RU2180613C1

RU2180613C1 - Pipe cleaning device

Info

Publication number: RU2180613C1
Application number: RU2000128930A
Authority: RU
Inventors: М.И. Саматов; Ф.М. Каримов; Р.Ф. Габдуллин; Д.М. Вилков; Р.Г. Насретдинов
Original assignee: Открытое Акционерное Общество Акционерная нефтяная компания "Башнефть"
Priority date: 2000-11-20
Filing date: 2000-11-20
Publication date: 2002-03-20

Abstract

FIELD: oil producing and petrochemical industries; cleaning inner surfaces of pipes during preparation of pipes for repair. SUBSTANCE: proposed device includes cleaning units mounted on flexible shaft at eccentricity and connected with rod by means of union joint. Mounted between cleaning rigidly secured on shaft by means of fastening mechanisms are distance units made in form of rings fitted on shaft; centralizer with disk is located between rod and sleeve joint. EFFECT: ease in use; enhanced reliability; improved quality of cleaning. 6 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей и нефтехимической промышленности и может быть использовано для очистки внутренней поверхности труб, например, при подготовке их к ремонту. The invention relates to the oil and petrochemical industries and can be used to clean the inner surface of pipes, for example, in preparing them for repair.

Известно устройство для очистки внутренней поверхности трубы, включающее размещенные на стержне и последовательно расположенные по ходу очистки очистные элементы в виде роликов, дисков и сегментных резцов, а также направляющий фланец и средство перемещения в трубе. (SU 1687310, кл. В 08 В 9/04, 1991). Разрушение отложений происходит при протягивании устройства через трубу. По ходу очистки отложения надрезаются подпружиненными роликами, после чего срезаются зубчатыми дисками, а затем - скребками, то есть очистку осуществляют в три ступени. A device is known for cleaning the inner surface of a pipe, including cleaning elements in the form of rollers, discs and segmented cutters located on the shaft and sequentially located along the course of cleaning, as well as a guide flange and a means of movement in the pipe. (SU 1687310, class B 08 B 9/04, 1991). The destruction of deposits occurs when pulling the device through the pipe. In the course of cleaning, deposits are cut by spring-loaded rollers, after which they are cut by gear discs, and then by scrapers, that is, cleaning is carried out in three stages.

Однако известное устройство довольно сложно в изготовлении и может быть применено строго для труб определенного диаметра, т.е. оно не универсально. Для труб, отличающихся даже незначительно по диаметру, необходимо менять все вооружение устройства, т.е. ролики, диски и скребки. However, the known device is quite difficult to manufacture and can be applied strictly to pipes of a certain diameter, i.e. it is not universal. For pipes that differ even slightly in diameter, it is necessary to change the entire armament of the device, i.e. rollers, discs and scrapers.

Таким образом, недостатками известного устройства являются сложность изготовления и ограниченность применения. Thus, the disadvantages of the known device are the complexity of manufacture and limited application.

Известно также устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода, включающее установленные на гибком валу очистные элементы в виде дисков, между которыми размещены втулки (SU 801904, кл. В 08 В 9/04, 1981). Устройство перемещается под воздействием разрежения и предназначено для очистки магистральных трубопроводов от подвижных загрязнений и мусора. A device for cleaning the inner surface of a pipeline is also known, including cleaning elements mounted on a flexible shaft in the form of disks, between which bushings are placed (SU 801904, class B 08 V 9/04, 1981). The device moves under the influence of rarefaction and is designed to clean the main pipelines from mobile pollution and debris.

Однако для подготовки труб к ремонту, требующей особенно тщательной не просто очистки, но зачистки (заравнивания) внутренней поверхности трубы, известное устройство непригодно по следующим причинам. Во-первых, диски известного устройства, установленные на валу, должны быть размещены в трубе с заведомым (технологическим) зазором, иначе устройство просто не будет продвигаться в трубе, поэтому естественно, что на внутренней поверхности трубы всегда останется более или менее тонкий слой пристенных отложений. Во-вторых, диски известного устройства изготовлены из эластичного материала с возможностью отгибания при прохождении каких-либо препятствий (выступов) на стенке трубы, то есть такие диски вообще не способны осуществлять очистку трубы от пристенных отложений. И наконец, крепление дисков с валом выполнено подвижным, в известном устройстве не предусмотрена жесткая фиксация дисков на валу, что препятствует постоянному контакту очистных элементов с внутренней поверхностью трубы. However, to prepare pipes for repair, which requires especially careful not just cleaning, but cleaning (leveling) of the inner surface of the pipe, the known device is unsuitable for the following reasons. Firstly, the disks of the known device mounted on the shaft must be placed in the pipe with a known (technological) gap, otherwise the device will simply not move in the pipe, so it is natural that on the inner surface of the pipe there will always be a more or less thin layer of wall deposits . Secondly, the disks of the known device are made of elastic material with the possibility of bending when passing any obstacles (protrusions) on the pipe wall, that is, such disks are generally not capable of cleaning the pipe from wall deposits. And finally, the mounting of the disks with the shaft is movable, the known device does not provide for rigid fixing of the disks on the shaft, which prevents the constant contact of the cleaning elements with the inner surface of the pipe.

Из вышеизложенного следует, что известное устройство не может обеспечить необходимое качество очистки, а также зачистку внутренней поверхности трубы. From the foregoing, it follows that the known device cannot provide the necessary quality of cleaning, as well as the cleaning of the inner surface of the pipe.

Ближайшим аналогом изобретения является устройство для очистки труб, включающее очистные элементы, установленные жестко посредством механизмов крепления на гибком валу и связанные с тягой, и центратор с диском, причем между очистными элементами размещены распорные элементы (см. US 2255914, кл. В 08 В 9/04, 1941). The closest analogue of the invention is a device for cleaning pipes, including cleaning elements mounted rigidly by means of fastening mechanisms on a flexible shaft and connected with a traction, and a centralizer with a disk, with spacer elements placed between the cleaning elements (see US 2255914, class B 08 V 9 / 04, 1941).

Этому устройству присущи те же недостатки, что и вышеупомянутому. This device has the same disadvantages as the aforementioned.

Таким образом, возникла проблема создания устройства, обеспечивающего не только очистку, но и зачистку внутренней поверхности трубы, простого в изготовлении и надежного в эксплуатации. Thus, the problem arose of creating a device that provides not only cleaning, but also the cleaning of the inner surface of the pipe, easy to manufacture and reliable in operation.

Технический результат - постоянное взаимодействие очистных элементов с внутренней поверхностью собственно трубы. EFFECT: constant interaction of treatment elements with the inner surface of the pipe itself.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для очистки труб, включающем очистные элементы, установленные жестко посредством механизмов крепления на гибком валу и связанные с тягой, и центратор с диском, причем между очистными элементами размещены распорные элементы, очистные элементы установлены на гибком валу с эксцентриситетом, а распорные элементы выполнены в виде колец, надетых на вал, при этом очистные элементы сообщены с тягой посредством гибкого муфтового соединения, а между тягой и муфтовым соединением размещен центратор с диском. The specified technical result is achieved in that in a device for cleaning pipes, including cleaning elements mounted rigidly by means of fastening mechanisms on a flexible shaft and connected with a traction, and a centralizer with a disk, spacer elements are placed between the cleaning elements, the cleaning elements are mounted on a flexible shaft with eccentricity, and the spacer elements are made in the form of rings worn on the shaft, while the cleaning elements are communicated with the thrust by means of a flexible coupling, and between the rod and the coupling coupling centralizer with a disk is placed.

Целесообразно тягу выполнить в виде штанги. It is advisable to perform a thrust in the form of a rod.

Очистные элементы желательно выполнить в виде скребков с режущими кромками из абразивно-стойкого материала. The cleaning elements are preferably made in the form of scrapers with cutting edges made of abrasion-resistant material.

Эксцентриситет скребков относительно оси гибкого вала может быть выполнен с возможностью необходимого прижатия режущей кромки скребка к внутренней поверхности трубы. The eccentricity of the scrapers relative to the axis of the flexible shaft can be made with the possibility of the necessary pressing of the cutting edge of the scraper to the inner surface of the pipe.

Рабочую длину режущей кромки очистного элемента целесообразно выполнить не менее одной шестой от длины окружности внутреннего диаметра трубы. The working length of the cutting edge of the cleaning element, it is advisable to perform at least one sixth of the circumference of the inner diameter of the pipe.

Механизм крепления скребков целесообразно выполнить в виде подложки с хомутом, установленных на гибком валу и жестко связанных со скребком. The mechanism for attaching the scrapers is expediently performed in the form of a substrate with a clamp mounted on a flexible shaft and rigidly connected to the scraper.

Выполнение эксцентриситета скребков относительно оси вала обеспечивает необходимую силу прижатия режущих кромок скребков к внутренней поверхности трубы и позволяет провести не только очистку от пристенных отложений, но и зачистку вплоть до удаления ржавчины. Performing the eccentricity of the scrapers relative to the axis of the shaft provides the necessary force of pressing the cutting edges of the scrapers to the inner surface of the pipe and allows not only cleaning from wall deposits, but also cleaning up to remove rust.

Жесткое крепление очистных элементов на гибком валу позволяет передать необходимую силу прижатия от вала к режущей кромке. Rigid fastening of the cleaning elements on a flexible shaft allows you to transfer the necessary pressing force from the shaft to the cutting edge.

Гибкое муфтовое соединение обеспечивает необходимый изгибающий момент для захода устройства внутрь трубы. Flexible coupling provides the necessary bending moment for the device to enter the pipe.

Центратор с диском, размещенный между тягой и муфтовым соединением, необходим для осевого направления устройства при заходе его в трубу и предварительной очистки-"поршневания". A centralizer with a disk, located between the rod and the coupling connection, is necessary for the axial direction of the device when it enters the pipe and pre-cleaning - "pistoning".

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемое техническое решение характеризуется новой формой выполнения известных элементов (скребки, установленные эксцентрично относительно оси вала, распорные элементы в форме колец), а также наличием новых узлов - механизмов крепления дисков на валу, гибкого муфтового соединения и центратора с диском. Thus, in comparison with the prototype, the proposed technical solution is characterized by a new form of execution of known elements (scrapers mounted eccentrically relative to the axis of the shaft, spacer elements in the form of rings), as well as the presence of new nodes - mechanisms for mounting discs on the shaft, flexible coupling and centralizer with a disk.

Поиск по отличительным признакам выявил а.с. 1207538 (В 08 В 9/04, от 30.01.86, бюл. 4), в котором описано устройство для очистки полых изделий, в частности баллонов и емкостей, содержащее полый корпус с реактивной очистительной головкой, связанной со шлангом для подачи рабочего агента - сжатого воздуха, причем очистная головка выполнена эксцентричной относительно своей оси вращения. A search for distinctive features revealed A. with. 1207538 (B 08 V 9/04, from 01.30.86, bull. 4), which describes a device for cleaning hollow products, in particular cylinders and containers, containing a hollow body with a reactive cleaning head associated with a hose for supplying a working agent - compressed air, and the cleaning head is made eccentric relative to its axis of rotation.

В известном устройстве эксцентричный ротор, размещенный на головке, имеет сопло, при этом он установлен на оси головки с возможностью свободного вращения. При очистке сжатый воздух, истекая из вышеупомянутого сопла, вращает ротор, в результате возникает центробежная сила, которая циклично воздействует на очистные элементы-шарошки, то поджимая, то отрывая их от очищаемой поверхности. In the known device, an eccentric rotor located on the head has a nozzle, while it is mounted on the axis of the head with the possibility of free rotation. When cleaning, compressed air flowing out of the aforementioned nozzle rotates the rotor, as a result of which a centrifugal force arises, which cyclically affects the cleaning elements-cones, sometimes pressing them, then tearing them away from the surface being cleaned.

В предлагаемом изобретении эксцентрично установленные диски на гибком валу направлены на создание иного технического результата - постоянного контакта режущих кромок скребков с внутренней поверхностью трубы. In the present invention, eccentrically mounted discs on a flexible shaft are aimed at creating another technical result - constant contact of the cutting edges of the scrapers with the inner surface of the pipe.

На прилагаемом чертеже показано предлагаемое устройство: на фиг.1-устройство в рабочем состоянии; на фиг.2- скребок, вид сбоку; на фиг.3 показана динамика захода скребка в трубу. The accompanying drawing shows the proposed device: in Fig.1, the device is in working condition; figure 2 is a scraper, side view; figure 3 shows the dynamics of the entry of the scraper into the pipe.

Устройство включает тяговую штангу 1, которая сопряжена с конусным центратором 2 посредством пальца 3. Ось центратора 2 связана с гибким валом 4 с помощью гибкого муфтового соединения 5. На гибком валу 4 с расчетным интервалом размещены скребки 6 с режущими кромками 7, выполненные в форме круга с вырезом. Скребок 6 зафиксирован неподвижно на подложке 8, которая в свою очередь жестко связана с хомутом 9, являющимся элементом крепления скребка 6 на гибком валу 4. Скребки 6 размещены на гибком валу 4 с отклонением от его оси на расчетную величину (эксцентриситет), определяемую необходимой силой прижатия скребка к внутренней поверхности трубы 10. Для сохранения базового расстояния между скребками 6 предусмотрены распорные кольца 11. Оптимальное количество скребков - 6. The device includes a pulling rod 1, which is interfaced with a conical centralizer 2 by means of a finger 3. The axis of the centralizer 2 is connected to the flexible shaft 4 by means of a flexible coupling 5. On the flexible shaft 4, scrapers 6 with cutting edges 7 made in the form of a circle are placed with a neckline. The scraper 6 is fixed motionless on the substrate 8, which in turn is rigidly connected with the clamp 9, which is the fastening element of the scraper 6 on the flexible shaft 4. The scrapers 6 are placed on the flexible shaft 4 with a deviation from its axis by the calculated value (eccentricity), determined by the required force pressing the scraper to the inner surface of the pipe 10. To maintain the basic distance between the scrapers 6, spacer rings 11 are provided. The optimum number of scrapers is 6.

Устройство работает следующим образом. Кусок трубы длиной ≅12м располагают на специальной подставке таким образом, чтобы ее торец (трубы) упирался в конусный центратор 2, который необходим для сохранения осевого направления устройства. Далее устройство цепляют к тяговой штанге 1 и вводят в трубу 10. Конус центратора 2 располагает ось устройства вдоль оси трубы 10. При движении первоначально диск центратора 2 "поршнюет" содержимое трубы 10. При входе скребок 6, зацепившись за конец трубы 10, перекашивается, заходя свободным концом вовнутрь. The device operates as follows. A piece of pipe длиной12 m long is placed on a special stand so that its end (pipes) abuts against the conical centralizer 2, which is necessary to maintain the axial direction of the device. Next, the device is hooked to the pull rod 1 and introduced into the pipe 10. The cone of the centralizer 2 positions the axis of the device along the axis of the pipe 10. When moving, the centralizer disk 2 “pinches” the contents of the pipe 10. At the entrance, the scraper 6, hooking at the end of the pipe 10, warps going in with the free end.

Только тогда, когда угол между плоскостью скребка 6 и осью трубы 10 станет < 90^o, что позволяет гибкое муфтовое соединение, скребок 6 соскальзывает внутрь трубы 10, занимая рабочую позицию. После входа всего инструмента в трубу он благодаря гибкому валу 4 и эксцентричному расположению скребков 6 приобретает форму синусоиды. При движении такого устройства по трубе скребки 6 оказываются прижатыми к стенке трубы расчетной силой прижатия.Only when the angle between the plane of the scraper 6 and the axis of the pipe 10 becomes <90 ^o , which allows a flexible coupling connection, the scraper 6 slides into the pipe 10, occupying a working position. After the entire tool enters the pipe, thanks to the flexible shaft 4 and the eccentric arrangement of the scrapers 6, it takes the form of a sinusoid. When such a device moves along the pipe, the scrapers 6 are pressed against the pipe wall by the calculated pressing force.

При этом режущая кромка 7 скребка 6 счищает с внутренней поверхности все отложения вплоть до ржавчины. In this case, the cutting edge 7 of the scraper 6 cleans all deposits up to rust from the inner surface.

Для того чтобы использовать предлагаемое устройство для труб с другим диаметром, необходимо передвинуть скребок на расчетную величину эксцентриситета, обеспечивающую необходимую силу прижатия скребка для данной трубы. In order to use the proposed device for pipes with a different diameter, it is necessary to move the scraper by the calculated value of the eccentricity, which provides the necessary pressing force of the scraper for this pipe.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает необходимое качество зачистки труб при подготовке их к ремонту, позволяет расширить границы его применения и, наконец, обладает простотой при изготовлении и эксплуатации. Thus, the proposed device provides the necessary quality of pipe cleaning in preparation for repair, allows to expand the scope of its application and, finally, has simplicity in the manufacture and operation.

Claims

1. A device for cleaning pipes, including cleaning elements mounted rigidly by means of fastening mechanisms on a flexible shaft and connected with a traction, and a centralizer with a disk, and between the cleaning elements placed spacers, characterized in that the cleaning elements are mounted on a flexible shaft with an eccentricity, the spacer elements are made in the form of rings worn on the shaft, while the cleaning elements are communicated with the thrust by means of a flexible coupling, and a centralizer with a disk is placed between the rod and the coupling connection.

2. The device according to p. 1, characterized in that the thrust is made in the form of a rod.

3. The device according to claim 1, characterized in that the cleaning elements are made in the form of scrapers with cutting edges made of abrasion-resistant material.

4. The device according to any one of paragraphs. 1 and 3, characterized in that the eccentricity is made with the possibility of the necessary pressing of the cutting edge of the scraper to the inner surface of the pipe.

5. The device according to any one of paragraphs. 1, 3 and 4, characterized in that the working length of the cutting edge of the cleaning element is at least one sixth of the circumference of the inner diameter of the pipe.

6. The device according to p. 1, characterized in that the mounting mechanism of the cleaning element is made in the form of a substrate with a clamp mounted on a flexible shaft and rigidly connected to the cleaning element.