RU2363569C2

RU2363569C2 - Device for cleaning of internal surface of pipes from deposits

Info

Publication number: RU2363569C2
Application number: RU2007138808/12A
Authority: RU
Inventors: Ювеналий Михайлович Скворцов (RU); Ювеналий Михайлович Скворцов
Original assignee: Ювеналий Михайлович Скворцов
Priority date: 2007-10-18
Filing date: 2007-10-18
Publication date: 2009-08-10
Also published as: RU2007138808A

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention is related to the field of cleaning of internal pipe surfaces from preservation lubricant, corrosion, paraffin, different deposits, old paint and varnish coatings in different industry fields - petrochemical, gas, food, etc. Device comprises heat gas generator including combustion chamber installed with gap relative to body of heat gas generator, with nozzle and ignition element installed on the side of heat gas generator end wall, nozzle for outlet of high temperature has, at the outlet of which there is ejector installed with mixing chamber, as well as nozzle for air supply that communicates to gap between heat gas generator body and combustion chamber, nozzle for abrasive supply. Besides ejector has hollow tray for abrasive supply with cross section in the form of crescent installed along heat gas generator body and covering it, tray entry is coupled with nozzle of abrasive supply installed on the side of end wall of heat gas generator, and outlet is connected to ejector. Nozzle of air supply is also located on end side of heat gas generator.

EFFECT: reduced transversal dimensions of device and high quality cleaning of internal surfaces of small diametre pipes, with preservation of high performance parametres.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области очистки внутренней поверхности труб от консервирующей смазки, коррозии, парафина, различных отложений, старых лакокрасочных покрытий в различных отраслях промышленности - нефтехимической, газовой, пищевой и т.д.The invention relates to the field of cleaning the inner surface of pipes from preservative grease, corrosion, paraffin, various deposits, old coatings in various industries - petrochemical, gas, food, etc.

Известно устройство [патент РФ №2184002, МПК В08В 9/02, 5/00, опубл. 27.06.2002, БИ №18], которое содержит термогазогенератор, патрубки для соединения со шлангами для подачи воздуха, горючего и абразивного материала, полую штангу, а также сопло для выхода высокотемпературного газа. Корпус устройства выполнен изогнутым, внутри которого в соответствии с его формой установлена камера сгорания термогазогенератора с зазором относительно него, сообщенная с воздухоподводящим патрубком со стороны сопла для выхода высокотемпературного газа. На входе в камеру сгорания воздушного потока концентрично установлены завихритель и центробежная форсунка горючего, а на боковой стенке камеры сгорания установлен элемент для воспламенения горючей смеси. Выход сопла снабжен инжектором с размещенной внутри него камерой смешения, сообщенной с патрубком для подачи абразивного материала. В термогазогенератор подают воздух и горючее. Для подготовки горючего к воспламенению и горению используется центробежная форсунка. Для поджига смеси используется специальный элемент для воспламенения в виде электрической свечи. Также имеется датчик наличия пламени. Управление работой термогазогенератора осуществляется дистанционно. Сверхзвуковая струя продуктов сгорания истекает в эжектор, который служит для транспортировки абразива и разгона его частиц до высоких скоростей. Изогнутая форма корпуса газогенератора позволяет направлять высокоскоростную и высокотемпературную струю продуктов сгорания и частиц абразива на внутреннюю поверхность труб в достаточно широком диапазоне диаметров. Одновременно осуществляется вращение трубы с помощью привода и продольное перемещение устройства с помощью штанги, управление которыми дистанционное. Устройство позволяет качественно очищать внутреннюю поверхность труб различного диаметра в широком диапазоне, автоматически отключать подачу горючего при прекращении горения. Однако достаточно большие поперечные габариты устройства ограничивают возможности его использования для труб с малыми диаметрами.A device is known [RF patent No. 2184002, IPC B08B 9/02, 5/00, publ. 06.27.2002, BI No. 18], which contains a thermogas generator, nozzles for connecting with hoses for supplying air, fuel and abrasive material, a hollow rod, and also a nozzle for the release of high-temperature gas. The casing of the device is made curved, inside which, in accordance with its shape, a combustion chamber of the thermogas generator is installed with a gap relative to it, in communication with the air supply pipe from the nozzle side to exit the high-temperature gas. At the entrance to the combustion chamber of the air flow, a swirl and a centrifugal fuel nozzle are concentrically mounted, and an element for igniting the combustible mixture is installed on the side wall of the combustion chamber. The nozzle exit is equipped with an injector with a mixing chamber located inside it, in communication with the pipe for supplying abrasive material. The gas and gas generator supplies air and fuel. A centrifugal nozzle is used to prepare the fuel for ignition and combustion. To ignite the mixture, a special element for ignition in the form of an electric candle is used. There is also a flame detector. The operation of the thermogas generator is carried out remotely. A supersonic stream of combustion products flows into the ejector, which serves to transport the abrasive and accelerate its particles to high speeds. The curved shape of the body of the gas generator allows you to send a high-speed and high-temperature jet of combustion products and abrasive particles to the inner surface of the pipes in a fairly wide range of diameters. At the same time, the pipe is rotated by means of a drive and the device is moved longitudinally with the help of a rod, remote control of which. The device allows you to qualitatively clean the inner surface of pipes of various diameters in a wide range, automatically turn off the fuel supply when burning ceases. However, the sufficiently large transverse dimensions of the device limit its use for pipes with small diameters.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство [патент РФ №2282504, МПК В08В 9/032, В08В 5/00, опубл. 27.08.2006, Бюл. №24], которое принято в качестве прототипа. Устройство содержит термогазогенератор, внутри корпуса которого в соответствии с его формой с зазором установлены камера сгорания и сопло для выхода высокотемпературного газа. Зазор сообщен с патрубком для подключения к линии подвода воздуха, который расположен на выходе камеры сгорания. На линии подвода воздуха установлен запорный орган, обеспечивающий два фиксированных значения расхода - для запуска устройства и для рабочего режима. Для подвода воздуха в камере сгорания в ее стенке выполнена сеть радиальных каналов, а в ее передней части установлена предкамера в виде двух обечаек, образующих между собой продольную щель, которая со стороны стенки корпуса термогазогенератора посредством отверстий сообщена с зазором. Внешняя обечайка сопряжена со стенкой камеры сгорания, а внутренняя расположена с радиальным щелевым зазором относительно торцевой стенки. На входе в предкамеру эксцентрично установлены центробежная форсунка горючего, элемент зажигания. Установка элемента зажигания, форсунки горючего и датчика пламени со стороны торцевой стенки термогазогенератора значительно уменьшает поперечные габариты устройства и позволяет увеличить диапазон очищаемых труб в сторону меньших диаметров.Closest to the proposed invention is a device [RF patent No. 2282504, IPC B08B 9/032, B08B 5/00, publ. 08/27/2006, Bull. No. 24], which is taken as a prototype. The device contains a gas and gas generator, inside the housing of which, in accordance with its shape, a combustion chamber and a nozzle for the release of high-temperature gas are installed with a gap. The gap is communicated with a pipe for connecting to the air supply line, which is located at the outlet of the combustion chamber. A shut-off element is installed on the air supply line, providing two fixed flow rates - for starting the device and for operating mode. To supply air in the combustion chamber, a network of radial channels is made in its wall, and in its front part there is a prechamber in the form of two shells that form a longitudinal gap between themselves, which is connected with a gap through the openings of the wall of the thermogas generator through openings. The outer shell is associated with the wall of the combustion chamber, and the inner is located with a radial slotted gap relative to the end wall. At the entrance to the pre-chamber, a centrifugal fuel nozzle and an ignition element are eccentrically mounted. The installation of the ignition element, the fuel nozzle and the flame sensor on the side of the end wall of the gas generator significantly reduces the transverse dimensions of the device and allows you to increase the range of pipes to be cleaned towards smaller diameters.

Однако в данном устройстве дальнейшее уменьшение поперечных габаритов устройства ограничено наличием патрубка подвода абразива в эжектор, расположенного в передней части устройства, а также патрубка подвода воздуха, установленного в области выхода камеры сгорания в районе сопла.However, in this device, a further reduction in the transverse dimensions of the device is limited by the presence of an abrasive supply pipe to the ejector located in the front of the device, as well as an air supply pipe installed in the area of the combustion chamber exit in the area of the nozzle.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в уменьшении поперечных габаритов устройства, обеспечивающего качественную очистку внутренних поверхностей труб малых диаметров, при сохранении высоких эксплуатационных показателей.The technical result to which the invention is directed is to reduce the transverse dimensions of the device, which ensures high-quality cleaning of the inner surfaces of pipes of small diameters, while maintaining high performance.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для очистки внутренней поверхности труб от отложений, содержащем термогазогенератор, включающий камеру сгорания, установленную с зазором относительно корпуса термогазогенератора, с форсункой и элементом зажигания, расположенными со стороны торцевой стенки термогазогенератора, сопло для выхода высокотемпературного газа, на выходе которого установлен эжектор с камерой смешения, патрубок подвода воздуха, сообщенный с зазором между корпусом термогазогенератора и камерой сгорания, патрубок подачи абразива, новым является то, что эжектор имеет полый лоток для подачи абразива с поперечным сечением в форме полумесяца, расположенный вдоль корпуса термогазогенератора и охватывающий его, вход лотка сопрягается с патрубком подачи абразива, расположенным со стороны торцевой стенки термогазогенератора, а выход подсоединен к эжектору, патрубок подвода воздуха также установлен с торцевой стороны термогазогенератора.The technical result is achieved by the fact that in the device for cleaning the inner surface of the pipes from deposits, containing a thermogas generator, including a combustion chamber installed with a gap relative to the body of the thermogas generator, with a nozzle and an ignition element located on the side of the end wall of the thermogas generator, a nozzle for the exit of high-temperature gas the outlet of which has an ejector with a mixing chamber, an air inlet pipe in communication with a gap between the thermogas generator body and the combustion chamber , the abrasive supply pipe, it is new that the ejector has a hollow crescent-shaped abrasive feed tray located along the thermogas generator body and covering it, the tray inlet is mated to the abrasive supply pipe located on the side of the thermogas generator end wall, and the output is connected to the ejector, the air supply pipe is also installed on the end side of the thermogas generator.

В камере сгорания со стороны торцевой стенки термогазогенератора установлена обечайка, а продольная щель, образованная обечайкой и стенкой камеры сгорания, сообщена со стороны торцевой стенки корпуса термогазогенератора с зазором между камерой сгорания и корпусом.A shell is installed in the combustion chamber from the side of the end wall of the thermogas generator, and a longitudinal slit formed by the shell and the wall of the combustion chamber is communicated from the end wall of the thermogas generator body with a gap between the combustion chamber and the housing.

На фиг.1 и 2 представлены соответственно продольный и поперечный разрезы устройства.Figure 1 and 2 presents respectively longitudinal and transverse sections of the device.

Устройство содержит термогазогенератор, внутри корпуса 1 которого в соответствии с его формой с зазором 2 и соосно ему установлены камера сгорания 3 и сопло 4 для выхода высокотемпературного газа. Зазор 2 имеет уширение в области торцевой стенки термогазогенератора и через него сообщен с патрубком 5 для подключения к линии подвода воздуха, который расположен с торцевой стороны корпуса 1 газогенератора, не выступая за миделевое сечение термогазогенератора. Для подвода воздуха в камеру сгорания 3 в ее стенке выполнена сеть радиальных каналов 6. На входе в камеру сгорания 3 эксцентрично со стороны торцевой стенки термогазогенератора установлены центробежная форсунка горючего 7 и элемент для зажигания горючей смеси 8, в качестве которого может быть использована стандартная свеча зажигания - искровая или накаливания, а также датчик наличия пламени, в качестве которого может быть использована термопара. На выходе сопла 4 установлен эжектор 9 с камерой смешения 10, жестко соединенный с полым лотком 11, поперечное сечение которого имеет форму полумесяца, и патрубком 12 для подачи абразивного материала. Лоток 11 расположен вдоль корпуса термогазогенератора и охватывает его, при этом выпуклая сторона лотка соответствует внутреннему радиусу очищаемой трубы, а вогнутая сторона - внешнему радиусу корпуса 1 газогенератора. Вход лотка 11 плавно сопрягается с патрубком подачи абразива 12, расположенным со стороны торцевой стенки термогазогенератора. Достаточно высокие прочность и жесткость конструкции, состоящей из корпуса эжектора 9 и лотка 11, позволяют использовать его как основной несущий элемент устройства, на котором со стороны вогнутой поверхности лотка 11 устанавливается термогазогенератор. Камера смешения 10 эжектора 9 может быть установлена соосно с осью газогенератора или под некоторым углом к ней.The device comprises a thermogas generator, inside the housing 1 of which, in accordance with its shape, with a gap 2 and coaxially mounted to it, a combustion chamber 3 and a nozzle 4 for the exit of high-temperature gas. The gap 2 has a broadening in the region of the end wall of the gas generator and through it is in communication with the pipe 5 for connecting to the air supply line, which is located on the end side of the body of the gas generator, without protruding from the mid-section of the gas generator. To supply air to the combustion chamber 3, a network of radial channels is made in its wall 6. At the entrance to the combustion chamber 3, a centrifugal fuel nozzle 7 and an element for igniting the combustible mixture 8 are installed eccentrically from the end wall of the thermogas generator, for which a standard spark plug can be used - spark or incandescent, as well as a flame detector, which can be used as a thermocouple. At the outlet of the nozzle 4, an ejector 9 with a mixing chamber 10 is mounted, rigidly connected to the hollow tray 11, the cross section of which has the shape of a crescent, and a pipe 12 for supplying abrasive material. The tray 11 is located along the body of the gas and gas generator and covers it, while the convex side of the tray corresponds to the inner radius of the pipe being cleaned, and the concave side corresponds to the outer radius of the gas generator body 1. The input of the tray 11 smoothly mates with the supply pipe of the abrasive 12, located on the side of the end wall of the gas generator. Sufficiently high strength and rigidity of the structure, consisting of the ejector body 9 and the tray 11, allow it to be used as the main load-bearing element of the device, on which a thermo-gas generator is installed from the side of the concave surface of the tray 11. The mixing chamber 10 of the ejector 9 can be installed coaxially with the axis of the gas generator or at some angle to it.

Подвод горючего к форсунке 7 осуществляется через электромагнитный клапан 13. Устройство закрепляется на штанге, предназначенной для продольного перемещения его внутри очищаемой трубы. Дистанционное управление запуском и работой устройства осуществляется автоматизированно по заданной программе или в ручном режиме с помощью пульта управления, который электрически соединен с датчиком наличия пламени и исполнительными органами (элементом зажигания 8, электромагнитным клапаном горючего 13, запорным органом на воздушной магистрали). Пульт управления и датчик наличия пламени на фиг.1 и 2 не изображены.The fuel is supplied to the nozzle 7 through an electromagnetic valve 13. The device is mounted on a rod designed for its longitudinal movement inside the pipe being cleaned. Remote control of the start-up and operation of the device is carried out automatically according to a predetermined program or in manual mode using a control panel that is electrically connected to the flame detector and actuators (ignition element 8, fuel solenoid valve 13, shut-off element on the air line). The control panel and the flame detector in figures 1 and 2 are not shown.

Устройство работает следующим образом. Патрубки 5, 12 и входной штуцер электромагнитного клапана горючего 13 подключаются к линиям подачи соответственно воздуха, абразивного материала и горючего. Соединяют электрические кабели, идущие с пульта управления к исполнительным органам и датчику наличия пламени. Устройство размещается внутри очищаемой трубы. Программа запуска следующая. Открывается запорный орган на воздушной магистрали, обеспечивая пусковой расход воздуха, включается элемент зажигания 8, открывается электромагнитный клапан горючего 13. В цилиндрической камере сгорания 3, имеющей большую относительную длину и маленький радиус, осуществляется преимущественно пристеночная схема смесеобразования. Основная часть конусообразной пелены горючего, истекая из центробежной форсунки 7, попадает на стенку камеры сгорания 3, как бы разделяя ее на две зоны: основная - от сопла до пелены, задняя - в области торцевой стенки термогазогенератора, которая в момент запуска играет роль предкамеры, где обеспечивается необходимое для поджига соотношение компонентов топлива. После воспламенения смеси запорный орган на воздушной магистрали открывается полностью, термогазогенератор выходит на рабочий режим.The device operates as follows. The nozzles 5, 12 and the inlet fitting of the fuel solenoid valve 13 are connected to the supply lines, respectively, of air, abrasive material and fuel. Connect the electric cables coming from the control panel to the actuators and the flame detector. The device is placed inside the pipe being cleaned. The startup program is as follows. A shut-off element is opened on the air line, providing a starting air flow rate, the ignition element 8 is turned on, the fuel solenoid valve 13 is opened. In the cylindrical combustion chamber 3, which has a large relative length and small radius, a pre-wall mixing scheme is carried out. The main part of the cone-shaped shroud of fuel, flowing out from the centrifugal nozzle 7, falls on the wall of the combustion chamber 3, as if dividing it into two zones: the main part - from the nozzle to the shroud, the back - in the region of the end wall of the thermogas generator, which at the time of start-up plays the role of a pre-chamber, where the ratio of fuel components necessary for ignition is provided. After ignition of the mixture, the shut-off element on the air line opens completely, the thermogas generator goes into operating mode.

Через патрубок 12 и лоток 11 подают абразивный материал в эжектор 9 и включают приводной механизм в работу, который осуществляет вращение очищаемой трубы и продольную подачу штанги с закрепленным на ней устройством для очистки внутренней поверхности труб. Абразив в камере смешения 10 разгоняется до больших скоростей. Расширяющаяся высокотемпературная и высокоскоростная струя продуктов сгорания и абразива попадает на очищаемую поверхность трубы и приводит к удалению отложений и ржавчины из самых труднодоступных мест, обеспечивая высокое качество очистки до металлического блеска.Through the pipe 12 and the tray 11, the abrasive material is fed into the ejector 9 and the drive mechanism is turned on to operate, which rotates the pipe being cleaned and the rod feeds longitudinally with a device fixed to it for cleaning the inner surface of the pipes. The abrasive in the mixing chamber 10 accelerates to high speeds. An expanding high-temperature and high-speed jet of combustion products and abrasive gets on the pipe surface being cleaned and leads to the removal of deposits and rust from the most inaccessible places, providing high quality cleaning to a metallic luster.

Предлагаемое устройство предназначено для очистки внутренних поверхностей труб малых диаметров от отложений, существенно увеличивает диапазон очищаемых труб в сторону меньших диаметров, обладает высоким ресурсом, надежно и удобно в эксплуатации, может быть изготовлено под конкретный типоразмер труб.The proposed device is intended for cleaning the inner surfaces of pipes of small diameters from deposits, significantly increases the range of pipes to be cleaned towards smaller diameters, has a high resource, reliable and convenient to use, can be manufactured for a specific pipe size.

Claims

1. A device for cleaning the inner surface of pipes from deposits, containing a thermogas generator, including a combustion chamber installed with a gap relative to the body of the thermogas generator, with a nozzle and an ignition element located on the side of the end wall of the thermogas generator, a nozzle for the exit of high-temperature gas, at the outlet of which an ejector with mixing chamber, air supply pipe, connected with a gap between the thermogas generator body and the combustion chamber, abrasive supply pipe, characterized in that that the ejector has a hollow tray for feeding abrasive with a cross-section in the shape of a crescent, located along the enclosure of the thermogas generator and covering it, the input of the tray is mated to the abrasive supply pipe located on the side of the end wall of the thermogas generator, and the output is connected to the ejector, the air supply pipe is also located from the front side of the gas generator.

2. The device according to claim 1, characterized in that a shell is installed in the combustion chamber from the end wall of the thermogas generator, and a longitudinal slit formed by the shell and the wall of the combustion chamber is communicated from the end wall of the thermogas generator body with a gap between the combustion chamber and the housing.