Устройство для пескоструйной обработки с дозирующим шнеком в тракте с транспортирующим газом

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ Дата публикации и выдачи патента УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕСКОСТРУЙНОЙ ОБРАБОТКИ С ДОЗИРУЮЩИМ ШНЕКОМ В ТРАКТЕ С ТРАНСПОРТИРУЮЩИМ ГАЗОМ Изобретение относится к устройству для подачи абразивного зернистого материала в поток газа,которое содержит: а) находящийся под давлением бункер для приема абразивного зернистого материала и b) находящийся под давлением транспортер, соединенный с бункером, содержащий корпус, имеющий впуск для приема зернистого материала из бункера, выпуск для подачи зернистого материала из корпуса и шнек, расположенный внутри корпуса для перемещения зернистого материала от впуска к выпуску. Также предложены способ подачи абразивного зернистого материала с использованием такого устройства и система очистки трубы, содержащая такое устройство. 015371 Уровень техники Настоящее изобретение относится к устройству подачи. В частности, настоящее изобретение относится к устройству для подачи абразивного зернистого материала в поток газа в трубе для очистки внутренних стенок трубы и к способу очистки внутренних стенок трубы с использованием такого устройства. Наросты образуются вследствие коррозии внутри стальных и литых водопроводных магистралей и состоят из слоев продуктов коррозии, таких как ржавчина и т.п., которые со временем нарастают и образуют крупные выступы и бугры в локальных областях потери металла. Наросты могут существенно уменьшать внутренний диаметр труб, что приводит к уменьшению потока и к необходимости увеличения нагнетающего давления, чтобы сохранить подачу воды в трубе. Используемые способы для удаления наростов включают использование стальных цепов, вращающихся внутри трубы на вращающихся стержнях, ударяющих стенку трубы и откалывающих образовавшийся нарост. Данный способ потребляет большое количество воды для смывания отделившихся обломков наростов внутри трубы, и эта загрязненная отходами вода сбрасывается на поверхность водостока,что, очевидно, нежелательно для окружающей среды. К тому же, физическое воздействие стальных цепов, ударяющих стенку трубы, может сместить трубу относительно соединений трубопровода, тем самым приводя к утечкам в коммуникациях трубопровода. Есть несколько существующих способов очистки труб, которые используют материал, такой как песок и камни, продуваемый через трубу для выполнения функции размывателей для удаления бугристой коррозии, тем самым устраняя обломки от внутренней стенки трубы. Однако такие способы часто бесполезны, и они не обеспечивают подачу материала в трубу дозированным и регулируемым образом для обеспечения эффективной очистки, при этом уменьшается до минимума/предотвращается повреждение внутренних стенок трубы от ударов материала-наполнителя. Следовательно, существует необходимость в эффективном и надежном способе подачи материаланаполнителя в трубу регулируемым образом так, чтобы уменьшить до минимума/предотвратить повреждение внутренних стенок трубы, при этом увеличивая до максимума устранение обломков с внутренних поверхностей трубы во время процесса очистки. Раскрытие изобретения Настоящее изобретение направлено на решение проблем предшествующего уровня техники. Таким образом, согласно первому аспекту настоящего изобретения предложено устройство для подачи абразивного зернистого материала в поток газа, содержащее устройство для дозирования абразивного зернистого материала в поток газа, при этом устройство содержит:a) находящийся под давлением бункер для приема абразивного зернистого материала иb) находящийся под давлением транспортер, соединенный с бункером, содержащий корпус, имеющий впуск для приема зернистого материала из бункера, выпуск для подачи зернистого материала из корпуса и шнек, расположенный внутри корпуса для перемещения зернистого материала от впуска к выпуску. Использование винтового транспортера имеет преимущество, позволяющее регулировать и измерять даже подачу абразивного материала в поток газа. Абразивный материал подается из бункера к транспортеру, например, под действием силы тяжести и/или под действием давления или посредством любого другого подходящего средства, известного специалисту в данной области техники, при этом абразивный материал заполняет полости между шнеком и корпусом транспортера до перемещения по корпусу транспортера при работе шнека. Таким образом, обеспечивается постоянная подача абразивного материала в поток газа. Интенсивность поставки может регулироваться посредством регулирования скорости вращения шнека и/или объема полости между шнеком и корпусом транспортера. В одном варианте осуществления бункер и транспортер находятся под давлением выше заданного давления, которое такое же, как и давление в трубопроводе. Твердые частицы предпочтительно соответствуют одному или более из следующих условий: 1) твердость более чем или равна 6,5 по шкале Мооса; 2) подпадают под следующие определения, указанные в BS EN 933, часть 5, п.3, подпункты 3.5,полностью раздробленные или разбитые твердые частицы, имеющие более 90% раздробленной или разбитой поверхности (под раздробленной или разбитой поверхностью следует понимать скошенные поверхности твердых частиц крупного песка, образованные дроблением или разбивкой посредством естественных сил и ограниченные острыми кромками и дополнительно с наклоном 90%); 3) удельная плотность не менее чем 2,5 г/см 3 и наличие объемной плотности от 1,3 до 1,6 г/см 3; 4) имеют вулканическое происхождение; 5) сортируются по 10, 20 и/или 30 мм и 6) тщательно промываются и высушиваются, и все тонкоизмельченные частицы удаляются. Хотя могут быть использованы многие зернистые материалы, предпочтительно зернистый материал относится к одному или более из кремня, сланца, гранита или любого другого подходящего наполнителя,известного специалисту в данной области техники, или любого подходящего искусственного зернистого материала, такого как нарезанные куски из стали или т.п.-1 015371 Зернистый материал вводится в турбулентный поток воздуха и движется к противоположному концу трубы. Турбулентный поток воздуха движется быстрее в центре трубы, чем у стенок, и, следовательно, автоматически выбрасывает зернистый материал на внутреннюю поверхность трубы. Процесс очистки достигается, когда сочетание скорости турбулентного воздуха, массы и заостренности зернистого материала является достаточным для ударения по твердому поверхностному слою нароста, разрушая этот твердый слой и обнажая более мягкий, сырой, ржавеющий слой снизу, который легче удаляется посредством последующего ударения зернистым материалом. Зернистый материал постоянно ударяет по стенке трубы при его перемещении по участку трубы, и неравномерное распределение приводит к уменьшению движущей силы и закупорок. Следовательно, чтобы подобная система функционировала должным образом, важно, чтобы зернистый материал добавлялся в поток воздуха равномерным и регулируемым образом для того, чтобы обеспечить равномерное распределение по всей трубе. Это достигается посредством винтового транспортера и, в частности, находящегося под давлением винтового транспортера, получающего зернистый материал от находящегося под давлением бункера, как описано выше. Винтовые транспортеры обеспечивают преимущество, заключающееся в возможности осуществления равномерного распределения зернистого материала, и позволяют начинать и прекращать распределение и подачу зернистого материала в поток газа без образования закупорок в системе. В одном варианте осуществления транспортер выполнен с возможностью подачи зернистого материала в поток газа с интенсивностью от 150 до 500 кг/ч. Более предпочтительно транспортер выполнен с возможностью подачи зернистого материала в поток газа с интенсивностью от 200 до 400 кг/ч и в особенности с интенсивностью от 250 до 350 кг/ч. Обычное количество зернистого материала, необходимого для очистки участка трубопровода, составляет от 100 до 500 кг. Количество загрязнения в трубопроводе оказывает большее воздействие на количество используемого наполнителя, чем длина трубопровода, так как наполнитель работает по всей длине трубопровода с незначительным или без ослабления чистящего действия. Шнек может приводиться в действие гидравлически. В качестве альтернативы шнек может приводиться в действие механически или может приводиться в действие любым другим подходящим средством, известным специалисту в данной области техники. В одном варианте осуществления транспортер выполнен с возможностью приведения в действие шнека либо в прямом, либо в противоположном обратном направлении. Это имеет преимущество, заключающееся в том, что направление вращения шнека может быть изменено, когда необходимо освободить какой-либо зернистый материал, который может застрять внутри устройства до достижения потока газа. Устройство может дополнительно содержать устройство подачи воздуха, обеспечивающее поток газа, в котором при использовании перемещается зернистый материал. В дополнительном аспекте настоящего изобретения предложен способ очистки труб, включающий этапы, на которых:a) обеспечивают поток воздуха внутри трубы, подлежащей очистке;b) обеспечивают устройство по любому из пп.1-6, сообщающееся с потоком воздуха;c) обеспечивают абразивный зернистый материал в бункере;e) приводят в действие транспортер для вращения шнека и перемещения зернистого материала по транспортеру и в поток воздуха. Краткое описание чертежей Далее будет описан вариант осуществления изобретения не только в качестве примера и со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых: фиг. 1 представляет собой вид первого варианта осуществления устройства для подачи в соответствии с настоящим изобретением; фиг. 2 представляет собой вид системы очистки, включающей в себя вариант осуществления, показанный на фиг. 1; и фиг. 3 А и 3 В представляют собой дополнительные виды части системы очистки, показанной на фиг. 2, показывающие часть очищаемого трубопровода. Подробное описание изобретения Ниже будет описан вариант осуществления, показанный на фиг. 1-3. Устройство 10 содержит бункер 20 наполнителя, имеющий корпус 30 с впуском 32, через который наполнитель 40 может быть загружен в бункер 20. Бункер 20 также имеет выпуск 34, который соединен с винтовым транспортером 50, содержащим корпус 52 и шнек 54, расположенный внутри корпуса 52 и выполненный с возможностью перемещения наполнителя на протяжении по меньшей мере части длины корпуса 52 к выпуску 56, через который наполнитель выходит с транспортера и попадает в поток сжатого воздуха, движущегося по части трубы 60.-2 015371 При использовании наполнитель 100 загружается в бункер 20 через впуск 32 в корпусе 30. Бункер 20 находится под давлением, и наполнитель направляется вниз под действием силы тяжести к винтовому транспортеру 50 через соединительный канал 36. При попадании на транспортер наполнитель заполняет любое свободное пространство вокруг шнека 54 и между шнеком 54 и стенками 56 корпуса 52 транспортера. Наполнитель 100 затем перемещается внутри корпуса 52 транспортера 50 с регулируемой интенсивностью для того, чтобы дозированным образом подаваться из корпуса 52 транспортера 50 в поток сжатого воздуха (не показан на фиг. 1). Как можно видеть на фиг. 2, конструкция с двумя бункерами и транспортерами может быть использована в описываемом варианте осуществления для очистки секции трубы 60. Две дизельные силовые установки 70 предусмотрены на первом конце трубопровода 110, подлежащего очистке, при этом каждая дизельная установка приводит в действие отдельный винтовой нагнетательный вентилятор 72. Винтовые нагнетательные вентиляторы 72 могут работать независимо друг от друга или параллельно для обеспечения турбулентного потока воздуха под давлением. Несмотря на то что описанный вариант осуществления использует две дизельные силовые установки 70, каждая приводящая в действие отдельный винтовой нагнетательный вентилятор 72, следует понимать, что одна дизельная силовая установка 70 может быть использована для привидения в действие более одного винтового нагнетательного вентилятора 72 или две или более дизельных силовых установок 70 могут быть использованы для приведения в действие любого необходимого количества винтовых нагнетательных вентиляторов 72. Выпускная система 80 трубопровода соединена с выпуском нагнетательного вентилятора посредством ребристого гибкого шланга из нержавеющей стали для гашения вибрации выпускной системы трубопровода. Воздух от нагнетательных вентиляторов 72 передается в выпускную систему 80 трубопровода посредством шланга. Выпускная система 80 трубопровода соединена посредством гибкого шланга 85 с трубопроводом 110, подлежащим очистке. Трубопровод 110, подлежащий очистке, оснащен VJ муфтой 120, прикрепленной к лапчатому изгибу 122. VJ муфта 120 и изгиб 122 расперты относительно противоположной трубы для предотвращения смещения муфты на трубопроводе, когда он находится под давлением, используя лапчатую распорку 124 и деревянную закупорку 126. Однако следует понимать, что любая подходящая конструкция, предохраняющая соединение выпускной системы 80 трубопровода и трубопровода 110, может быть использована в качестве альтернативы или совместно с описанной конструкцией. Свойства воздуха, проходящего по трубопроводу 110, в описываемом варианте осуществления приведены ниже. Свойства проходящего воздуха. Большой объем: достигает по меньшей мере 60 м/с и предпочтительно 90 м/с. Низкое давление: максимум 2,5 бар. Качество: воздух 100% без примеси масла. Было обнаружено, что если достигается достаточно высокая скорость внутри трубопровода 110, то обеспечивается турбулентный воздушный поток. Это обеспечивается в результате эффекта затягивания внутренней стенки трубопровода 110, замедляющей воздушный поток, прилегающий к стенке. Чем выше скорость воздушного потока, тем больше перепад в потоке в центре трубопровода 110 и у стенки трубопровода 110 и, таким образом, тем больше турбулентность воздушного потока в трубопроводе 110. Турбулентность может поддерживаться в области изгибов таким образом, чтобы не ограничивать использование системы только прямолинейных трубопроводов. В местах, где на трубопроводе 110 установлены Т-образные элементы, поток становится слегка более ламинарным, так как нет стенки для замедления воздуха и образования турбулентности, следовательно, позволяя наполнителю продолжать движение по трубе и не попадать в отводной канал Т-образного элемента. Размеры нагнетательных вентиляторов 72 выбираются таким образом, чтобы позволять выработку достаточного потока для обеспечения возможности поддержания постоянной и регулируемой интенсивностью потока на протяжении всей системы, тем самым исключается какая-либо необходимость в сохранении энергии и ее высвобождении в местах сброса или необходимость в создании большего давления для обеспечения требуемого количества воздуха в трубопроводе 110. Давление, создаваемое нагнетательными вентиляторами 72, регулируется посредством использования соответствующего устройства для регулирования давления, которое управляет устройством перепускного клапана в главной отводящей линии трубопровода 110, тем самым позволяя оператору регулировать величину давления в системе и обеспечивая возможность для устройства системы достигнуть: 1) низкого давления, т.е. 0,5 бар, для вытеснения объема воды, таким образом поддерживая необходимое управление и обеспечивая безопасную производственную среду в процессе работы устройства; 2) более высокого давления в 2,5 бар, когда необходимо для целей очистки.-3 015371 Нагнетательные вентиляторы 72 обеспечивают горячий воздух около 150 С, что является результатом механической работы обеих дизельных силовых установок 70 и тепловой энергии, преобразованной в процессе нагнетания воздуха. Это тепло используется во время работы для высушивания внутренней стенки трубопровода 110. В процессе высушивания стенки и ее загрязнений загрязнения, т.е. наросты,высыхают и становятся хрупкими, обеспечивая возможность более простого удаления. Настоящее изобретение способно обеспечить успешную очистку сильно загрязненных труб диаметром от 80 до 150 мм и длиной до 1000 м, хотя следует понимать, что большие длины и больший диаметр труб могут быть очищены, используя настоящее изобретение. Более того, способ может быть адаптирован для очистки трубы любого размера посредством соответствующего подбора оборудования для достижения требуемого давления воздуха и т.д. Предпочтительно устройство, осуществляющее операцию очистки, легко переносится, что обеспечивает простоту перемещения устройства на различные участки, где необходима очистка трубопровода. Однако там, где объем работы требует, чтобы используемое оборудование имело слишком большие размеры для легкого перемещения, следует понимать, что устройство может быть собрано на месте эксплуатации, использовано для очистки трубопровода и затем разобрано и перемещено на новый участок до того, как вновь быть собранным для использования. Несмотря на то что аспекты изобретения были описаны со ссылкой на вариант осуществления, показанный на прилагаемых чертежах, следует понимать, что изобретение не ограничивается показанным конкретным вариантом осуществления и что различные изменения и дополнения могут быть выполнены без дополнительного изобретательского опыта и усилий. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство (10) очистки труб для прикрепления к трубе, подлежащей очистке, выполненное с возможностью выдачи абразивного зернистого материала в поток газа в такой трубе, подлежащей очистке, содержащее:a) находящийся под давлением бункер (20) для приема абразивного зернистого материала;b) находящийся под давлением транспортер (50), соединенный с бункером (20), содержащий корпус(52), имеющий впуск (34) для приема зернистого материала из бункера (20) в первом направлении, выпуск (56) для подачи зернистого материала из корпуса (52) в направлении, по существу, параллельном первому направлению, и шнек (54), расположенный внутри корпуса (52) и выполненный с возможностью перемещения зернистого материала от впуска (34) к выпуску (56) во втором направлении, по существу,перпендикулярном первому направлению, при этом выпуск (56) выполнен с возможностью прикрепления к трубе, подлежащей очистке, и подачи зернистого материала в поток газа в такой трубе, подлежащей очистке; иc) устройство подачи воздуха, выполненное с возможностью обеспечения потока газа в трубу, подлежащую очистке, причем поток газа перемещается со скоростью, достаточной для достижения турбулентного потока, в который при использовании подается зернистый материал. 2. Устройство (10) по п.1, в котором бункер (20) и транспортер (50) находятся под заданным давлением. 3. Устройство (10) по п.1 или 2, в котором транспортер (50) выполнен с возможностью подачи зернистого материала в поток газа с интенсивностью от 200 до 400 кг/ч. 4. Устройство (10) по любому из пп.1-3, в котором шнек (54) выполнен с возможностью приведения в действие гидравлически. 5. Устройство (10) по любому из пп.1-4, в котором транспортер (50) выполнен с возможностью приведения в действие шнека либо в прямом, либо в противоположном обратном направлении. 6. Способ очистки труб, включающий этапы, на которых:a) обеспечивают поток газа внутри трубы (110), подлежащей очистке, причем поток газа имеет достаточную скорость для достижения турбулентного потока воздуха;b) обеспечивают устройство (10) по любому из пп.1-5, сообщающееся с потоком газа; обеспечивают абразивный зернистый материал в бункере (20);d) приводят в действие транспортер (50) для вращения шнека (54) и перемещения зернистого материала по транспортеру (50) и в поток газа.