CZ278192A3 - Process of and apparatus for removing deposits from pipelines and the use of ultrasound for cleaning the installed pipelines - Google Patents

Description

Způsob odstraňování usazenin z potrubních systémů, zařízení k provádění 2působu a použití ultrazvuku k čištění instalovaného potrubního systému

Ob £ ®£Í2Qi!$I

Vynález se týká způsobu a zařízení pro odstraňování usazenin, s výhodou oxidů kovu, například rzi, nebo usazenin vápna, z potrubních systémů, zejména z vodovodního potrubního systému.

Oosavadní_stay_techniky

Normální potrubní voda, ale také pramenitá voda, zpravidla obsahuje rozpuštěné minerály, zejména vápno, které se usazují v instalačních oblastech, například v tepelných výměnících, bojlerech, chladicích agregátech, vodovodních kohoutcích a v neposlední řadě v potrubí a v průběhu doby negativně ovlivňují funkčnost takových instalačních zařízení. Totéž platí pro tvorbu oxidů kovů, například rzi a příslušné instalační díly. Mimoto se vytvářejí i v průmyslových zařízeních, například v chladicích systémech vody usazeniny různého druhu, které působí negativně na funkci příslušného potrubního systému. Jsou proto již známá zařízení, která působí na určitou vzdálenost na potrubní systém prostřednictvím elektrodynamického magnetického pole s pulsujícími kmity, čímž se zajistuje snížení intenzity usazování minerálů rozpuštěných ve vodě. Mimoto má být tato metoda vhodná také pro odstraňování usazenin, které jsou již v potrubním systému, foto známé řešení však ještě není dostatečně uspokojivé z hlediska své účinnosti.

Podstata_yynálezu —

Vynález si klade za úkol vytvořit způsob a zařízení v úvodu popsaného typu, u kterých by se ve srovnání se známými řešeními dosahovalo zdokonalené účinnosti.

Tento úkol se podle vynálezu řeší tak, že prostřednictvím nejméně jednoho, uvnitř potrubního systému uspořádaného a vodou obklopeného zdroje ultrazvuku, sepředává do,potrubního systému energie ultrazvukových kmitů. Překvapivě se ukázalo, že ultrazvukové vlny mají velmi silný čisticí účinek na vnitřek potrubního systému, přičemž kapalné médium, které je v potrubním systému, například voda, představuje čisticí médium. Zejména voda jě vhodná pro přenos ultrazvukových kmitů, takže čisticí ultrazvukové vlny se v potrubním systému velmi daleko rozšiřují a jejich účinek se projevuje i ve vzdálených oblastech.

Podle účelného uspořádání způsobu podle vynálezu se provádí vyzařování energie kmitů zdroje ultrazvuku jednostranně v podélném směru trubky potrubního systému, s výhodou ve směru proudění vody.

Dále bylo zjištěno, že je možné čisticí účinek způsobu podle vynálezu ještě dále zvýšit tím, že při použití dalšího zdroje ultrazvuku se vytvářejí kmity, které probíhají šikmo nebo kolmo ke stěně trubky potrubního systému.

Jako zdroj ultrazvuku lze s výhodou použít piezoelektrický vysílač zvuku, který má tu výhodu, že je možné jej vyrobit v libovolném tvaru.

- 3 Tím, že se provádí regulace, případně nastavení frekvence kmitů a/nebo energie kmitů vyzařovaného ultrazvukového kmitání, se vytváří možnost nastavit frekvenci kmitů a/nebo energii kmitů podle údajů poskytnutých instalatérem, zejména údajů o druhu usazenin, to znamená, červenohnědé pro rez nebo bílé pro usazeniny vápna* Tím se umožní provozovat způsob podle vynálezu jeho použivatelem s různými frekvencemi kmitů a/nebo s různou energií kmitů. Volbu odpovídajícího provozu lze uskutečnit jednoduchým spínačem.

Aby se zabránilo přehřívání při provozu zdroje ultrazvuku nebo nadměrné tvorbě bakterií působením příliš teplé vody v důsledku provozu zdroje ultrazvuku, je účelné upravit kontrolu teploty na příslušném zdroji ultrazvuku. Tak je například možné při naměření teploty větší než 35 °C automaticky zastavit provoz způsobu vydáním odpovídajícího signálu. Pokud je však příslušný zdroj ultrazvuku vodou v potrubním systému obtékán, nehrozí žádné nebezpečí přehřívání. Pokud však voda v oblasti zdroje ultrazvuku po delší dobu stojí, je takové oteplení s odpovídajícím přehřátím možné.

Pro zabránění takovému přehřívání a/nebo při zvláště velkém odpadu usazenin v průběhu čisticího procesu, ale také pro zabránění nových usazenin v nově instalovaném nebo již stávajícím potrubním systému se provádí podle dalšího výhodného vytvoření způsobu podle.vynálezu příslušné předávání ultrazvukových kmitání do potrubního systému ve stanovených časových intervalech, to je přerušovaně. Tak se může například uskutečnit v minutových nebo dokonce hodinových časových intervalech.

Případě, kdy je snaha odstranit usazeniny v potrubním systému, avšak není známé, o jaký druh usazenin se jedná, lze s výhodou provádět příslušné předávání ultrazvukových kmitů do potrubního systému se střídajícími „sefrekyenčerni kmitů, čímž se dosáhne toho, že se usazeniny vystaví více možným různým frekvencím kmitů, což je zvláště účinné.

Zvláště dobrého účinku způsobu podle vynálezu se do-sahuje- tehdy, -pokud- se -př í s lušné^předávání ultrazvukových kmitů do potrubního systému provádí s více, navzájem superponovanými frekvencemi kmitů. Vychází se například ze základního kmitání v oblasti 25 Hz a toto základní kmitání se superponuje horním kmitáním v oblasti ultrazvuku o hodnotě například 45 kHz.

Pro řešení v předcházejícím uvedeného úkolu se zařízení podle vynálezu vyznačuje tím, že ve skříni je upraven nejméně jeden zdroj ultrazvuku a skříň je integrovatelná do potrubního systému tak, že zdroj ultrazvuku je ve stavu předávat svoji energii kmitů na vodu v potrubním systému.

Podle účelného vytvoření je zdroj ultrazvuku v rezonátoru, který vyzařuje kmity vytvářené zdrojem ultrazvuku, přičemž rezonátor je ve styku s vodou a je obklopen dvoudílnou skříní, která je spojitelná s potrubním systémem.

Aby se zajistil účinný přenos ultrazvukových kmitů, sestává rezonátor z plného materiálu, přičemž zdroj ultrazvuku je uspořádán ve vybrání rezonáfcoru a vybrání je uzavřeno víkem. Hlavní směr kmitání zdroje ultrazvuku lze ovlivnit tvarem, například deskou nebo kotoučem, a uspořádá- 5 ním zdroje ultrazvuku uvnitř rezonátoru. Pokud je zdroj ultrazvuku ve tvaru kotouče uspořádán kolmo k podélné ose potrubního systému, jsou ultrazvukové kmity předávány také v podélném směru potrubního systému.

Aby se zabezpečil pokud možno dokonalý styk rezonátoru s vodou potrubního systému, předpokládá se podle dalšího výhodného vytvoření zařízení podle vynálezu, že rezonátor je opatřen ukládacími výstupky, které jsou v záběru s vnitrní stranou skříně a mezi skříní a rezonátorem je upravena obvodová mezera, která zabezpečuje, že rezonátor je s výjimkou ukládacích výstupků plně obklopen vodou. Tím je rezonátor ve spojení se skříní jen prostřednictvím svých ukládacích výstupků.

Tyto ukládací výstupky sestávají s výhodou z ohebného materiálu, například z ohebné plastické hmoty nebo z pryže, čímž se zabrání tomu, aby zejména při použití nízkofrekvenčních základních kmitů nedošlo ke vzniku nepříjemného hluku v potrubním systému, který by byl způsoben těmito nízkofrekvenčními kmity.

Pro zvýšení intenzity čištění je zařízení opatřeno nejméně jedním dalším zdrojem ultrazvuku, který předává kmity šikmo nebo kolmo k podélné ose skříně. Při takovém uspořádání může mít skříň prstencové vybrání, ve kterém je uspořádán prstencovitě nebo poloprstencovitě vytvořený zdroj ultrazvuku, který alespoň částečně obklopuje rezonátor.

Zdroj ultrazvuku přitom předává svoji energii kmitáni bezprostředně na skříň Čisticího zařízení a tak i na potrubní systém, který je s ní pevně spojen. Tím se uvádí do kmitání i potrubní systém, čímž lze ještě dále zvýšit, jak již bylo uvedeno, Čisticí účinek. Zejména u velmi znečištěných potrubních systémů toto uspořádání umožňuje nejméně dočasně uvést potrubní systém do kmitání, čímž se podstatně zintenzivní čisticí účinek.

Podle analogického uspořádání je prstencovitě nebo poloprstencovitě vytvořený zdroj ultrazvuku pro dosažení téhož účinku uspořádán bezprostředně na vnější straně stě- ny trubky - potrubního systému.. . .

Přehled-2 §Vynález je v dalším podrobněji popsán na speciálním vytvoření ve spojení s výkresovou částí. Pro jednoduchost jsou shodné znaky opatřeny jen jednou vztahovým znakem.

Příklad_grovedení_vynálezu

Zařízení 1 podle vynálezu je instalováno ve vodovodní trubce £ potrubního systému.

Zařízení 1, obsahuje ze dvou poloskořepin sestávající skříň 3 s centrálně uspořádaným podélným vybráním 8 a se soustředně uspořádaným prstencovým vybráním 15.

Obě poloskořepiny skříně 2 jsou navzájem spojeny prostřednictvím šroubového spoje 26 a obvodových těsnění 18 jakož i 28.

Odpovídající vodovodní trubka 2 vyústuje do vtokového otvoru 4, případné do výtokového otvoru 5, přičemž spojení vodovodní trubky 2 se vtokovým otvorem 4, případně s výtokovým otvorem 5 je provedeno prostřednictvím jen schematicky znázorněného, obvyklého šroubového uzávěru 6, případně 7,

Uvnitř podélného vybrání 8 je upraven rezonátor í), který obsahuje zdroj ultrazvuku,

Rezonátor 9 je opatřen tělesem 10 rezonátoru 9, které je vytvořeno z plného materiálu, například z hliníku, z mosazi, z mědi nebo z ušlechtilé oceli a které má na Čelní straně ve směru proudění vybrání 24, ve kterém je uspořádán zdroj ultrazvuku v podobě piezoelektrického kotouče 14.

Vybrání 24 je uzavřeno víkem 11 rezonátoru 9.

Rezonátor 9 má na svých čelních stranách z ohebného materiálu vytvořené ukládací výstupky 22, které zasahují do odpovídajících vybrání 25 na příslušné čelní straně podélného vybrání 8. Ve zbývajícím prostoru je mezi vnitrní stranou podélného vybrání 8 a mezi rezonátorem 9 upravena obvodová mezera 23, která je v oblasti zářezu 12 proti proudění, připadne zářezu 13 po proudu zvětšena.

V oblasti mezery 23 a v oblasti obou zářezů 12 a 13 je voda potrubního systému.

Piezoelektrický kotouč 14 je uvnitř zařízení 1. uspořádán tak, že jeho normála je upravena rovnoběžně se směrem průtoku vody v potrubním systému, takže hlavní směr ultrazvukových kmitů piezoelektrického kotouče 14 se uskutečňuje v podélném směru potrubního systému. V souladu s tím

- 8 jsou ultrazvukové vlny předávány z piezoelektrického kotouče 14 přes rezonátor 9 na vodu potrubního systému, která je v zářezech 12, případné 13. Na hlavních plochách piezoelektrického kotouče 14 je upravena vždy jedna kontaktní deska 30/ 31 se spojovacími-vedenímiT

Uvnitř prstencového vybrání 15 je upraven další zdroj ultrazvuku v podobě piezoelektrického polokroužku, případně poloplášte, který předává svoji energii kmitání s výhodou kolmo .k podélné-ose^potrubního systému.

Pro kontrolu teploty, která se vytváří při provozu zdroje ultrazvuku, je upraven snímač 19 teploty, který je uspořádán například v podobě termočlánku bezprostředně na piezoelektrickém kotouči 14 ve vybrání 24 na rezonátoru 9, Tento snímač 19 teploty je spojen s neznázorněným ovládáním a způsobí při překročení mezní hodnoty, například 35 °C, automatické vypnutí provozu zařízení 1^ podle vynálezu.

Aby bylo možné vést na obr. znázorněná spojovací vedení od snímače 19 teploty a od piezoelektrického kotouče 14 navenek, je v rezonátoru 9 upraven průchod 21, který přes mezilehlé 'těsnění 27 v oblasti mezery 23 přechází do průchodu skříní 3 v podobě otvoru 20. Na vnější straně je upravena odpovídající přípojka 29, která umožňuje spojit spojovací vedení s příslušnými konstrukčními elementy.

Dále je u zařízení upraveno neznázorněné řízení, které zajištuje nastavení frekvence kmitů a/nebo energie kmitů příslušných zdrojů ultrazvuku.

Na potrubní systém přiváděné ultrazvukové kmitání má základní kmitání o hodnotě například 25 Hz a horní kmitání například o hodnotě 45 kHz. Toto ultrazvukové kmitání je možné podle požadavků přerušovat, to znamená přivádět jej na potrubní systém ve stanovených časových intervalech. Dále může energie ultrazvukových kmitů působit na potrubní systém s měnící se frekvencí kmitů a/nebo energií kmitů.

To lze snadno zajistit elektronickými prostředky.

Pro další zvýšení čisticího účinku lze místo zdroje 16 ultrazvuku, který je upraven v prstencovém vybrání 15 a kte rý předává svou energii kmitů prostřednictvím skříně 3 na potrubní systém 2, upravit zdroj 16 ultrazvuku, který je uspořádán bezprostředně na vnější stěně potrubního systému, případně vodovodní trubky 2 a který plní stejný účel.

ΊΙ!jd , λΛ3Γ30V cvan i s X! '9 ί .

í f3 potrubních systémů, á nebo usazenin vápna, a to

Claims (26)

1. Způsob odstraňování usazenin z d_ou oxidů kovů, například rzi, zejména z vodovodního potrubního systému, vyznačující se tím, že prostřednictvím nejméně jednoho, uvnitř potrubního systému uspořádaného a vodou obklopeného zdroje ultrazvuku, se předává do potrubního systému energie ultrazvukových kmitů». . ......... - . - .. .

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že vyzařování energie kmitů zdroje ultrazvuku se provádí jednostranně v podélném směru potrubního systému, s výhodou ve směru proudění vody,

3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že vyzařování energie kmitů zdroje ultrazvuku se provádí na obě strany v podélném směru potrubního systému.

4. Způsob podle nároků laž3, vyznačující se tím, že při použití dalšího zdroje ultrazvuku se vytvářejí kmity, které probíhají šikmo nebo kolmo ke stěně trubky potrubního systému.

5. Způsob podle nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že jako zdroj ultrazvuku se použije piezoelektrický vysílač.

6. Způsob podle nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že se provádí regulace frekvence kmitů a/nebo energie kmitů vyzařovaného ultrazvukového kmitání.

7o Způsob podle nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že se provádí kontrola teploty na příslušném zdroji ultrazvuku.

8. Způsob podle nároků .1 až 7, vyznačující se tím, že příslušné předávání ultrazvukových kmitání do potrubního systému se provádí ve stanovených časových intervalech, to je přerušovaně,

9. Způsob podle nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že příslušné předávání ultrazvukových kmitů do potrubního systému se provádí se střídajícími se frekvencemi kmitů.

10. Způsob podle nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že příslušné předávání ultrazvukových kmitů do potrubního systému se provádí s více, navzájem superponovanými frekvencemi kmitů.

11. Zařízení pro odstraňování usazenin, zejména oxidů kovů, například rzi, nebo usazenin vápna v potrubním systému, zejména ve vodovodním potrubním systému, a/nebo pro zamezení vzniku odpovídajících usazenin, zejména pro provádění způsobu podle nároků 1 až 10, vyznačující se tím, že ve skříni (3) je upraven nejméně jeden zdroj ultrazvuku a skříň (3) je integrovatelná do potrubního systému tak, že zdroj ultrazvuku je ve stavu předávat svoji energii kmitů na vodu v potrubním systému.

12. Zařízení podle nároku 11, vyznačující se tím, že zdroj ultrazvuku je v rezonátoru (9), který vyzařuje kmity vytvářené zdrojem ultrazvuku, přičemž rezonátor (9) je ve styku s vodou a je obklopen dvoudílnou skříní (3), která je spojitelná s potrubním systémem,

13. Zařízení podle nároku 12, vyznačující se t í m že rezonátor (9) má těleso (10) rezonátoru(9) _ z plného materiálu s víkem (13) a zdroj ultrazvuku je uspořádán a/nebo vytvořen ve vybrání (24) tělesa (10) rezonátoru (9) tak, že kmity ultrazvuku jsou předávány v podélném směru rezonátoru (9).

14. Zařízení podle nároků 10 až 13, vyznačující se tím, že má upravenou ze dvou utěsněné spojitelných skořepin skříně (3) sestávající skříň (3), která má podélné vybrání (8) pro uložení rezonátoru (9), skříň (3) je prostřednictvím na příslušné straně upraveného vtokového otvoru (4) a výtokového otvoru (5) připojitelná na potrubní systém, přičemž rezonátor (9) je nejméně jednou svojí čelní plochou v dotyku s vodou.

15. Zařízení podle nároků 10 až 14, vyznačující se tím, že rezonátor (9) je opatřen ukládacími výstupky (22), které jsou v záběru s vnitřní stranou skříně (3) a mezi skříní (3) a rezonátorem (9) je upravena obvodová mezera (23), která zabezpečuje, že rezonátor (9) je s výjimkou ukládacích výstupků (22) plně obklopen vodou.

16. Zařízeni podle nároku 15, vyznačující se tím, že ukládací výstupky (22) sestávají z ohebného materiálu.

17. Zařízení podle nároků 10 až 14, vyznačující se tím, že je upraven nejméně jeden další zdroj ultrazvuku, který předává kmity šikmo nebo kolmo k podélné ose skříně (3).

18. Zařízeni podle nároku 17, vyznačující se tím, že skříň (3) má prstencové vybrání (15), ve kterém je uspořádán prstencovitě nebo poloprstencovitě vytvořený zdroj ultrazvuku, který nejméně Částečně obklopuje rezonátor (9).

19. Zařízení podle nejméně jednoho z nároků 1 až 17, vyznačující se tím, že prstencovitě nebo poloprstencovitě vytvořený zdroj (16*) ultrazvuku je uspo-:.2 řádán bezprostředně na vnější straně stěny trubky potrubního systému a předává svoje kmity šikmo nebo kolmo k podélné ose potrubního systému bezprostředně na potrubní systém.

20. Zařízení podle nároků 10 až 19, vyznačuj ící se tím, že zdroj ultrazvuku je tvořen piezoelektrickým vysílačem (14) zvuku.

21. Zařízení podle nároků 10 až 20, vyznačující se tím, že zdroj ultrazvuku je tvořen magnetostrikčním vysílačem zvuku.

22. Zařízení podle nároků 10 až 21, vyznačující se t í m , že uvnitř rezonátoru (9) uspořádaný a v podélném směru skříně (3) vyzařující zdroj ultrazvuku má tvar kotouče.

23. Zařízení podle nároků 10 až 22, vyznačují cí se tím, že má upravené elektronické ovládání pro regulaci a/nebo změnu amplitudy kmitů a/nebo frekvence kmitů.

24. Zařízení podle nároků 10 až 23, vyznačující se tím, že v rezonátoru (9) je upraven snímač (19) teploty.

. ..

25o Použití ultrazvuku_k čištění_u instalovaného potrubního systému od usazenin, s výhodou od usazenin rzi nebo vápna ve vodovodním potrubním systému a/nebo k zamezení vzniku usazenin v takovém potrubním systému.

26. Použití podle nároku 25, v y z n a č u j i. c í s e tím, že se použijí dva navzájem kolmo nasměrované zdroje ultrazvuku.