RU2284231C2

RU2284231C2 - Surface cleaning device

Info

Publication number: RU2284231C2
Application number: RU2004123478/12A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Дейнеженко (RU); Владимир Иванович Дейнеженко; Михаил Самуилович Гофман (RU); Михаил Самуилович Гофман; Леонид Александрович Кузнецов (RU); Леонид Александрович Кузнецов
Original assignee: Владимир Иванович Дейнеженко
Priority date: 2004-07-30
Filing date: 2004-07-30
Publication date: 2006-09-27
Also published as: RU2004123478A

Abstract

FIELD: surface cleaning devices, particularly to remove old insulation coverings from surface in oil and gas industries.

SUBSTANCE: device comprises vessel with liquid nitrogen, jet means with nozzle adapted to treat surface with abrasive medium and hopper for abrasive particles. The device also has compressed air source and jet. Compressed air source is connected to jet means and liquid nitrogen vessel, which in turn is communicated with jet. Hopper is linked to jet means. Jet and jet means nozzle axes cross in single point of surface to be cleaned.

EFFECT: simplified structure, possibility to control insulation cooling degree and impact applied by abrasive matter to surface to be cleaned, improved economy, increased operational reliability and enhanced cleaning quality.

1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для очистки поверхностей, в основном, от устаревших изоляционных покрытий и может быть использовано, в частности, в нефтяной и газовой промышленности при ремонте нефте- и газопроводов.The invention relates to a device for cleaning surfaces, mainly from obsolete insulation coatings and can be used, in particular, in the oil and gas industry for the repair of oil and gas pipelines.

Известны струйно-абразивные установки, в которых используется сухой абразивный материал, например песок (пескоструйные установки), разгоняемый для ударного контакта с очищаемой поверхностью с помощью сжатого воздуха (см., например, А.Е.Проволоцкий "Струйно-абразивная обработка деталей машин", Киев, Изд. "Тэхника", 1989 г., стр.172 и 146-147). Основной недостаток подобных установок при очистке поверхностей от устаревшей изоляции состоит в малой производительности.Known jet-abrasive installations in which dry abrasive material is used, for example sand (sandblasting plants), dispersed for impact contact with the surface being cleaned using compressed air (see, for example, A.E. Provolotsky "Jet-abrasive processing of machine parts" , Kiev, Tehnika Publishing House, 1989, pp. 172 and 146-147). The main disadvantage of such installations when cleaning surfaces from obsolete insulation is low productivity.

Известны струйно-абразивные установки, в которых в качестве абразивного материала применяют сухой лед (см., например, а.с. СССР №903097, опубликовано 07.02.1982, Бюл. №5; патент US 6695686, 24.02.2004) или частицы водяного льда (см., например, заявку РФ №2002123070, дата публикации 10.03.2004). Установки этого типа достаточно сложны и дороги.Known jet-abrasive installations in which dry ice is used as an abrasive material (see, for example, AS USSR No. 903097, published 02/07/1982, Bull. No. 5; patent US 6695686, 02.24.2004) or particles of water ice (see, for example, RF application No. 2002123070, publication date 03/10/2004). Installations of this type are quite complicated and expensive.

Наиболее близкой к настоящему изобретению является струйно-абразивная установка, включающая бункер с абразивными частицами, емкость с жидким азотом и струйный аппарат (см., патент DE 10010192, 13.09.2001). В данной установке использована возможность более эффективного удаления обычно формируемого из полимерных материалов, например полиэтилена, слоя изоляции благодаря тому, что при охлаждении до низких температур материал изоляции становится хрупким. При работе данной установки частицы абразива из бункера подают в емкость с жидким азотом и далее в смеси с жидким азотом - в струйный аппарат. Газообразный азот, образованный в ходе контакта с абразивными частицами, под давлением также подают в струйный аппарат. Таким образом, разгон частиц, смоченных жидким азотом, для последующего удара по очищаемой поверхности осуществляют газообразным азотом. Основной недостаток этой установки состоит в сложности аппаратурного оформления, в ограниченных возможностях разгона частиц абразива только тем количеством газообразного азота, который образуется при охлаждении частиц абразива, в очевидных проблемах герметизации. Кроме того, неизбежны трудности при дозировании частиц абразива. Строгая зависимость количества используемого абразива и агента для их разгона - газообразного азота определяет недостаточную степень охлаждения удаляемого слоя изоляции.Closest to the present invention is a jet-abrasive installation comprising a hopper with abrasive particles, a container with liquid nitrogen and an inkjet apparatus (see, patent DE 10010192, 09/13/2001). In this installation, the opportunity was used to more effectively remove the insulation layer usually formed from polymeric materials, for example polyethylene, due to the fact that upon cooling to low temperatures the insulation material becomes brittle. During the operation of this installation, abrasive particles from the hopper are fed into a container with liquid nitrogen and then mixed with liquid nitrogen into a jet apparatus. Gaseous nitrogen formed during contact with abrasive particles is also supplied under pressure to the jet apparatus. Thus, the dispersal of particles moistened with liquid nitrogen for subsequent impact on the surface to be cleaned is carried out with gaseous nitrogen. The main disadvantage of this installation is the complexity of the hardware design, the limited ability to disperse the abrasive particles only by the amount of nitrogen gas that is formed when the abrasive particles are cooled, and the obvious sealing problems. In addition, difficulties in dispensing abrasive particles are inevitable. The strict dependence of the amount of abrasive used and the agent for their dispersal - nitrogen gas determines the insufficient degree of cooling of the removed insulation layer.

Задача настоящего изобретения состоит в создании рационального и высокоэффективного устройства для очистки поверхностей.The objective of the present invention is to provide a rational and highly effective device for cleaning surfaces.

Техническим результатом является упрощение конструкции установки для очистки поверхностей, возможность регулирования степени охлаждения изоляции и ударного воздействия на поверхность потока абразива, повышение экономичности процесса очистки, повышение надежности работы установки и качества очистки.The technical result is to simplify the design of the installation for cleaning surfaces, the ability to control the degree of cooling of the insulation and impact on the surface of the abrasive stream, increasing the efficiency of the cleaning process, increasing the reliability of the installation and the quality of cleaning.

Указанный технический результат получают за счет того, что установка для очистки поверхностей, включающая емкость с жидким азотом, струйный аппарат с соплом для обработки поверхностей абразивом и бункер с абразивными частицами, дополнительно снабжена источником сжатого воздуха и форсункой, причем источник сжатого воздуха соединен со струйным аппаратом и емкостью с жидким азотом, последняя - с форсункой, а бункер с абразивными частицами - со струйным аппаратом. Форсунка и струйный аппарат выполнены заедино, а оси форсунки и сопла струйного аппарата пересекаются в одной точке очищаемой поверхности.The specified technical result is obtained due to the fact that the installation for cleaning surfaces, including a container with liquid nitrogen, a jet apparatus with a nozzle for treating surfaces with an abrasive and a hopper with abrasive particles, is additionally equipped with a source of compressed air and a nozzle, and the source of compressed air is connected to the jet apparatus and a container with liquid nitrogen, the latter with a nozzle, and the hopper with abrasive particles with a jet apparatus. The nozzle and the jet apparatus are made integrally, and the axis of the nozzle and nozzle of the jet apparatus intersect at one point of the surface being cleaned.

Сущность настоящего изобретения состоит в следующем.The essence of the present invention is as follows.

В настоящее время одной из актуальнейших задач, стоящих перед газовой и нефтяной промышленностью России, является необходимость ускоренного ремонта газо- и нефтепроводов с заменой изоляционных покрытий. Ранее в нормативных документах на проведение ремонтных работ предусматривалось удаление старой изоляции механическими методами: скребками и проволочными щетками. В настоящее время интенсификация процесса очистки от изоляции достигнута за счет применения водоструйной очистки при сверхвысоком давлении воды (600-1500 кг/см²) и технологий, связанных с ударным воздействием абразивных частиц при одновременном снижении температуры слоя старой изоляции. В последнем случае наиболее часто применяют сухой лед, что весьма дорого.At present, one of the most urgent tasks facing the Russian gas and oil industry is the need for accelerated repair of gas and oil pipelines with the replacement of insulating coatings. Previously, normative documents for repair work provided for the removal of old insulation by mechanical methods: scrapers and wire brushes. Currently, the intensification of the insulation cleaning process has been achieved through the use of water-jet cleaning at ultrahigh pressure of water (600-1500 kg / cm ² ) and technologies associated with the impact of abrasive particles while lowering the temperature of the old insulation layer. In the latter case, dry ice is most often used, which is very expensive.

В установке, принятой за прототип, проходит ударный контакт частиц абразива и устаревшей изоляции. При этом частицы абразива охлаждают до весьма низкой температуры - практически до температуры кипения жидкого азота при определенном давлении. Давление необходимо для последующего разгона частиц абразива образующимся газообразным азотом. Контакт изоляции с холодными частицами менее действенен, чем контакт повышенного неохлажденного количества абразива (практически любого приемлемого) с интенсивно охлаждаемым слоем изоляции за счет непосредственного воздействия струи распыленного жидкого азота. Теплоотдача от охлажденных твердых частиц несопоставимо меньше таковой от мелких капель жидкого азота.In the installation adopted for the prototype, the shock contact of the particles of abrasive and obsolete insulation passes. In this case, the abrasive particles are cooled to a very low temperature - almost to the boiling point of liquid nitrogen at a certain pressure. Pressure is necessary for the subsequent dispersal of the abrasive particles by the formation of gaseous nitrogen. The contact of insulation with cold particles is less effective than the contact of an increased uncooled amount of abrasive (almost any acceptable) with an intensely cooled insulation layer due to the direct action of a spray of sprayed liquid nitrogen. The heat transfer from cooled solid particles is incomparably less than that from small drops of liquid nitrogen.

Установка по настоящему изобретению, по сути, имеет два автономно действующих узла - обычный пескоструйный аппарат и распылитель жидкого азота. Жидкий азот, таким образом, тратится на охлаждение изоляции, а не частиц абразива хотя бы из-за весьма малого времени контакта частиц и азота в жидком виде.The installation of the present invention, in fact, has two autonomous operating units - a conventional sandblasting apparatus and a liquid nitrogen atomizer. Liquid nitrogen, therefore, is spent on cooling the insulation, not the abrasive particles, at least because of the very short contact time of the particles and nitrogen in liquid form.

С помощью сжатого воздуха обычным пескоструйным аппаратом возможно одновременно подать в зону взаимодействия поверхности изоляции и жидкого азота любое необходимое количество абразива.Using compressed air with a conventional sandblasting device, it is possible to simultaneously supply any necessary amount of abrasive to the zone of interaction between the insulation surface and liquid nitrogen.

Принципиальная схема установки для очистки поверхностей представлена на чертеже.Schematic diagram of the installation for cleaning surfaces is shown in the drawing.

Установка включает в себя струйный аппарат 1, заполненный частицами абразива бункер 2, емкость с жидким азотом 3, форсунку 4 и источник сжатого воздуха 5, например компрессор. Как практически в любом случае струйный аппарат 1 имеет в своем составе смесительную камеру, канал ствола и сопло 6. Емкость с жидким азотом 3 соединена с форсункой 4 и с источником сжатого воздуха 5. Источник сжатого воздуха 5 также соединен со струйным аппаратом 1. Струйный аппарат 1 связан с бункером 2.The installation includes an inkjet apparatus 1, a hopper 2 filled with abrasive particles, a container with liquid nitrogen 3, a nozzle 4, and a compressed air source 5, for example, a compressor. As in almost any case, the jet apparatus 1 includes a mixing chamber, a barrel bore and a nozzle 6. A container with liquid nitrogen 3 is connected to the nozzle 4 and to the compressed air source 5. The compressed air source 5 is also connected to the jet apparatus 1. 1 connected to hopper 2.

Установка для очистки поверхностей работает следующим образом.Installation for cleaning surfaces works as follows.

Под давлением источника сжатого воздуха 5 из заполненной жидким азотом емкости 3 жидкий азот поступает в форсунку 4 и распыляется. Факел из частиц жидкого азота направляют в определенную точку очищаемой поверхности с дальнейшим продвижением по этой поверхности. В ту же точку поверхности одновременно из сопла 6 струйного аппарата 1 подают струю абразивного материала. Для образования струи абразива в струйный аппарат 1 подают собственно абразивные частицы из бункера 2 и сжатый воздух от его источника 5.Under pressure from a source of compressed air 5 from a tank 3 filled with liquid nitrogen, liquid nitrogen enters the nozzle 4 and is sprayed. A torch of particles of liquid nitrogen is directed to a specific point on the surface being cleaned with further advancement along this surface. At the same point on the surface simultaneously from the nozzle 6 of the jet apparatus 1 serves a jet of abrasive material. To form a jet of abrasive in the jet apparatus 1 serves actually abrasive particles from the hopper 2 and compressed air from its source 5.

Под действием мелкодисперсных частиц жидкого азота проходит резкое охлаждение слоя старой изоляции. Возникающая при этом хрупкость материала изоляции позволяет интенсивно ликвидировать изоляцию под ударным воздействием частиц абразива.Under the influence of fine particles of liquid nitrogen, a sharp cooling of the old insulation layer takes place. The resulting brittleness of the insulation material allows you to intensively eliminate the insulation under the impact of abrasive particles.

При изменении давления в емкости 3 обычными приемами и изменении конструкции форсунки 4 возможно получить разнообразную степень дисперсности потока жидкого азота. При соответствующем выборе пескоструйного узла формируется струя абразива нужной интенсивности.By changing the pressure in the tank 3 by the usual methods and changing the design of the nozzle 4, it is possible to obtain a different degree of dispersion of the liquid nitrogen stream. With the appropriate choice of sandblasting unit, an abrasive jet of the desired intensity is formed.

В установке для очистки поверхностей по настоящему изобретению предусмотрено как автономное размещения форсунки и струйного аппарата, так и выполнение их заедино.In the installation for cleaning surfaces of the present invention, there is provided both stand-alone placement of the nozzle and the inkjet apparatus, and their execution together.

Предложенная конструкция установки для очистки поверхностей проста, надежна в работе. Стоимость жидкого азота значительно ниже стоимости сухого льда. Это и сниженный расход жидкого азота определяют высокую экономичность работы установки. Установка работает с высоким качеством очистки. Легко регулируема и управляема.The proposed design of the installation for cleaning surfaces is simple, reliable in operation. The cost of liquid nitrogen is much lower than the cost of dry ice. This and the reduced consumption of liquid nitrogen determine the high efficiency of the installation. The installation works with high quality cleaning. Easily adjustable and controllable.

Claims

Installation for cleaning surfaces from coatings, including a container with liquid nitrogen, a jet apparatus with a nozzle for surface treatment with an abrasive and a hopper with abrasive particles, characterized in that the installation is additionally equipped with a source of compressed air and a nozzle, wherein the source of compressed air is connected to the jet apparatus and capacity with liquid nitrogen, the latter with a nozzle, and the hopper with abrasive particles with a jet apparatus, and the axis of the nozzle and nozzles of the jet apparatus intersect at one point of the surface to be cleaned STI.