RU25437U1

RU25437U1 - DEVICE FOR CLEANING THE INTERNAL SURFACE OF PIPES PREFERREDLY FROM SOLID DEPOSITS

Info

Publication number: RU25437U1
Application number: RU2001128021/20U
Authority: RU
Inventors: В.А. Игнатьев; Н.М. Савин; В.Н. Бондаренко; А.Т. Крюков; В.В. Кузнецов
Original assignee: Закрытое ационерное общество "Научно-техническое предприятие "Сплавы-Сервис"
Priority date: 2001-10-15
Filing date: 2001-10-15
Publication date: 2002-10-10

Abstract

1. Устройство для очистки внутренней поверхности труб преимущественно от твердых отложений, содержащее корпус, имеющий возможность вращения с закрепленными на нем очистными элементами, выполненными в виде роликовых головок в форме тел вращения, установленных осями вдоль корпуса с возможностью вращения на своей оси и систему подачи жидкости, отличающееся тем, что роликовые головки выполнены с кольцевыми режущими кромками, установлены на корпусе через тела качения и поджаты со стороны переднего торца коромыслом к размещенной в параллельной ему плоскости и расположенной со стороны заднего торца корпуса опорной плите, при этом коромысло и опорная плита установлены так, что оси роликовых головок образуют с плоскостью, проходящей через центр заднего тела качения и ось корпуса, угол αα = arctgkt•cosβ/π(d-t),где D- внутренний диаметр трубы;t - шаг по образующей роликовой головки;t- толщина отложений в трубе, удаляемая роликовыми головками;k - коэффициент твердости отложений;β - угол наклона образующей роликовой головки к поверхности трубы,а угол β определяется, в свою очередь, по формулеβ = arcsint/L,где L - длина образующей роликовой головки от первой до последней режущей кромки.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что гнезда для каждой из роликовых головок смещены относительно оси симметрии коромысла и опорной плиты так, что общее смещение составляетгде L- расстояние между центрами тел качения, несущих каждую из роликовых головок;α - угол, образованный осью роликовой головки, проходящий через центр заднего тела качения и осью корпуса;η - угол наклона оси роликовой головки к поверхности трубы.1. A device for cleaning the inner surface of pipes primarily from solid deposits, comprising a housing that can be rotated with cleaning elements mounted on it, made in the form of roller heads in the form of bodies of revolution mounted by axes along the housing and rotatable on its axis and a fluid supply system characterized in that the roller heads are made with annular cutting edges, are mounted on the housing through the rolling bodies and are pressed from the front end side of the beam to the parallel of the plane and located on the side of the rear end of the housing of the support plate, while the beam and the support plate are installed so that the axes of the roller heads form with the plane passing through the center of the rear rolling body and the axis of the housing, the angle αα = arctgkt • cosβ / π (dt ), where D is the inner diameter of the pipe; t is the step along the generatrix of the roller head; t is the thickness of the deposits in the pipe removed by the roller heads; k is the coefficient of hardness of deposits; β is the angle of inclination of the generatrix of the roller head to the surface of the pipe, and the angle β is determined, in turn, by the formula β = arcsint / L, where L is the length of the generatrix of the roller head from the first to the last cutting edge. 2. The device according to claim 1, characterized in that the slots for each of the roller heads are offset relative to the axis of symmetry of the rocker arm and the base plate so that the total displacement is where L is the distance between the centers of the rolling bodies carrying each of the roller heads; α is the angle formed by the axis a roller head passing through the center of the rear rolling body and the axis of the housing; η is the angle of inclination of the axis of the roller head to the pipe surface.

Description

Устройство ДЛЯ ОЧИСТКИ внутренией поверхности труб иреимущественно от твердых отложений.Device FOR CLEANING the inner surface of the pipes and mainly from solid deposits.

Изобретение относится к области очистки внутренней поверхности труб от загрязнений в химической, энергетической и др. областях промышленности и может быть использовано, в частности, для очистки трубок конденсаторов паровых турбин от твердых отложений.The invention relates to the field of cleaning the inner surface of pipes from contaminants in the chemical, energy and other industries and can be used, in particular, for cleaning condenser tubes of steam turbines from solid deposits.

Известно решение по а.с. № 1013002, Мкл. В 08 ,1983г., содержаш;ее устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода, содержащее корпус с закрепленным на нем очистным элементом, установленным под углом к оси корпуса в его радиальной плоскости с возможностью вращения на своей оси и систему подачи жидкости. Согласно указанному решению очистной элемент установлен на торцевой поверхности корпуса и выполнен в виде режущей головки, размещенной под углом к оси корпуса в направлении, обратном его перемещению. Известное устройство не обеспечивает необходимое качество и эффективность очистки внутренней поверхности трубопровода от твердых отложений, в частности, от затвердевшей массы (например, от карбонатных отложений в теплообменных трубах). Кроме того, упомянутое устройство допускает повреждение очищаемой поверхности трубы очистным инструментом.A known solution for A.S. No. 1013002, Mcl. In 08, 1983, containing; its device for cleaning the inner surface of the pipeline, comprising a housing with a cleaning element mounted on it, mounted at an angle to the axis of the housing in its radial plane with the possibility of rotation on its axis and a fluid supply system. According to the indicated solution, the cleaning element is installed on the end surface of the housing and is made in the form of a cutting head placed at an angle to the axis of the housing in the direction opposite to its movement. The known device does not provide the necessary quality and efficiency of cleaning the inner surface of the pipeline from solid deposits, in particular, from the hardened mass (for example, from carbonate deposits in heat transfer pipes). In addition, the aforementioned device allows damage to the surface of the pipe being cleaned with a cleaning tool.

Известно, также, устройство по патенту № 2096097 Мкл. В 08 В 9/04,1997г. (прототип), содержащее корпус, имеющий возможность вращения с закрепленным на нем очистным элементом, установленным на его торцевой поверхности и выполненным в виде по меньшей мере 2-х жестко установленных на оси корпуса режущих головок в направлении, обратном направлению его вращения, причем, каждая роликовая головка выполнена в форме усеченного конуса в виде режущих роликов, размещенных с последовательным увеличением диаметров в направлении, обратном перемещению устройства и закрепленных под углом к оси корпуса. Роликовые головки смещены в осевом направлении относительно друг друга. Устройство снабжено приводом вращения и системой подачи жидкости.It is also known that the device according to patent No. 2096097 Mcl. 08 V 9 / 04.1997 (prototype), comprising a housing having the possibility of rotation with a cleaning element mounted on it, mounted on its end surface and made in the form of at least 2 cutting heads rigidly mounted on the axis of the housing in the direction opposite to the direction of its rotation, each the roller head is made in the form of a truncated cone in the form of cutting rollers placed with a sequential increase in diameters in the direction opposite to the movement of the device and fixed at an angle to the axis of the housing. Roller heads are axially offset relative to each other. The device is equipped with a rotation drive and a fluid supply system.

Описанное устройство позволяет достаточно качественно очищать внутреннюю поверхность труб от твердых отложений, однако, недостатком известного устройства является недостаточная надежность и быстрое изнашивание режущих элементов из-за консольного их крепления, приводящее к заклиниванию, возможной поломке и преждевременному износу последних.The described device allows sufficiently high-quality cleaning of the inner surface of the pipes from solid deposits, however, a disadvantage of the known device is the lack of reliability and rapid wear of the cutting elements due to their cantilever attachment, which leads to jamming, possible breakage and premature wear of the latter.

Задача, решаемая предполагаемым изобретением, заключается в повышении надежности, износостойкости устройства, и, следовательно, повышении его эффективности и производительности.The problem solved by the proposed invention is to increase the reliability, wear resistance of the device, and, therefore, increase its efficiency and productivity.

20011280212001128021

Устройство выполнено в виде, по меньшей мере, двух, закрепленных внутри корпуса с возможностью вращения на своей оси, режущих роликовых головок. Роликовые головки установлены в корпусе и поджаты через тела качения, например, шарики, расположенные в гнездах коромысла и опорной плиты. Коромысло и опорная плита расположены в параллельных плоскостях, а гнезда под тела качения расположены в них так, что оси роликовых головок образуют с плоскостью, проходящей через центр заднего тела качения и ось корпуса угол а, ас поверхностью трубы - угол т/.The device is made in the form of at least two fixed on the axis rotatably mounted on its axis, cutting roller heads. Roller heads are installed in the housing and are preloaded through the rolling elements, for example, balls located in the rocker arm slots and the base plate. The beam and the base plate are located in parallel planes, and the slots for the rolling elements are located in them so that the axes of the roller heads form an angle a with the plane passing through the center of the rear rolling body and the housing axis, and the angle t / as the pipe surface.

Роликовые головки при этом могут быть выполнены в виде усеченного конуса, образующая которого составляет с поверхностью трубы угол Д с вершиной, направленной в сторону перемещения устройства. Роликовые головки могут быть выполнены также в форме цилиндров, тогда угол TJ равен ДIn this case, the roller heads can be made in the form of a truncated cone, the generatrix of which makes an angle D with the surface of the pipe with the apex directed towards the movement of the device. Roller heads can also be made in the form of cylinders, then the angle TJ is equal to D

Снабжение устройства коромыслом, поджимающим роликовые головки к опорной плите, обеспечивает постоянство усилия прижима очистных элементов к очищаемой поверхности трубы, а установка их в гнездах через тела качения повышает надежность устройства, т.к. препятствует их заклиниванию и поломке, обеспечивает возможность более оперативной смены головок.Providing the device with a rocker arm, which compresses the roller heads to the base plate, ensures a constant pressure force of the treatment elements to the pipe surface being cleaned, and their installation in the sockets through the rolling bodies increases the reliability of the device, since prevents them from jamming and breaking, provides the possibility of a more rapid change of heads.

Описанная схема крепления головок повышает износостойкость режущих элементов устройства.The described head fastening scheme increases the wear resistance of the cutting elements of the device.

При большой заполненности или полной закупорке трубы отложениями повышенной твердости, в передней части устройства, перед роликовыми головками устанавливают дополнительный очистной элемент (насадку) в форме заостренной пирамиды или перового сверла для образования и расширения отверстия в отложениях для обеспечения дальнейшей очистки внутренней поверхности трубы роликовыми головками.If the pipe is heavily filled or completely clogged with deposits of increased hardness, an additional cleaning element (nozzle) is installed in front of the roller heads in the form of a pointed pyramid or a perforated drill to form and expand a hole in the deposits to ensure further cleaning of the inner surface of the pipe with roller heads.

Предполагаемое изобретение поясняется графическими материалами: Па фиг. 1 - показан общий вид устройства; Па фиг. 2 - показан вид устройства сверху по фиг. 1; Па фиг. 3 - устройство, снабженное передним очистным инструментом в форме заостренной пирамиды;The alleged invention is illustrated by graphic materials: Pa fig. 1 - shows a General view of the device; Pa fig. 2 shows a top view of the device of FIG. 1; Pa fig. 3 - a device equipped with a front cleaning tool in the form of a pointed pyramid;

Па фиг. 4 - показана схема расположения гнезд в коромысле и в опорной плите;Pa fig. 4 - shows the arrangement of nests in the beam and in the base plate;

Па фиг. 5 - конструктивное выполнение роликовой головки в форме усеченного конуса;Pa fig. 5 - structural embodiment of the roller head in the form of a truncated cone;

Па фиг. 6 - конструктивное выполнение роликовой головки в форме цилиндра.Pa fig. 6 is a structural embodiment of a cylinder head in the form of a cylinder.

Устройство содержит корпус 1, в задней части которого имеется хвостовик для присоединения гибкого вала (на фиг, не показано) для передачи крутящего момента, а в передней части внутри корпуса закреплены с возможностью вращения режущие роликовые головки 2 (оси которых размещены вдоль корпуса), выполненные в форме тел вращения, например.The device comprises a housing 1, in the rear of which there is a shank for attaching a flexible shaft (not shown in FIG.) For transmitting torque, and cutting roller heads 2 (whose axes are placed along the housing) are mounted rotatably in the front of the housing; in the form of bodies of revolution, for example.

усеченного конуса (фиг. 1,5). Роликовые головки 2 поджаты с переднего торца корпуса 1 через тела качения, например, шарики 3, расположенные в гнездах 4 коромыслом 5 к опорной плите 6, стационарно размещенной на заднем торце корпуса 1. Коромысло 5 и опорная плита 6 размещены в параллельных плоскостях. Кольцевые режущие кромки 7 роликовых головок 2 выполнены с шагом t по образующей головки. Оси роликовых головок 2 установлены в корпусе под углом а (фиг.2), образованным плоскостью, проходящей через центр заднего щарика 3 и осью корпуса 1. Угол а рассчитывается по формуле:truncated cone (Fig. 1,5). The roller heads 2 are pressed from the front end of the housing 1 through rolling elements, for example, balls 3 located in the sockets 4 of the beam 5 to the support plate 6, which is stationary located on the rear end of the housing 1. The beam 5 and the support plate 6 are placed in parallel planes. The annular cutting edges 7 of the roller heads 2 are made with a step t along the generatrix of the head. The axis of the roller heads 2 are installed in the housing at an angle a (Fig. 2), formed by a plane passing through the center of the rear ball 3 and the axis of the housing 1. The angle a is calculated by the formula:

a arctg kt cos l3/7i(Dfn - to),a arctan kt cos l3 / 7i (Dfn - to),

где Dm - внутренний диаметр трубы, to - толщина отложений в трубе, удаляемая роликовыми головками, k- коэффициент, зависящий от твердости отложений. При отсутствии сведений об их твердости 1. Угол у(фиг. 1) это угол, который составляет образующая роликовой головки (как коническая, так и цилиндрическая поверхность) с поверхностью трубы. Причем,where Dm is the inner diameter of the pipe, to is the thickness of the deposits in the pipe, removed by the roller heads, k is a coefficient depending on the hardness of the deposits. In the absence of information about their hardness 1. The angle y (Fig. 1) is the angle that makes up the roller head (both conical and cylindrical surfaces) with the surface of the pipe. Moreover,

где L - длина образующей роликовой головки от первой до последней режущей кромки (фиг. 5, 6).where L is the length of the generatrix of the roller head from the first to the last cutting edge (Fig. 5, 6).

Обрабатываемая труба обозначена поз. 8, отложения в трубе - поз. 9. При большой заполненности трубы 8 отложениями 9 впереди роликовых головок 2 размещают дополнительный очистной элемент в виде перового сверла 10, для образования первоначального отверстия в отложениях 9 (фиг. 3). Гнезда 4, в которых размещены установленные на телах вращения (шариках) 3 роликовые головки 2, смещены относительно оси корпуса 1 (фиг. 4)на общую величину, рассчитываемую по формулеThe processed pipe is designated by pos. 8, deposits in the pipe - pos. 9. When the pipe 8 is heavily filled with deposits of 9 in front of the roller heads 2, an additional cleaning element is placed in the form of a feather drill 10, to form the initial hole in the deposits of 9 (Fig. 3). The sockets 4, in which the roller heads 2 are mounted on the rotation bodies (balls) 3, are offset relative to the axis of the housing 1 (Fig. 4) by a total value calculated by the formula

А L д/sin df+sin 77,A L d / sin df + sin 77,

где L - расстояние между центрами тел вращения, несущих каждую роликовую головку (фиг. 5).where L is the distance between the centers of the bodies of revolution carrying each roller head (Fig. 5).

Возможны различные варианты смещения. Если опорные гнезда в опорной плите 6 размещены по оси симметрии последней, возможно при симметричном расположении коромысла 5 относительно опорной плиты 6 выполнение в нем гнезд 4, смещенных относительно общей для коромысла и опорной плиты осей симметрии и гнезд коромысла (фиг. 4). Возможен вариант, в котором гнезда 4 роликовых головок в коромысле 5 расположены по оси симметрии последнего, а смещение Лс образуется путем поворота коромысла 5 вокруг оси корпуса 1. При симметричном расположении коромысла 5 и опорной плиты 6 относительно друг друга возможен вариант получения смещения Лс путем смещения гнезд 5 относительно осиVarious displacement options are possible. If the support nests in the base plate 6 are placed along the axis of symmetry of the latter, it is possible with a symmetrical arrangement of the rocker arm 5 relative to the base plate 6 to make nests 4 in it, offset relative to the symmetry axes and rocker arm common for the rocker arm and base plate (Fig. 4). A variant is possible in which the nests of 4 roller heads in the beam 5 are located along the axis of symmetry of the latter, and the bias LS is formed by rotating the beam 5 around the axis of the housing 1. With a symmetrical arrangement of the beam 5 and the base plate 6 relative to each other, it is possible to obtain a bias LS by shifting sockets 5 relative to the axis

y arcsin,y arcsin,

симметрии как в коромысле 5, так и в опорной плите 6. Во всех вариантах расстояние между гнездами 4 равны рассчетным Z. На опорной плите 6:symmetries both in the beam 5 and in the base plate 6. In all cases, the distance between the sockets 4 is equal to the calculated Z. On the base plate 6:

do DT -DpM cos rj + 2е sin rj,do DT -DpM cos rj + 2е sin rj,

где Dpj - максимальный диаметр кромки роликовой головки, е - расстояние по оси роликовой головки от первой режущей кромки до центра задней опоры. На коромысле 5:where Dpj is the maximum diameter of the edge of the roller head, e is the distance along the axis of the roller head from the first cutting edge to the center of the rear support. On the rocker 5:

d J(Dm-DpmcosTj+2esmij-2L sin 77)+41 sin ad J (Dm-DpmcosTj + 2esmij-2L sin 77) +41 sin a

Коромысло 5 в середине опирается на винт 11, который можно подтягивать по мере износа тел качения в гнездах,The rocker 5 in the middle rests on a screw 11, which can be tightened as the rolling elements wear in the sockets,

В резьбовое отверстие корпуса 1, где расположен винт 11 поджима коромысла 5, может быть ввинчен резьбовой конец дополнительного очистного элемента, например, перового сверла 10 диаметром )„, которое используют при практически полностью забитых отложениями трубках. В этом случае роликовыми головками удаляется толщина отложений.The threaded end of an additional cleaning element, for example, a drill bit 10 with a diameter of 10 mm, can be screwed into the threaded hole of the housing 1, where the screw 11 for holding the rocker arm 5 is located, which is used for tubes that are almost completely clogged with deposits. In this case, the thickness of the deposits is removed by the roller heads.

Устройство работает следующим образом:The device operates as follows:

Корпус 1 устройства вводят в полость трубы 8 до соприкосновения первого ролика головки 2 с твердыми отложениями. Затем корпусу устройства придают вращение от внещнего привода (на фиг. не показан) и первоначальное осевое поджатие. Ролики головки 2 прорезают (скалывают) в отложениях 9 трубы 8 винтовые канавки, одновременно системой подачи жидкости (на фиг. не показана) подается под давлением вода, приводя счищенные отложения во взвешенное состояние и удаляет последние из полости трубы.The housing 1 of the device is introduced into the cavity of the pipe 8 until the contact of the first roller of the head 2 with solid deposits. Then the device casing is given rotation from an external drive (not shown in FIG.) And the initial axial preload. The rollers of the head 2 cut (chip) in the deposits 9 of the pipe 8 screw grooves, while the fluid supply system (not shown in Fig.) Is supplied with water under pressure, bringing the cleaned deposits to a suspended state and removes the latter from the pipe cavity.

Нри этом, роликовые головки 2, установленные в гнездах 4 в шариковых опорах (телах качения) 3, не испытывают тех высоких изгибающих нагрузок, как при консольном креплении последних и, таким образом, предотвращается возможность их заклинивания в трубе и последующей поломки. Ноджатие роликовых головок 2 коромыслами 5 к опорным плитам 6 обеспечивает постоянное усилие, необходимое для очистки трубы.At the same time, the roller heads 2 installed in sockets 4 in ball bearings (rolling bodies) 3 do not experience the same high bending loads as with the cantilever mounting of the latter and, thus, the possibility of their jamming in the pipe and subsequent breakage is prevented. The pressing of the roller heads 2 by the rocker arms 5 to the support plates 6 provides the constant force required to clean the pipe.

При практически полном закупоривании трубы 8 твердыми отложениями 9 применяют размещенный перед роликовыми головками 2 дополнительный очистной элемент (насадку) в виде перового сверла 10, который просверливает в отложениях 9 отверстие, обеспечивая возможность эффективной качественной работы роликовых головок 2.With almost complete clogging of the pipe 8 with solid deposits 9, an additional cleaning element (nozzle) located in front of the roller heads 2 is used in the form of a feather drill 10, which drills a hole in the deposits 9, making it possible for efficient high-quality operation of the roller heads 2.

,5 (). ,5 ().

Claims

1. A device for cleaning the inner surface of pipes primarily from solid deposits, comprising a housing that can be rotated with cleaning elements mounted on it, made in the form of roller heads in the form of bodies of revolution mounted by axes along the housing and rotatable on its axis and a fluid supply system characterized in that the roller heads are made with annular cutting edges, are mounted on the housing through the rolling bodies and are pressed from the front end side of the beam to the parallel a plane and located on the rear side of the housing end of the base plate, while the beam and base plate are mounted so that the axes of the roller heads form an angle α with the plane passing through the center of the rear rolling body and the axis of the housing
α = arctgkt • cosβ / π (d _m -t ₀ ),
where D _m is the inner diameter of the pipe;
t is the step along the generatrix of the roller head;
t ₀ - thickness of deposits in the pipe, removed by roller heads;
k is the coefficient of hardness of deposits;
β is the angle of inclination of the generatrix of the roller head to the surface of the pipe,
and the angle β is determined, in turn, by the formula
β = arcsint ₀ / L,
where L is the length of the generatrix of the roller head from the first to the last cutting edge.

2. The device according to claim 1, characterized in that the slots for each of the roller heads are offset relative to the axis of symmetry of the rocker arm and the base plate so that the total offset is

where L ₁ is the distance between the centers of the rolling bodies carrying each of the roller heads;
α is the angle formed by the axis of the roller head passing through the center of the rear rolling body and the axis of the housing;
η is the angle of inclination of the axis of the roller head to the surface of the pipe.