зависимости от назначения, устройство для водяной очистки поверхностей нагрева котельного агрегата может быть изготовлено разных размеров, и конфигураций.
Устройство для водяной очистки поверхностей нагрева котельного агрегата характеризуется высокой эффективностью за счёт того, что гидромонитор с соплом жестко закреплен на шарнирном механизме, приводы горизонтального и вертикального перемещения закреплены к шарнирному механизму с образованием кинематических пар, обеспечивая этим перемещение гидромонитора с постоянной угловой скоростью и оптимальное постоянное время воздействия струи воды на единицу площади очищаемой поверхности.