CN107530743A - 管内涡轮喷砂系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够对管道内部进行高效研磨、清扫，对潮湿的管道内表面进行干燥，并进行表面涂层处理的装置，不需要大型的泵和大型的动力装置，也不需要喷砂软管和吸引软管。即在沿管道内部移动并向内部喷射流体进行作业的管内涡轮喷砂系统中，由流体供给装置向管内上游侧端部注入的气体对同样被注入管内的由液体和固体粒子组成的混合流体施加速度；混合流体的流速设定为每秒3m，即固体粒子在液体中不发生沉淀并能够漂浮的临界流速，因此可大大减少输送混合流体所需的能量；这样设定的混合流体从在管内移动的涡轮潜行器的旋转喷头高速喷出，对管道内表面施加研磨作用，另外，涡轮潜行器还能够在研磨作业完成后对管道内表面实施清扫、干燥和表面涂层处理。

Description

管内涡轮喷砂系统
技术领域
本发明是有关诸如在去除水力发电站的压力钢管、供水管、排水管或煤气管等各类管道内附着的铁锈及水生物等异物时，或者在去除异物后，进行诸如涂料及耐腐蚀合金等被覆材料的涂布作业时，在管内边移动边实施作业的管内涡轮喷砂系统。
背景技术
作为这种公知技术，已知的有专利公布2003-225626号公报中所列的管路内作业方法以及装置。
已知专利公布平6-66776公报中所列的管内检测PIG。
已知专利公布2014-18702号公报中所列的管内边移动边实施作业的装置。
专利文献1：专利公布2003-225626号公报
专利文献2：专利公布平6-66776公报
专利文献3：专利公布2014-18702号公报
发明内容
发明所要解决的问题
在专利公布2003-225626号公报中所公布的管内作业方法及装置，以及专利公布平6-66776公告中所公布的管内检测PIG中，存在如下需要解决的问题。
为了明确既有装置与本发明装置的不同之处，首先对本发明的装置加以说明。在本发明的装置中，为了将管内空间分割为低压领域部分和高压领域部分这两个空间，具有一个装配有与管内面接触的密封部件的涡轮潜行器，并具有使其沿着管内壁移动的构造，通过构成该涡轮潜行器的管内面接触密封部件与管内壁之间微小的空隙，高压领域部分的流体高速流入低压领域部分，因此，有可能实现管内壁的高效喷砂、清洗，或烘干潮湿的内壁。但是，上述公知的装置中，没有装备管内面接触密封部件，因此，不具备足够的对管内壁做喷刷清洗或烘干潮湿内壁的能力。
另外，在专利公布2003-225626号公报中公布的管内作业法以及装置中是这样记载的，依靠喷射结构进行剥离管内面所附着异物的清洗作业，再进行吸引回收该剥离物的作业，然后，再用涂布材料涂布于该管内面，进行修补作业。这里没有记载该清洗作业与该修补作业之间必不可少的强制烘干潮湿管内面的工序。
为了使涂布材料能够很好地涂布在管内面，强制烘干潮湿的管内面是必不可少的工序，若采用自然干燥法烘干潮湿的管内面，则使该潮湿的管内面自然干燥将需要很长时间，而且，越是需要较长时间，由清洗作业好不容易洗出来的铁表面会再次生锈。
因此，本发明第一个技术性解决方案如下。
在本发明的装置中，为了将管内空间分割为低压领域部分和高压领域部分这两个空间，具有一个装配有与管内面接触的密封部件的涡轮潜行器，并具有使其沿着管内壁移动的构造，通过构成该涡轮潜行器的管内面接触密封部件与管内壁之间微小的空隙，高压领域部分的流体高速流入低压领域部分，因此，有可能实现管内壁的高效喷砂、清洗，或烘干潮湿的内壁。
其次，本发明的第二个技术性解决方案如下。
上述专利公布2014-18702号公报中公布的管内边移动边实施作业的装置，是本发明者所提出的装置。
在该装置中，为了将管内空间分割为低压领域部分和高压领域部分这两个空间，具有一个装配有与管内面接触的密封部件的涡轮潜行器，并具有使其沿着管内壁移动的构造，通过构成该涡轮潜行器的管内面接触密封部件与管内壁之间微小的空隙，高压领域部分的流体高速流入低压领域部分，因此，有可能实现管内壁的高效喷砂、清洗，或烘干潮湿的内壁。该装置存在如下需要解决的问题。
以使用该装置，对内径90cm，长度2000m的水平放置钢管内面，采用压缩空气实施研磨剂喷砂清洗作业时发生的问题，作为既有装置需要解决问题的实例，说明如下。
计算该钢管的内部面积为5652㎡，若用每平米45kg石榴石研磨剂喷射，喷到该钢管内部的石榴石总量将达到254吨。
喷砂后的石榴石必须排到该钢管外部，若用空气输送方式移送，则该钢管内流动的空气流速必须达到45m/秒，而为得到该空气流速，流经该钢管内部的空气流量应达到1700m3/分。
为得到该空气流量，若使用最大出口压力为90kpa的罗茨泵，则该罗茨泵运转所需动力将高达3500kW。
即，采用1700m3/分的罗茨泵，从经济性和安装场地的角度都是很困难的，而且，确保3500kW的发电机，从经济性和安装场地的角度也是很困难的。
其次，采用压缩空气最大出口压力为13kgf/㎡，出口流量14m3/min的，设在该钢管外部的压缩机，若要每分钟将35kg的石榴石用空气输送方式输送到该钢管内部的喷砂嘴进行喷砂作业，就必须将在该钢管外部且压缩空气机下游一侧配置的研磨剂压送罐与该喷砂嘴相连接，这需要有根长度2000m的喷砂管，该喷砂管的全压力损失若为2kgf/cm2，则该喷砂管的内径应为102mm，外径应为132mm，该喷砂管的单位重量则为7kg/m，长度2000m的喷砂管总重将达到14吨。
即，长度2000m、总重量14吨的喷砂管，就卷曲收纳该喷砂管的卷盘制作和安装而言，从经济性和安装场所的角度都非常困难。
因此，关于本发明的第二个技术性解决方案，即更为重要的本发明的本质性技术解决方案，是为了解决上述专利公布2014-18702号公报中公布的装置等既有装置所存在的问题，本发明为无需上述超大型的泵和动力，且完全无需长而重的管子的管内涡轮喷砂系统提出方案。
解决问题的手段
为实现上述技术性解决方案，关于与权利要求1相关的发明；本发明是一种沿着管道内部移动，且通过向该内部喷射气体或液体的单相流体、或者气体和液体的2相混相流体，或者气体或液体与研磨剂等固体颗粒的2相混相流体，或者气体和液体和固体颗粒的3相混相流体，以实施作业的管内涡轮喷砂系统；
该管内涡轮喷砂系统至少由如下部分构成，沿着管道内部移动且向该内部喷射流体的单式或复式涡轮潜行器和；若是在管道内部从上游到下游以串联的方式，布置复式涡轮潜行器的情况下，用以连接复式涡轮潜行器的涡轮潜行器连接部件和；布置在管道外部的，从管道上游始端向管道内部提供流体的流体供给装置和；可使该涡轮潜行器沿着管道内部移动的绞车等移动装置；
该涡轮潜行器至少由主框架部件和，管道内面接触密封部件和，转子构成；
该主框架部件，形成环状，在该主框架部件的外周端部安装有该管道内面接触密封部件，在该主框架部件的中心部位形成流体供给孔，在该主框架部件的中心部位还安装有用以固定构成该转子部件的转子旋转轴的轴承部件；
该管道内面接触密封部件整体形状为环状，而且该部件柔软可变形，以便能够与管道内面紧密贴合；
该转子由，其一端被该轴的轴承部件固定的转子旋转轴和，该转子旋转轴的另一端上安装的第1轮毂部件和，布置在该第1轮毂部件的外周部位的第2轮毂部件和，在该第2轮毂部件的外周部位上安装的单个或多个旋转喷嘴构成；
在管道内部安装有复式涡轮潜行器时，作为涡轮潜行器连接部件，布置有将串联在一起的复式转子旋转轴相互连接的旋转接头；
在该转子上，还于该第1轮毂部件的外周面和该第2轮毂部件的内周面之间形成环状的转子中心空间，在该转子中心空间，成为其一侧端面的流体被供给孔，与主框架的流体供给孔尽可能地密闭相接，即该流体供给孔和该流体被供给孔在尽可能密闭且相互可自由旋转状态下被连通；
关于该转子还有，该转子中心空间的另一侧端面是密封的；
关于该转子还有，该旋转喷嘴的上游端部与该转子中心空间连通，而该旋转喷嘴的下游端部向管道内部空间开放；
从而，在该转子上，将该主框架的该流体供给孔作为上游的起点，经由该流体被供给孔、该转子中心空间、该旋转喷嘴直到下游终点的旋转喷嘴出口，形成了转子流路，在该转子流路中，将从该流体被供给孔向该转子中心空间流入的流体单位时间流量值设为Q，流量为Q的流体通过的流路断面积中最小面积的断面积值设为A；
若对于如上述构成的管内涡轮喷砂系统，其最大出口压力绝对值为P0的流体供给装置，其运行开始时刻以后的管道内部若干点的绝对压力值与A的数值关系加以说明；
即，将管道上游端部的压力值设为P1，在涡轮潜行器或涡轮潜行器群的上游一侧，进入该涡轮潜行器或涡轮潜行器群之前部分的压力值设为P2，涡轮潜行器或涡轮潜行器群的下游一侧，出了该涡轮潜行器或涡轮潜行器群之后的压力值设为P3，管道的下游端部压力值设为P4，假定P1－P4＝PL1、P2－P3＝PL2、PL1－PL2＝PL3，若对此时A值的设定方法加以说明；
全体压力损失值PL1，比流体供给装置的最大出口压力值P0小，但使其接近P0，且涡轮潜行器或涡轮潜行器群压力损失值PL2比PL1小，但使其接近PL1，也就是，设定A值，要使A值更小，并使PL2值更大；
本发明提供的管内涡轮喷砂系统，以上述构成为其特征。
为实现上述技术性解决方案，关于与权力要求2相关的发明；本发明是一种沿着管道内部移动，并且通过向该内部喷射气体和液体和固体颗粒3相混相流体，实施作业的管内涡轮喷砂系统；
该管内涡轮喷砂系统至少由如下部分构成，沿着管道内部移动且向该内部喷射流体的单式或复式涡轮潜行器和；若是在管道内部从上游到下游以串联的方式，布置复式涡轮潜行器的情况下，用以连接复式涡轮潜行器的涡轮潜行器连接部件和；布置在管道外部的，从管道上游始端向管道内部提供流体的流体供给装置和；可使该涡轮潜行器沿着管道内部移动的绞车等移动装置；
该涡轮潜行器至少由主框架部件和，管道内面接触密封部件和，转子构成；
该主框架部件，形成环状，在该主框架部件的外周端部安装有该管道内面接触密封部件，在该主框架部件的中心部位形成流体供给孔，在该主框架部件的中心部位还安装有用以固定构成该转子部件的转子旋转轴的轴承部件；
该管道内面接触密封部件整体形状为环状，而且该部件柔软可变形，以便能够与管道内面紧密贴合；
该转子由，其一端被该轴的轴承部件固定的转子旋转轴和，该转子旋转轴的另一端上安装的第1轮毂部件和，布置在该第1轮毂部件的外周部位的第2轮毂部件和，在该第2轮毂部件的外周部位上安装的单个或多个旋转喷嘴构成；
在管道内部安装有复式涡轮潜行器时，作为涡轮潜行器连接部件，布置有将串联在一起的复式转子旋转轴相互连接的旋转接头；
在该转子上，还于该第1轮毂部件的外周面和该第2轮毂部件的内周面之间形成环状的转子中心空间，在该转子中心空间，成为其一侧端面的流体被供给孔，与主框架的流体供给孔尽可能地密闭相接，即该流体供给孔和该流体被供给孔在尽可能密闭且相互可自由旋转状态下被连通；
关于该转子还有，该转子中心空间的另一侧端面是密封的；
关于该转子还有，该旋转喷嘴的上游端部与该转子中心空间连通，而该旋转喷嘴的下游端部向管道内部空间开放；
从而，在该转子上，将该主框架的该流体供给孔作为上游的起点，经由该流体被供给孔、该转子中心空间、该旋转喷嘴直到下游终点的旋转喷嘴出口，形成了转子流路，在该转子流路中，将从该流体被供给孔向该转子中心空间流入的流体单位时间流量值设为Q，流量为Q的流体通过的流路断面积中最小面积的断面积值设为A；
若对于如上述构成的管内涡轮喷砂系统，其最大出口压力绝对值为P0的流体供给装置，其运行开始时刻以后的管道内部若干点的绝对压力值与A的数值关系加以说明；
即，将管道上游端部的压力值设为P1，在涡轮潜行器或涡轮潜行器群的上游一侧，进入该涡轮潜行器或涡轮潜行器群之前部分的压力值设为P2，涡轮潜行器或涡轮潜行器群的下游一侧，出了该涡轮潜行器或涡轮潜行器群之后的压力值设为P3，管道的下游端部压力值设为P4，假定P1－P4＝PL1、P2－P3＝PL2、PL1－PL2＝PL3，若对此时A值的设定方法加以说明；
全体压力损失值PL1，比流体供给装置的最大出口压力值P0小，但使其接近P0，且涡轮潜行器或涡轮潜行器群压力损失值PL2比PL1小，但使其接近PL1，也就是，设定A值，要使A值更小，并使PL2值更大；
在以上述构成为其特征的管内涡轮喷砂系统中；
该流体供给装置至少由，向管道内部注入气体的送风机或者罗茨泵等气体泵和、向管道内部注入液体的液体泵和、向管道内部注入固体颗粒的固体颗粒供给装置所组成；
从该气体泵注入的气体，给在管道内部流动的液体和固体颗粒形成的混相流体赋予速度；
在管道内部流动的液体和固体颗粒的混相流体的流速被设定为，与在该液体中该固体颗粒能够不沉淀而浮游的临界速度相同，或者超过该临界流速的流速，如此设定的该混相流体的流速，是由在管道内部流动的气体的流量和压力而发生的气体的作用而被赋予并被设定的；
本发明提供的管内涡轮喷砂系统，以上述构成为其特征。
为实现上述的技术性解决方案，与权利要求3相关的发明；本发明是一种沿着管道内部移动，且通过向该内部喷射气体或液体的单相流体、或者气体和液体的2相混相流体，或者气体或液体与研磨剂等固体颗粒的2相混相流体，或者气体和液体和固体颗粒的3相混相流体，以实施作业的管内涡轮喷砂系统；
该管内涡轮喷砂系统至少由如下部分构成，沿着管道内部移动且向该内部喷射流体的单式或复式涡轮潜行器和；若是在管道内部从上游到下游以串联的方式，布置复式涡轮潜行器的情况下，用以连接复式涡轮潜行器的涡轮潜行器连接部件和；布置在管道外部的，从管道上游始端向管道内部提供流体的流体供给装置和；布置在管道外部的，从管道下游始端向管道内部吸入流体的流体吸入装置和；可使该涡轮潜行器沿着管道内部移动的绞车等移动装置；
该涡轮潜行器至少由主框架部件和，管道内面接触密封部件和，转子构成；
该主框架部件，形成环状，在该主框架部件的外周端部安装有该管道内面接触密封部件，在该主框架部件的中心部位形成流体供给孔，在该主框架部件的中心部位还安装有用以固定构成该转子部件的转子旋转轴的轴承部件；
该管道内面接触密封部件整体形状为环状，而且该部件柔软可变形，以便能够与管道内面紧密贴合；
该转子由，其一端被该轴的轴承部件固定的转子旋转轴和，该转子旋转轴的另一端上安装的第1轮毂部件和，布置在该第1轮毂部件的外周部位的第2轮毂部件和，在该第2轮毂部件的外周部位上安装的单个或多个旋转喷嘴构成；
在管道内部安装有复式涡轮潜行器时，作为涡轮潜行器连接部件，布置有将串联在一起的复式转子旋转轴相互连接的旋转接头；
在该转子上，还于该第1轮毂部件的外周面和该第2轮毂部件的内周面之间形成环状的转子中心空间，在该转子中心空间，成为其一侧端面的流体被供给孔，与主框架的流体供给孔尽可能地密闭相接，即该流体供给孔和该流体被供给孔在尽可能密闭且相互可自由旋转状态下被连通；
关于该转子还有，该转子中心空间的另一侧端面是密封的；
关于该转子还有，该旋转喷嘴的上游端部与该转子中心空间连通，而该旋转喷嘴的下游端部向管道内部空间开放；
从而，在该转子上，将该主框架的该流体供给孔作为上游的起点，经由该流体被供给孔、该转子中心空间、该旋转喷嘴直到下游终点的旋转喷嘴出口，形成了转子流路，在该转子流路中，将从该流体被供给孔向该转子中心空间流入的流体单位时间流量值设为Q，流量为Q的流体通过的流路断面积中最小面积的断面积值设为A；
若对于如上述构成的管内涡轮喷砂系统，其最大出口压力绝对值为P5的流体吸入装置，其运行开始时刻以后的管道内部若干点的绝对压力值与A的数值关系加以说明；
即，将管道上游端部的压力值设为P1，在涡轮潜行器或涡轮潜行器群的上游一侧，进入该涡轮潜行器或涡轮潜行器群之前部分的压力值设为P2，涡轮潜行器或涡轮潜行器群的下游一侧，出了该涡轮潜行器或涡轮潜行器群之后的压力值设为P3，管道的下游端部压力值设为P4，假定P1－P4＝PL1、P2－P3＝PL2、PL1－PL2＝PL3，若对此时A值的设定方法加以说明；
全体压力损失值PL1，比流体供给装置的最大出口压力值P5小，但使其接近P5，且涡轮潜行器或涡轮潜行器群压力损失值PL2比PL1小，但使其接近PL1，也就是，设定A值，要使A值更小，并使PL2值更大；
本发明提供的管内涡轮喷砂系统，以上述构成为其特征。
为实现上述技术性解决方案，与权力要求4相关的发明；本发明是一种沿着管道内部移动，并且通过向该内部喷射气体和液体和固体颗粒3相混相流体，实施作业的管内涡轮喷砂系统；
该管内涡轮喷砂系统至少由如下部分构成，沿着管道内部移动且向该内部喷射流体的单式或复式涡轮潜行器和；若是在管道内部从上游到下游以串联的方式，布置复式涡轮潜行器的情况下，用以连接复式涡轮潜行器的涡轮潜行器连接部件和；布置在管道外部的，从管道上游始端向管道内部提供流体的流体供给装置和；布置在管道外部的，从管道下游始端向管道内部吸入流体的流体吸入装置和；可使该涡轮潜行器沿着管道内部移动的绞车等移动装置；
该涡轮潜行器至少由主框架部件和，管道内面接触密封部件和，转子构成；
该主框架部件，形成环状，在该主框架部件的外周端部安装有该管道内面接触密封部件，在该主框架部件的中心部位形成流体供给孔，在该主框架部件的中心部位还安装有用以固定构成该转子部件的转子旋转轴的轴承部件；
该管道内面接触密封部件整体形状为环状，而且该部件柔软可变形，以便能够与管道内面紧密贴合；
该转子由，其一端被该轴的轴承部件固定的转子旋转轴和，该转子旋转轴的另一端上安装的第1轮毂部件和，布置在该第1轮毂部件的外周部位的第2轮毂部件和，在该第2轮毂部件的外周部位上安装的单个或多个旋转喷嘴构成；
在管道内部安装有复式涡轮潜行器时，作为涡轮潜行器连接部件，布置有将串联在一起的复式转子旋转轴相互连接的旋转接头；
在该转子上，还于该第1轮毂部件的外周面和该第2轮毂部件的内周面之间形成环状的转子中心空间，在该转子中心空间，成为其一侧端面的流体被供给孔，与主框架的流体供给孔尽可能地密闭相接，即该流体供给孔和该流体被供给孔在尽可能密闭且相互可自由旋转状态下被连通；
关于该转子还有，该转子中心空间的另一侧端面是密封的；
关于该转子还有，该旋转喷嘴的上游端部与该转子中心空间连通，而该旋转喷嘴的下游端部向管道内部空间开放；
从而，在该转子上，将该主框架的该流体供给孔作为上游的起点，经由该流体被供给孔、该转子中心空间、该旋转喷嘴直到下游终点的旋转喷嘴出口，形成了转子流路，在该转子流路中，将从该流体被供给孔向该转子中心空间流入的流体单位时间流量值设为Q，流量为Q的流体通过的流路断面积中最小面积的断面积值设为A；
若对于如上述构成的管内涡轮喷砂系统，其最大出口压力绝对值为P5的流体供给装置，其运行开始时刻以后的管道内部若干点的绝对压力值与A的数值关系加以说明；
即，将管道上游端部的压力值设为P1，在涡轮潜行器或涡轮潜行器群的上游一侧，进入该涡轮潜行器或涡轮潜行器群之前部分的压力值设为P2，涡轮潜行器或涡轮潜行器群的下游一侧，出了该涡轮潜行器或涡轮潜行器群之后的压力值设为P3，管道的下游端部压力值设为P4，假定P1－P4＝PL1、P2－P3＝PL2、PL1－PL2＝PL3，若对此时A值的设定方法加以说明；
全体压力损失值PL1，比流体供给装置的最大出口压力值P5小，但使其接近P5，且涡轮潜行器或涡轮潜行器群压力损失值PL2比PL1小，但使其接近PL1，也就是，设定A值，要使A值更小，并使PL2值更大；
在以上述构成为其特征的管内涡轮喷砂系统中；
该流体供给装置至少由，向管道内部注入气体的管道和，向管道内部注入液体的液体泵和、向管道内部注入固体颗粒的固体颗粒供给装置所组成；
该流体吸入装置至少由从管道内部抽吸气体的罗茨泵等气体泵所构成；
从注入该气体的管道注入的气体，给在管道内部流动的液体和固体颗粒形成的混相流体赋予速度；
在管道内部流动的液体和固体颗粒的混相流体的流速被设定为，与在该液体中该固体颗粒能够不沉淀而浮游的临界速度相同，或者超过该临界流速的流速，如此设定的该混相流体的流速，是由在管道内部流动的气体的流量和压力而发生的气体的作用而被赋予并被设定的；
本发明提供的管内涡轮喷砂系统，以上述构成为其特征。
为实现上述技术性解决方案，与权力要求3相关的发明；在转子部分，关于从旋转喷嘴出口喷出的喷砂流的轴线的布置，该喷砂流被布置在向该转子赋予旋转转矩的位置；本发明提供以上述构成作为其特征的，权利要求1至权利要求4中所记载的管内涡轮喷砂系统。
本发明的装置，为了将管1内部空间分割为低压领域部分和高压领域部分两个空间，具有一个装配有与管内面接触的密封部件21的涡轮潜行器2，并具有使其沿着管内壁移动的构造，因此，涡轮潜行器2受到从高压领域部分向低压领域部分方向作用的很强的压力。
关于涡轮潜行器2行驶速度的控制方法，在管1的外部布置绞车7，卷绕在绞车7上的钢丝绳701的端部连接涡轮潜行器2，钢丝绳701通过绞车7卷绕或者拉出钢丝绳，使涡轮潜行器2沿着管1行驶，通过控制卷绕和拉出钢丝绳701的速度，来控制涡轮潜行器2
的行驶速度。
另外，管1的上游侧端部，安装有管端部部件9，这个管端部部件9由隔板901和，上游侧流体入口902和，多个钢丝绳导辊903和，钢丝绳密封904构成。
发明效果
本发明具有下列效果：
例如，清除水力发电站的水压铁管、供水管道以及排水管道或者气体管道等各种管道内表面附着的锈和水栖生物等异物，或者在清除这些异物之后，进行诸如涂料和耐蚀合金等覆盖材料的表面涂层处理；在管内移动并进行作业的本发明所涉及的装置中，提供了一种能够对管道内表面进行高效研磨、清扫、或者对管道内潮湿的内表面进行高效干燥的管内涡轮喷砂系统。此外，还提供一种不需要配备上述那种超大型的泵和动力装置，且完全不需要长且重的软管的管内涡轮喷砂系统。
附图说明
[图1]为根据本发明制成的管内涡轮喷砂系统的第1最佳实施例中装置结构的整体示意图。
[图2]为根据本发明制成的管内涡轮喷砂系统的第1至第6最佳实施例中所示的涡轮潜行器2的正视图。
[图3]为图2中所示的涡轮潜行器2的右侧视图。
[图4]为图2中C-C的截面矢量图。
[图5]为图3中A-A的截面矢量图。
[图6]为图3中B-B的截面矢量图。
[图7]为根据本发明制成的管内涡轮喷砂系统的第2最佳实施例中装置结构的整体示意图，是表示涡轮潜行器2在管道1内部一边向上游方向移动一边实施研磨剂喷射作业的状态图。
[图8]为根据本发明制成的管内涡轮喷砂系统的第2最佳实施例中装置结构的整体示意图，是表示涡轮潜行器2在管道1内部一边向下游方向移动一边实施清扫兼干燥作业的状态图。
[图9]为根据本发明制成的管内涡轮喷砂系统的第2最佳实施例中装置结构的整体示意图，是表示涡轮潜行器2在管道1内部一边向下游方向移动一边实施清扫兼干燥作业的状态图。
[图10]为根据本发明制成的管内涡轮喷砂系统的第3最佳实施例中装置结构的整体示意图。
[图11]为根据本发明制成的管内涡轮喷砂系统的第4最佳实施例中装置结构的整体示意图。
[图12]为根据本发明制成的管内涡轮喷砂系统的第5最佳实施例中装置结构的整体示意图。
[图13]为根据本发明制成的管内涡轮喷砂系统的第6最佳实施例中装置结构的整体示意图。
符号说明
管道 1
涡轮潜行器 2
管道内表面接触密封构件 21
主框架构件 22
圆锥筒形容器 221
圆筒形容器 222
流体供给孔 223
轴承构件 224
下游侧车轮 225
上游侧车轮 226
上游侧车轮安装托架 227
被牵引金属件 228
转子 23
转子旋转轴 231
第1轴套构件 232
流体被供给孔 233
第2轴套构件 234
旋转喷头 235
转子中心空间 236
罗茨真空泵 3
流体分离器 4
废料容器 401
液体泵 5
涂料泵 6
涂料容器 601
涂装喷头 602
旋转接头 603
涂料流路 604
高压涂料软管 605
绞车 7
带电缆·高压软管的钢丝绳 701
旋转接头 702
管道端部构件 9
隔板 901
上游侧流体入口 902
钢丝绳导辊 903
钢丝绳密封 904
下游侧流体出口 905
涡轮潜行器联结构件 10
研磨剂压送罐 14
涡轮潜行器2作业时的移动方向 82
转子旋转方向 83
具体实施方式
下面将参照附图对根据本发明制成的装置的最佳实施例进行更为详细的说明。
此外，为了加深对本发明的理解，在下列最佳实施例的说明中，管道直径和长度以及流体的流速等数值采用了具体的数字来进行说明。
实施例
参照图1或图6进行说明，根据本发明制成的权利要求1所涉及的最佳实施例中的管内涡轮喷砂系统为：
提出一种沿管道内部移动并向该管道内部喷射由气体和研磨剂等固体粒子组成的两相混合流体、或者由气体和液体以及固体粒子组成的三相混合流体来进行作业的管内涡轮喷砂系统。
该管内涡轮喷砂系统至少由沿管道1的内部移动并向该管道内部喷射流体的一套涡轮潜行器2、设置在管道1外部并从管道1的上游端部向管道1的内部供给流体的流体供给装置即罗茨真空泵3、研磨剂压送罐14、以及使涡轮潜行器2沿管道1内部移动的移动装置即绞车7组成；
涡轮潜行器2至少由主框架构件22、管道内表面接触密封构件21和转子23组成。
主框架构件22成环状，其中心线与管道1的中心线几乎在同一条直线上，在主框架构件22的外周端部安装有管道内表面接触密封构件21，在主框架构件22的中心部形成了一个流体供给孔223，在主框架构件22的中心部还安装有用来固定转子23的组成构件即转子旋转轴231的轴承构件224；
管道内表面接触密封构件21整体呈环状，且柔软可变形，因此能够紧密贴合管道1的内表面；
转子23由一侧被固定在该轴承构件224上的转子旋转轴231、安装在该转子旋转轴231另一侧的第1轴套构件232、设置在第1轴套构件232外周部的第2轴套构件234、以及安装在第2轴套构件234外周部的单个或多个旋转喷头235组成；
在转子23中，该第1轴套构件232的外周面与第2轴套构件234的内周面之间形成了一个环状的转子中心空间236，在转子中心空间236内，其中的一个端面即流体被供给孔233与主框架内的流体供给孔223尽可能地保持气密性对接，即流体供给孔223和流体被供给孔233要在尽可能地保持气密性且相互可自由旋转的状态下连通；
在转子23中，转子中心空间236的另一个端面被气密堵塞；
在转子23中，旋转喷头235的上游侧端部与转子中心空间236连通，旋转喷头235的下游侧端部向管道1的内部空间开放；
如此，在转子23中，形成了一条以主框架上的流体供给孔223为上游侧的起点，经流体被供给孔233、转子中心空间236、旋转喷头235到作为下游侧终点的旋转喷头出口为止的转子流路。
如上制成的装置中，当罗茨真空泵3启动后，从管道1的上游侧流体入口902向管道1的内部注入大量空气。因设置在管道1内部的涡轮潜行器2上的旋转喷头235的内部流路狭窄，空气流动受阻，且管道1的内表面和管道内表面接触密封构件21最大限度地气密接触，所以管道1内部的旋转喷头235上游侧区域的压力增高。
另外，实际的管道1的内壁上存在因生锈腐蚀而出现的凹凸，管道内表面接触密封构件21的表面上也有细小的裂纹，因此高速的空气流便通过因这些凹凸和裂纹而出现的微小缝隙流入下游区域。
该高速空气流能够对管道1内表面上附着的污垢进行吸引清扫，或者对管道1内表面上附着的水分进行干燥，效果非常好。
由于涡轮潜行器2上游侧区域与下游侧区域之间存在的压力差，涡轮潜行器2受到了向下游侧方向的强大推动力。
为了限制涡轮潜行器2的移动，并控制涡轮潜行器2的移动速度，例如将一条带有电缆·高压软管的钢丝绳701的端部与涡轮潜行器2联结，该钢丝绳701被卷绕在了可以任意更改卷绕方向和卷绕速度的绞车7上。
另外，也可采用用来限制涡轮潜行器2的移动并控制涡轮潜行器2移动速度的通用的管内自动行走装置(无图示)与涡轮潜行器2联结，以此来替代具备该功能的带有电缆·高压软管的钢丝绳701。
在根据本发明制成的涡轮潜行器2中，涡轮潜行器2在管道1内部移动的同时，安装在涡轮潜行器2上且与管道1的内壁紧密贴合的管道内表面接触密封构件21对管道1的内壁进行研磨，于是，内壁上附着的锈等异物便被剥离下来。
在转子流路中，将从流体被供给孔233流入转子中心空间236的流体在单位时间内的流量值设为Q，将流量Q的流体所通过的流路的截面积中面积最小的截面积值设为A；
在具有上述结构的管内涡轮喷砂系统中，下面针对当最大吐出压力的绝对值为P0的流体供给装置开始运行之后管道1内部某几个点的绝对压力值与A值之间的关系进行阐述；
即：将管道1上游侧端部的压力值设为P1，将涡轮潜行器2上游侧区域内该涡轮潜行器正前面部分的压力值设为P2，将涡轮潜行器2下游侧区域内该涡轮潜行器正后面部分的压力值设为P3，将管道1下游侧端部的压力值设为P4，针对当P1-P4＝PL1、P2-P3＝PL2、PL1-PL2＝PL3时的A值的设定方法进行阐述；
整体的压力损失值PL1应该是比流体供给装置的最大突出压力值P0小但比较接近的值，并且涡轮潜行器2上的压力损失值PL2应该是比PL1小但比较接近的值。也就是说，A值的设定应该让A值比较小而PL2值比较大。
下面就使用根据本发明制成的第1最佳实施例所涉及的管内涡轮喷砂系统，对内径30cm、长300m的水平放置的铁管内表面实施研磨剂喷射清理作业的应用实例进行说明：
该铁管的内表面积的计算结果是283㎡，如果按平均每㎡喷射45kg的研磨剂即石榴子石的话，在该铁管内部喷射的石榴子石总量约为13吨。
喷射完的石榴子石需要排出到铁管的外部，要采用气力输送方式对该石榴子石进行转移，在该铁管内部流动的空气的流速就需要达到每秒45m，因此实现这一空气流速所需要的在该铁管内部流动的空气的流量为每分钟192m3。
另外，关于在管道1内部流动的空气与石榴子石组成的两相混合流体的流速，让石榴子石能够漂浮在空气中的临界流速约为每秒45m。
为实现这一空气流量，若使用的是最大吐出压力为90kpa的罗茨真空泵，那么该罗茨真空泵运行所需要的动力为395kw。
管道1与管道内表面接触密封构件21之间的缝隙非常小，因此从位于管道1上游侧端部的上游侧流体入口902注入的流量为每分钟192m3空气的绝大部分以及几乎全部的石榴子石流量均通过旋转喷头235的喷头口向下游方向流动。假设2个喷头口的流路截面积的合计值为25cm2的话，通过该喷头口的两相混合流体的流速为每秒1340m。该流体在让转子23高速旋转的同时，高速流动的石榴子石碰撞管道1的内表面，对该内表面施加研磨作用。另外，该喷头口上产生的压力损失为84kpa，长300m的管道1的压力损失为6kpa。
完成研磨作业的石榴子石会与空气一起向管道1的下游方向流动，从下游侧流体出口905到达流体分离器4，经该装置分离出来的石榴子石被储存到废料容器401中，而洁净的空气则被释放到大气中。
在组成涡轮潜行器2的转子旋转轴231的端部安装有涂装喷头602，涂料从涂料泵6经旋转接头603、带有电缆·高压软管的钢丝绳701、高压涂料软管605、旋转接头702、涂料流路604被供给到涂装喷头602。
在本发明所涉及的管内涡轮喷砂系统的最佳实施例装置中，在研磨作业完成后，对管道1内表面实施清扫和干燥作业，随后实施涂装作业。
另外，关于对管道1的内壁施加作用的手段，并不限于喷射研磨剂和涂料。例如，也可配备超高压水喷砂嘴来代替涂装喷头602。
虽然图1中未图示出来，但在实施湿式喷砂作业时，可增设水泵作为流体供给装置，向管道1内部喷射由空气、水以及作为固体粒子的研磨剂组成的三相混合流体。在后述的根据本发明制成的第2最佳实施例所涉及的管内涡轮喷砂系统，是一个向管道1的内部喷射由空气、水以及作为固体粒子的研磨剂组成的三相混合流体的装置，但在第2最佳实施例中采用该三相混合流体的目的是为了将该三相混合流体中空气的流量降至最低；而在湿式喷砂作业中采用三相混合流体的目的却不是为了将该三相混合流体中空气的流量降至最低，即与本发明第2最佳实施例的目的完全不同，绝不是要降低该三相混合流体中空气的流量，而是为了利用水膜来防止在喷砂作业过程中产生的粉尘四散飞扬。
参考图2或图6、以及图7或图9进行说明，根据本发明制成的权利要求2所涉及的第2最佳实施例的管内涡轮喷砂系统为：
提出一种沿管道1的内部移动并向该内部喷射由气体、液体以及固体粒子组成的三相混合流体来进行作业的管内涡轮喷砂系统。
该管内涡轮喷砂系统至少由沿管道1的内部移动并向管道内部喷射流体的一套涡轮潜行器2、设置在管道1外部并从管道1的上游端部向管道1的内部供给流体的流体供给装置即罗茨真空泵3、研磨剂压送罐14、水泵5以及使涡轮潜行器2沿管道1的内部移动的移动装置即绞车7组成；
涡轮潜行器2至少由主框架构件22、管道内表面接触密封构件21和转子23组成。
主框架构件22成环状，其中心线与管道1的中心线几乎在同一条直线上，在主框架构件22的外周端部安装有管道内表面接触密封构件21，在主框架构件22的中心部形成了一个流体供给孔223，在主框架构件22的中心部还安装有用来固定转子23的组成构件即转子旋转轴231的轴承构件224；
管道内表面接触密封构件21整体呈环状，且柔软可变形，因此能够紧密贴合管道1的内表面；
转子23由一侧被固定在轴承构件224上的转子旋转轴231、安装在转子旋转轴231另一侧的第1轴套构件232、设置在第1轴套构件232外周部的第2轴套构件234、以及安装在第2轴套构件234外周部的单个或多个旋转喷头235组成；
在转子23中，第1轴套构件232的外周面与第2轴套构件234的内周面之间形成了一个环状的转子中心空间236，在该转子中心空间236内，其中的一个端面即流体被供给孔233与主框架内的流体供给孔223要尽可能地保持气密相性对接，即流体供给孔223和流体被供给孔233要在尽可能地保持气密且相互可以自由旋转的状态下连通；
在转子23中，转子中心空间236的另一个端面被气密堵塞；
在转子23中，旋转喷头235的上游侧端部与转子中心空间236连通，旋转喷头235的下游侧端部向管道1的内部空间开放；
如此，在转子23中，形成了一条以主框架上的流体供给孔223为上游侧的起点，经流体被供给孔233、转子中心空间236、旋转喷头235到作为下游侧终点的旋转喷头出口为止的转子流路。
在转子流路中，将从流体被供给孔233流入转子中心空间236的流体在单位时间内的流量值设为Q，将流量Q的流体所通过的流路的截面积中面积最小的截面积值设为A；
在具有上述结构的管内涡轮喷砂系统中，下面针对当最大吐出压力的绝对值为P0的流体供给装置开始运行之后管道1内部某几个点的绝对压力值与A值之间的关系进行阐述；
即：将管道1上游侧端部的压力值设为P1，将涡轮潜行器2上游侧区域中涡轮潜行器正前面部分的压力值设为P2，将涡轮潜行器2下游侧区域内涡轮潜行器正后面部分的压力值设为P3，将管道1下游侧端部的压力值设为P4，针对当P1-P4＝PL1、P2-P3＝PL2、PL1-PL2＝PL3时的A值的设定方法进行阐述；
整体的压力损失值PL1应该是比流体供给装置的最大突出压力值P0小但比较接近的值，并且涡轮潜行器2上的压力损失值PL2应该是比PL1小但比较接近的值。也就是说，A值的设定应该让A值比较小而PL2值比较大。
在具有上述结构特征的管内涡轮喷砂系统中：
流体供给装置至少由向管道1的内部注入气体的送风机或者罗茨真空泵等气体泵、向管道1的内部注入液体的液体泵5、向管道1的内部注入固体粒子的固体粒子供给装置组成；
由气体泵注入的气体对在管道1内部流动的由液体和固体粒子组成的混合流体施加速度；
在管道1内部流动的由液体和固体粒子组成的混合流体的流速设定为与该固体粒子在该液体中不发生沉淀并能够漂浮的临界流速相同，或者高于该临界流速；这样设定的该混合流体的流速是通过在管道1内部流动的气体的流量和压力所产生的气力作用而施加并设定的。
在本发明要解决的课题项中，以现有装置应予以解决的问题为例，就利用压缩空气对内径90cm、长2000m的水平放置的铁管内表面实施研磨剂喷射清理作业时所产生的问题进行说明：
即：该铁管的内表面积的计算结果是5652㎡，如果按平均每㎡喷射45kg的研磨剂即石榴子石的话，在该铁管内部喷射的石榴子石总量约为254吨。
喷射完的石榴子石需要排出到铁管的外部，要采用气力输送方式对石榴子石进行转移，在铁管内部流动的空气的流速就需要达到每秒45m，因此实现这一空气流速所需要的在铁管内部流动的空气的流量高达每分钟1700m3。
为实现这一空气流量，若使用的是最大吐出压力为90kpa的罗茨真空泵，那么该罗茨真空泵运行所需要的动力高达3500kw。
即从经济性和设置场所的角度来考虑，要获得每分钟流量高达1700m3的罗茨真空泵极为困难。另外从经济性和设置场所的角度来考虑，也很难确保配备功率高达3500kw的发电机。
其次，要使用压缩空气最大吐出压力为13kgf/cm2、压缩空气吐出流量为14m3/min的、设置在铁管外部的空气压缩机按照每分钟35kg的速度将石榴子石气送到铁管内部的喷砂嘴进行喷射作业，便需要配备一条长达2000m的喷砂软管来将设置在铁管外部且在空气压缩机下游侧的研磨剂压送罐与喷砂嘴连通、联结起来。假设该喷砂软管的总压力损失为2kgf/cm2的话，该喷砂软管的内径则为102mm、外径为132mm，该喷砂软管平均每m的重量为7kg，因此长度2000m的喷砂软管的总重量将会高达14吨。
即要操纵长度2000m、总重量达14吨的喷砂软管，即便制作并配备一个对该喷砂软管进行卷绕收纳的卷管器，从经济性和设置场所的角度来考虑也是极为困难的。
因此，在本发明的重要技术性解决课题方面，为了解决上述现有装置存在的问题，本发明提出了一种不需要超大型泵和动力装置、且完全不需要长而且重的软管的管内涡轮喷砂系统。
下面针对使用根据本发明制成的第2最佳实施例所涉及的管内涡轮喷砂系统，对内径90cm、长2000m的水平放置的铁管内表面实施研磨剂喷射清理作业的应用实例进行说明：
该铁管内表面积的计算结果是5652㎡，如果按平均每㎡喷射45kg的研磨剂即石榴子石的话，在该铁管内部喷射的石榴子石总量约为254吨。
喷射完的石榴子石需要排出到铁管的外部，要采用气力输送方式对石榴子石进行转移，在铁管内部流动的空气的流速就需要达到每秒45m，因此实现这一空气流速所需要的在铁管内部流动的空气的流量高达每分钟1700m3。
但是，如果不采用气力输送方式，而采用水力输送方式对将要喷射的石榴子石和已经喷射完的石榴子石进行转移的话，在铁管内部流动的水的流速达到每秒3m便可。此时，假设石榴子石的流量占由水和石榴子石组成的两相混合流体的流量的20％的话，所需要的水的量是每分钟180kg。
即关于在管道1内部流动的由水和石榴子石组成的两相混合流体的流速问题，石榴子石在水中不发生沉淀并能够漂浮的临界流速约为每秒3m。
在该铁管内部流动的空气的作用下，对由水和石榴子石组成的两相混合流体施加每秒3m的流速的话，所需要的空气流量为每分钟115m3。为实现这一空气流量，若使用的是最大吐出压力为90kpa的罗茨真空泵，那么该罗茨真空泵运行所需要的动力为240kw。
即如果不采用只利用气力输送方式的两相混合流，而采用加入了水力输送方式的三相混合流来对将要喷射的石榴子石以及已经喷射完的石榴子石进行转移的话，用相当于气力输送方式大约7％的动力便可实现转移，因此能够大幅度降低前期设备费用和设备运行费用。
管道1与管道内表面接触密封构件21之间的缝隙非常小，因此从位于管道1上游侧端部的上游侧流体入口902注入的流量为每分钟115m3空气和每分钟180kg的水的绝大部分以及几乎全部的石榴子石流量均通过旋转喷头235的喷头口向下游方向流动。假设2个喷头口的流路截面积的合计值为72cm2的话，通过喷头口的三相混合流体的流速为每秒265m。该流体在让转子23高速旋转的同时，高速流动的石榴子石碰撞管道1的内表面，对内表面施加研磨作用。另外，喷头口上产生的压力损失为78kpa，长2000m的管道1的压力损失接近于0。完成研磨作业的石榴子石会与空气一起向管道1的下游方向流动，从下游侧流体出口905到达流体分离器4，经该装置分离出来的石榴子石被储存到废料容器401中，而洁净的空气则被释放到大气中。
在本发明要解决的课题项中，以现有装置应予以解决的问题为例，针对利用压缩空气对内径90cm、长2000m的水平放置的铁管内表面实施研磨剂喷射清理作业时所产生的更多问题进行说明。
即要使用压缩空气最大吐出压力为13kgf/cm2、压缩空气吐出流量为14m3/min的、设置在铁管外部的空气压缩机按照每分钟35kg的速度将石榴子石气送到铁管内部的喷砂嘴进行喷射作业，便需要配备一条长达2000m的喷砂软管来将设置在铁管外部且在空气压缩机下游侧的研磨剂压送罐与喷砂嘴连通、联结起来。假设喷砂软管的总压力损失为2kgf/cm2的话，喷砂软管的内径则为102mm、外径为132mm，喷砂软管平均每m的重量为7kg，因此长度2000m的喷砂软管的总重量将会高达14吨。
即要操纵长度2000m、总重量达14吨的喷砂软管，即便制作并配备一个对喷砂软管进行卷绕收纳的卷管器，从经济性和设置场所的角度来考虑也是极为困难的。
但是，本发明不需要使用现有装置所需的喷砂软管，因此能够大幅度降低前期设备费用和设备运行费用。
参考图2或图6、以及图10进行说明的话，根据本发明制成的权利要求1或权利要求2所涉及的第3最佳实施例中的管内涡轮喷砂系统为：
在图7或图9中所示的管内涡轮喷砂系统中，配备了沿着管道1的轴线联结的3套涡轮潜行器2，以此来代替1套涡轮潜行器2。
另外，在图7或图9所示的管内涡轮喷砂系统中，配备了串联的2套罗茨真空泵3，以此来代替1套罗茨真空泵3。
当3套涡轮潜行器2联结起来时，对管道1内表面进行碰撞的石榴子石的量会增加3倍，研磨能力也增大了，但涡轮潜行器群的压力损失也随之增加了，为了增加罗茨真空泵3的压力，故将2套罗茨真空泵3进行串联。
参考图2或图6以及图11进行说明的话，根据本发明制成的权利要求3所涉及的第4最佳实施例中的管内涡轮喷砂系统为：
提出一种沿管道1的内部移动并向管道内部喷射由气体与研磨剂等固体粒子组成的两相混合流体、或者由气体和液体以及固体粒子组成的三相混合流体来进行作业的管内涡轮喷砂系统。
该管内涡轮喷砂系统至少由沿管道1的内部移动并向该内部喷射流体的一套涡轮潜行器2；设置在管道1的外部，从管道1的上游端部向管道1的内部供给流体的流体供给装置即研磨剂压送罐14；设置在管道1的外部，从管道1的下游端部吸取管道1内部流体的流体吸引装置即罗茨真空泵3；以及使涡轮潜行器2沿管道1的内部移动的移动装置即绞车7组成；
涡轮潜行器2至少由主框架构件22、管道内表面接触密封构件21和转子23组成。
主框架构件22成环状，其中心线与管道1的中心线几乎在同一条直线上；在主框架构件22的外周端部安装有管道内表面接触密封构件21，在主框架构件22的中心部形成了一个流体供给孔223，在主框架构件22的中心部还安装有用来固定转子23的组成构件即转子旋转轴231的轴承构件224；
管道内表面接触密封构件21整体呈环状，且柔软可变形，因此能够紧密贴合管道1的内表面；
转子23由一侧被固定在轴承构件224上的转子旋转轴231、安装在转子旋转轴231另一侧的第1轴套构件232、设置在第1轴套构件232外周部的第2轴套构件234、以及安装在第2轴套构件234外周部的单个或多个旋转喷头235组成；
在转子23中，第1轴套构件232的外周面与第2轴套构件234的内周面之间形成了一个环状的转子中心空间236，在该转子中心空间236内，其中的一个端面即流体被供给孔233与主框架内的流体供给孔223要尽可能地保持气密性对接，即流体供给孔223和流体被供给孔233要在尽可能地保持气密且相互可以自由旋转的状态下连通；
在转子23中，转子中心空间236的另一个端面被气密堵塞；
在转子23中，旋转喷头235的上游侧端部与转子中心空间236连通，旋转喷头235的下游侧端部向管道1的内部空间开放；
如此，在转子23中，形成了一条以主框架上的流体供给孔223为上游侧的起点，经流体被供给孔233、转子中心空间236、旋转喷头235到作为下游侧终点的旋转喷头出口为止的转子流路。
在该转子流路中，将从流体被供给孔233流入转子中心空间236的流体在单位时间内的流量值设为Q，将流量Q的流体所通过的流路的截面积中面积最小的截面积值设为A；
在具有上述结构的管内涡轮喷砂系统中，针对当最大吸引压力的绝对值为P5的流体吸引装置开始运行之后管道1内部某几个点的绝对压力值与A值之间的关系进行阐述；
即：将管道1上游侧端部的压力值设为P1，将涡轮潜行器2上游侧区域内涡轮潜行器的正前面部分的压力值设为P2，将涡轮潜行器2下游侧区域内涡轮潜行器的正后面部分的压力值设为P3，将管道1下游侧端部的压力值设为P4，针对当P1-P4＝PL1、P2-P3＝PL2、PL1-PL2＝PL3时的A值的设定方法进行阐述；
设定A值时，要保证整体的压力损失值PL1小于流体吸引装置的最大吸引压力值P5但接近于P5，且涡轮潜行器2的压力损失值PL2小于PL1但接近于PL1，即要保证A值更小，而PL2值更大。
参考图2或图6以及图12进行说明的话，根据本发明制成的权利要求4所涉及的第5最佳实施例中的管内涡轮喷砂系统为：
在沿管道1的内部移动并向管道内部喷射由气体和液体以及固体粒子组成的三相混合流体来进行作业的管内涡轮喷砂系统中：
该管内涡轮喷砂系统至少由沿管道1的内部移动并向管道内部喷射流体的一套涡轮潜行器2；设置在管道1的外部，从管道1的上游端部向管道1的内部供给流体的流体供给装置即研磨剂压送罐14和水泵5；设置在管道1的外部，从管道1的下游端部吸取管道1内部流体的流体吸引装置即罗茨真空泵3；以及使涡轮潜行器2沿管道1的内部移动的移动装置即绞车7组成；
涡轮潜行器2至少由主框架构件22、管道内表面接触密封构件21和转子23组成。
主框架构件22成环状，其中心线与管道1的中心线几乎在同一条直线上；在主框架构件22的外周端部安装有管道内表面接触密封构件21，在主框架构件22的中心部形成了一个流体供给孔223，在主框架构件22的中心部还安装有用来固定转子23的组成构件即转子旋转轴231的轴承构件224；
管道内表面接触密封构件21整体呈环状，且柔软可变形，因此能够紧密贴合管道1的内表面；
转子23由一侧被固定在轴承构件224上的转子旋转轴231、安装在转子旋转轴231另一侧的第1轴套构件232、设置在第1轴套构件232外周部的第2轴套构件234、以及安装在第2轴套构件234外周部的单个或多个旋转喷头235组成；
在转子23中，第1轴套构件232的外周面与第2轴套构件234的内周面之间形成了一个环状的转子中心空间236，在转子中心空间236内，其中的一个端面即流体被供给孔233与主框架内的流体供给孔223要尽可能地保持气密性对接，即流体供给孔223和流体被供给孔233在尽可能地保持气密且可以相互自由旋转的状态下连通；
在转子23中，转子中心空间236的另一个端面被气密堵塞；
在转子23中，旋转喷头235的上游侧端部与转子中心空间236连通，旋转喷头235的下游侧端部向管道1的内部空间开放；
如此，在转子23中，形成了一条以主框架上的流体供给孔223为上游侧的起点，经流体被供给孔233、转子中心空间236、旋转喷头235到作为下游侧终点的旋转喷头出口为止的转子流路。
在该转子流路中，将从流体被供给孔233流入转子中心空间236的流体在单位时间内的流量值设为Q，将流量Q的流体所通过的流路的截面积中面积最小的截面积值设为A；
在具有上述结构的管内涡轮喷砂系统中，针对当最大吸引压力的绝对值为P5的流体吸引装置开始运行之后管道1内部某几个点的绝对压力值与A值之间的关系进行阐述；
即：将管道1上游侧端部的压力值设为P1，将涡轮潜行器2上游侧区域内涡轮潜行器的正前面部分的压力值设为P2，将涡轮潜行器2下游侧区域内涡轮潜行器的正后面部分的压力值设为P3，将管道1下游侧端部的压力值设为P4，针对当P1-P4＝PL1、P2-P3＝PL2、PL1-PL2＝PL3时的A值的设定方法进行阐述；
设定A值时，要保证整体的压力损失值PL1小于流体吸引装置的最大吸引压力值P5但接近于P5，且涡轮潜行器2的压力损失值PL2小于PL1但接近于PL1，即要保证A值更小，而PL2值更大。
在以具有上述结构为特征的管内涡轮喷砂系统中：
该流体供给装置至少由向管道1的内部注入气体的配管、向管道1的内部注入液体的液体泵5以及向管道1的内部注入固体粒子的固体粒子供给装置14组成；
流体吸引装置至少由从管道1的内部吸取气体的罗茨真空泵3组成。
从用来注入气体的配管注入的气体对在管道1的内部流动的由液体和固体粒子组成的混合流体施加速度；
在管道1的内部流动的由液体和固体粒子组成的混合流体的流速设定为与该固体粒子在该液体中不发生沉淀并能够漂浮的临界流速相同，或者高于临界流速；这样设定的混合流体的流速是通过在管道1的内部流动的气体的流量和压力所产生的气力作用而施加并设定的。
参考图2或图6以及图13进行说明的话，根据本发明所制成的权利要求3或权利要求4所涉及的第6最佳实施例中的管内涡轮喷砂系统为：
在图12所示的管内涡轮喷砂系统中，配备了沿着管道1的轴线联结起来的3套涡轮潜行器2，以此来代替1套涡轮潜行器2。
另外，在图12所示的管内涡轮喷砂系统中，配备了串联的2套罗茨真空泵3，以此来代替1套罗茨真空泵3。
当3套涡轮潜行器2联结起来时，对管道1内表面进行碰撞的石榴子石的量会增加3倍，研磨能力也增大了，但涡轮潜行器群的压力损失也随之增加了，为了增加罗茨真空泵3的压力，故将2套罗茨真空泵3进行串联。
上面对本发明所涉及装置的最佳实施例进行了说明，但除该最佳实施例之外，还可根据权利要求书的内容想出各种本发明所涉及的装置的实施例。
在对该最佳实施例的装置所做的说明中，该装置和管道都是放置在空气中的，但放置于水中的装置和管道也适用于本发明的装置。
工业上的可利用性
例如，清除水力发电站的水压铁管、供水管道以及排水管道或者气体管道等各种管道内表面附着的锈和水栖生物等异物，或者在清除这些异物之后，进行诸如涂料和耐蚀合金等被覆材料的表面涂层处理；本发明所涉及的管内涡轮喷砂系统能够对管道内表面进行高效研磨、清扫、或者对管道内潮湿的内表面进行干燥，实施表面涂层处理，且不需要配备大型的泵和大型的动力装置，也不需要喷砂软管和吸引软管，使用方便。

Claims (5)

1.一种管内涡轮喷砂系统，其特征在于，在沿管道内部移动并向管道内部喷射气体或液体的单相流体、或者由气体和液体组成的两相混合流体、或者由气体或液体与研磨剂等固体粒子组成的两相混合流体、或者由气体和液体以及固体粒子组成的三相混合流体来进行作业的管内涡轮喷砂系统：
该管内涡轮喷砂系统至少由沿管道内部移动并向管道内部喷射流体的一套或多套涡轮潜行器、当在管道内部设置了按照从上游侧到下游侧的顺序串联的多套涡轮潜行器时将该多套涡轮潜行器联结在一起的涡轮潜行器联结构件、设置在管道外部的从管道的上游端部向管道内部供给流体的流体供给装置、以及使涡轮潜行器沿管道内部移动的绞车等移动装置组成；
涡轮潜行器至少由主框架构件、管道内表面接触密封构件和转子组成；主框架构件成环状，在主框架构件的外周端部安装有管道内表面接触密封构件，在主框架构件的中心部形成了一个流体供给孔，在主框架构件的中心部还安装有用来固定该转子的组成构件即转子旋转轴的轴承构件；
管道内表面接触密封构件整体呈环状，且柔软可变形，因此能够紧密贴合管道的内表面；
转子由一侧被固定在轴承构件上的转子旋转轴、安装在转子旋转轴另一侧的第1轴套构件、设置在第1轴套构件外周部的第2轴套构件、以及安装在第2轴套构件外周部的单个或多个旋转喷头组成；
当在管道内部设置了多套涡轮潜行器时，用来将串联的多套转子旋转轴联结起来的旋转接头作为涡轮潜行器联结构件使用；
在转子中，第1轴套构件的外周面与第2轴套构件的内周面之间形成了一个环状的转子中心空间，在该转子中心空间内，其中的一个端面即流体被供给孔与主框架内的流体供给孔要尽可能地保持气密性对接，即流体供给孔和流体被供给孔要在尽可能地保持气密且相互可以自由旋转的状态下连通；
在转子中，转子中心空间的另一个端面被气密堵塞；
在转子中，旋转喷头的上游侧端部与转子中心空间连通，旋转喷头的下游侧端部向管道的内部空间开放；
如此，在转子中，形成了一条以主框架上的流体供给孔为上游侧的起点，经流体被供给孔、转子中心空间、旋转喷头到作为下游侧终点的旋转喷头出口为止的转子流路，在该转子流路中，将从流体被供给孔流入转子中心空间236的流体在单位时间内的流量值设为Q，将流量Q的流体所通过的流路的截面积中面积最小的截面积值设为A；
在具有上述结构的管内涡轮喷砂系统中，针对当最大吐出压力的绝对值为P0的流体供给装置开始运行之后管道内部某几个点的绝对压力值与A值之间的关系进行阐述；
即：将管道上游侧端部的压力值设为P1，将涡轮潜行器或者涡轮潜行器群上游侧区域内涡轮潜行器或涡轮潜行器群的正前面部分的压力值设为P2，将涡轮潜行器或涡轮潜行器群下游侧区域内涡轮潜行器或涡轮潜行器群的正后面部分的压力值设为P3，将管道下游侧端部的压力值设为P4，针对当P1-P4＝PL1、P2-P3＝PL2、PL1-PL2＝PL3时的A值的设定方法进行阐述；
设定A值时，要保证整体的压力损失值PL1小于流体供给装置的最大吐出压力值P0但接近于PO，且涡轮潜行器或涡轮潜行器群的压力损失值PL2小于PL1但接近于PL1，即要保证A值更小，而PL2值更大。
2.一种管内涡轮喷砂系统，其特征在于，在沿管道内部移动并向管道内部喷射由气体、液体以及固体粒子组成的三相混合流体来进行作业的管内涡轮喷砂系统：
该管内涡轮喷砂系统至少由沿管道内部移动并向管道内部喷射流体的一套或多套涡轮潜行器、当在管道内部设置了按照从上游侧到下游侧的顺序串联的多套涡轮潜行器时将多套涡轮潜行器联结在一起的涡轮潜行器联结构件、设置在管道外部的从管道的上游端部向管道内部供给流体的流体供给装置、以及使涡轮潜行器沿管道内部移动的绞车等移动装置组成；
该涡轮潜行器至少由主框架构件、管道内表面接触密封构件和转子组成；主框架构件成环状，在主框架构件的外周端部安装有管道内表面接触密封构件，在主框架构件的中心部形成了一个流体供给孔，在主框架构件的中心部还安装有用来固定转子的组成构件即转子旋转轴的轴承构件；
管道内表面接触密封构件整体形状呈环状，且柔软可变形，因此能够紧密贴合管道的内表面；
转子由一侧被固定在轴承构件上的转子旋转轴、安装在转子旋转轴另一侧的第1轴套构件、设置在第1轴套构件外周部的第2轴套构件、以及安装在第2轴套构件外周部的单个或多个旋转喷头组成；
当在管道内部设置了多套涡轮潜行器时，用来将串联的多套转子旋转轴联结起来的旋转接头作为涡轮潜行器联结构件使用；
在转子中，第1轴套构件的外周面与第2轴套构件的内周面之间形成了一个环状的转子中心空间，在该转子中心空间内，其中的一个端面即流体被供给孔与主框架内的流体供给孔应尽可能地保持气密性对接，即流体供给孔和流体被供给孔要在尽可能地保持气密且相互可以自由旋转的状态下连通；
在转子中，转子中心空间的另一个端面被气密堵塞；
在转子中，旋转喷头的上游侧端部与转子中心空间连通，旋转喷头的下游侧端部向管道的内部空间开放；
如此，在转子中，形成了一条以主框架上的流体供给孔为上游侧的起点，经流体被供给孔、转子中心空间、旋转喷头到作为下游侧终点的旋转喷头出口为止的转子流路，在该转子流路中，将从流体被供给孔流入转子中心空间236的流体在单位时间内的流量值设为Q，将流量Q的流体所通过的流路的截面积中面积最小的截面积值设为A；
在具有上述结构的管内涡轮喷砂系统中，针对当最大吐出压力的绝对值为P0的流体供给装置开始运行之后管道内部某几个点的绝对压力值与A值之间的关系进行阐述；
即：将管道上游侧端部的压力值设为P1，将涡轮潜行器或者涡轮潜行器群上游侧区域内涡轮潜行器或涡轮潜行器群的正前面部分的压力值设为P2，将涡轮潜行器或涡轮潜行器群下游侧区域内涡轮潜行器或涡轮潜行器群的正后面部分的压力值设为P3，将管道下游侧端部的压力值设为P4，针对当P1-P4＝PL1、P2-P3＝PL2、PL1-PL2＝PL3时的A值的设定方法进行阐述；
设定A值时，要保证整体的压力损失值PL1小于流体供给装置的最大吐出压力值P0但接近于PO，且涡轮潜行器或涡轮潜行器群的压力损失值PL2小于PL1但接近于PL1，即要保证A值更小，而PL2值更大：
在以上述结构为特征的管内涡轮喷砂系统中；
流体供给装置至少由向管道内部注入气体的送风机或罗茨真空泵等气体泵、向管道内部注入液体的液体泵以及向管道内部注入固体粒子的固体粒子供给装置组成；
由气体泵注入的气体对在管道内部流动的由液体和固体粒子组成的混合流体施加速度；
在管道内部流动的由液体和固体粒子组成的混合流体的流速设定为与该固体粒子在该液体中不发生沉淀并能够漂浮的临界流速相同，或者高于该临界流速；这样设定的混合流体的流速是通过在管道内部流动的气体的流量和压力所产生的气力作用而施加并设定的。
3.一种管内涡轮喷砂系统，其特征在于，在沿管道内部移动并向管道内部喷射气体或液体的单相流体、或者由气体和液体组成的两相混合流体、或者由气体或液体与研磨剂等固体粒子组成的两相混合流体、或者由气体和液体以及固体粒子组成的三相混合流体来进行作业的管内涡轮喷砂系统：
该管内涡轮喷砂系统至少由沿管道内部移动并向管道内部喷射流体的一套或多套涡轮潜行器、当在管道内部设置了按照从上游侧到下游侧的顺序串联的多套涡轮潜行器时将多套涡轮潜行器联结在一起的涡轮潜行器联结构件、设置在管道外部的从管道的下游端部吸取管道内部流体的流体吸引装置、以及使涡轮潜行器沿管道内部移动的绞车等移动装置组成；
涡轮潜行器至少由主框架构件、管道内表面接触密封构件和转子组成；主框架构件成环状，在主框架构件的外周端部安装有管道内表面接触密封构件，在主框架构件的中心部形成了一个流体供给孔，在主框架构件的中心部还安装有用来固定转子的组成构件即转子旋转轴的轴承构件；
管道内表面接触密封构件整体呈环状，且柔软可变形，因此能够紧密贴合管道的内表面；
转子由一侧被固定在轴承构件上的转子旋转轴、安装在转子旋转轴另一侧的第1轴套构件、设置在第1轴套构件外周部的第2轴套构件、以及安装在第2轴套构件外周部的单个或多个旋转喷头组成；
当在管道内部设置了多套涡轮潜行器时，用来将串联的多套转子旋转轴联结起来的旋转接头作为涡轮潜行器联结构件使用；
在转子中，第1轴套构件的外周面与第2轴套构件的内周面之间形成了一个环状的转子中心空间，在该转子中心空间内，其中的一个端面即流体被供给孔与主框架内的流体供给孔要尽可能地保持气密性对接，即流体供给孔和流体被供给孔要在尽可能地保持气密且相互可以自由旋转的状态下连通；
在转子中，转子中心空间的另一个端面被气密堵塞；
在转子中，旋转喷头的上游侧端部与转子中心空间连通，旋转喷头的下游侧端部向管道的内部空间开放；
如此，在转子中，形成了一条以主框架上的流体供给孔为上游侧的起点，经流体被供给孔、转子中心空间、旋转喷头到作为下游侧终点的旋转喷头出口为止的转子流路，在该转子流路中，将从流体被供给孔流入转子中心空间236的流体在单位时间内的流量值设为Q，将流量Q的流体所通过的流路的截面积中面积最小的截面积值设为A；
在具有上述结构的管内涡轮喷砂系统中，针对当最大吸引压力的绝对值为P5的流体吸引装置开始运行之后管道内部某几个点的绝对压力值与A值之间的关系进行阐述；
即：将管道上游侧端部的压力值设为P1，将涡轮潜行器或者涡轮潜行器群上游侧区域内涡轮潜行器或涡轮潜行器群的正前面部分的压力值设为P2，将涡轮潜行器或涡轮潜行器群下游侧区域内涡轮潜行器或涡轮潜行器群的正后面部分的压力值设为P3，将管道下游侧端部的压力值设为P4，针对当P1-P4＝PL1、P2-P3＝PL2、PL1-PL2＝PL3时的A值的设定方法进行阐述；
设定A值时，要保证整体的压力损失值PL1小于流体吸引装置的最大吸引压力值P5但接近于P5，且涡轮潜行器或涡轮潜行器群的压力损失值PL2小于PL1但接近于PL1，即要保证A值更小，而PL2值更大。
4.一种管内涡轮喷砂系统，其特征在于，在沿管道内部移动并向管道内部喷射气体或液体的单相流体、或者由气体和液体组成的两相混合流体、或者由气体或液体与研磨剂等固体粒子组成的两相混合流体、或者由气体和液体以及固体粒子组成的三相混合流体来进行作业的管内涡轮喷砂系统：
该管内涡轮喷砂系统至少由沿管道内部移动并向管道内部喷射流体的一套或多套涡轮潜行器、当在管道内部设置了按照从上游侧到下游侧的顺序串联的多套涡轮潜行器时将多套涡轮潜行器联结在一起的涡轮潜行器联结构件、设置在管道外部的从管道的下游端部吸取管道内部流体的流体吸引装置、以及使涡轮潜行器沿管道内部移动的绞车等移动装置组成；
涡轮潜行器至少由主框架构件、管道内表面接触密封构件和转子组成；主框架构件成环状，在主框架构件的外周端部安装有管道内表面接触密封构件，在主框架构件的中心部形成了一个流体供给孔，在主框架构件的中心部还安装有用来固定转子的组成构件即转子旋转轴的轴承构件；
管道内表面接触密封构件整体呈环状，且柔软可变形，因此能够紧密贴合管道的内表面；
转子由一侧被固定在该轴承构件上的转子旋转轴、安装在转子旋转轴另一侧的第1轴套构件、设置在第1轴套构件外周部的第2轴套构件、以及安装在第2轴套构件外周部的单个或多个旋转喷头组成；
当在管道内部设置了多套涡轮潜行器时，用来将串联的多套转子旋转轴联结起来的旋转接头作为涡轮潜行器联结构件使用；
在转子中，第1轴套构件的外周面与第2轴套构件的内周面之间形成了一个环状的转子中心空间，在该转子中心空间内，其中的一个端面即流体被供给孔与主框架内的流体供给孔要尽可能地保持气密性对接，即流体供给孔和流体被供给孔要在尽可能地保持气密且相互可以自由旋转的状态下连通；
在转子中，转子中心空间的另一个端面被气密堵塞；
在转子中，旋转喷头的上游侧端部与转子中心空间连通，旋转喷头的下游侧端部向管道的内部空间开放；
如此，在转子中，形成了一条以主框架上的流体供给孔为上游侧的起点，经流体被供给孔、转子中心空间、旋转喷头到作为下游侧终点的旋转喷头出口为止的转子流路，在该转子流路中，将从流体被供给孔流入转子中心空间236的流体在单位时间内的流量值设为Q，将流量Q的流体所通过的流路的截面积中面积最小的截面积值设为A；
在具有上述结构的管内涡轮喷砂系统中，针对当最大吸引压力的绝对值为P5的流体吸引装置开始运行之后管道内部某几个点的绝对压力值与A值之间的关系进行阐述；
即：将管道上游侧端部的压力值设为P1，将涡轮潜行器或者涡轮潜行器群上游侧区域内涡轮潜行器或涡轮潜行器群的正前面部分的压力值设为P2，将涡轮潜行器或涡轮潜行器群下游侧区域内涡轮潜行器或涡轮潜行器群的正后面部分的压力值设为P3，将管道下游侧端部的压力值设为P4，就当P1-P4＝PL1、P2-P3＝PL2、PL1-PL2＝PL3时的A值的设定方法进行阐述；
设定A值时，要保证整体的压力损失值PL1小于流体吸引装置的最大吸引压力值P5但接近于P5，且涡轮潜行器或涡轮潜行器群的压力损失值PL2小于PL1但接近于PL1，即要保证A值更小，而PL2值更大：
在以具有上述结构为特征的管内涡轮喷砂系统中；
流体供给装置至少由向管道内部注入气体的配管、向管道内部注入液体的液体泵以及向管道内部注入固体粒子的固体粒子供给装置组成；
流体吸引装置至少由从管道内部吸取气体的罗茨真空泵等气体泵组成。
从用来注入气体的配管注入的气体对在管道内部流动的由液体和固体粒子组成的混合流体施加速度；
在管道内流动的由液体和固体粒子组成的混合流体的流速设定为与该固体粒子在该液体中不发生沉淀并能够漂浮的临界流速相同，或者高于该临界流速；这样设定的混合流体的流速是通过在管道内部流动的气体的流量和压力所产生的气力作用而施加并设定的。
5.权利要求1至权利要求4中记载的一种管内涡轮喷砂系统，其特征在于，关于转子中从旋转喷头出口喷出的喷流的轴线的配置问题，该喷流配置在对转子施加旋转扭矩的位置。
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