скребок для очистки трубок

Формула изобретения

1. Скребок, предназначенный для удаления отложений с внешней поверхности трубчатого элемента, содержащий внешний кожух, в окружности которого сформирована выемка, раскрывающаяся внутрь, и два совмещенных осевых отверстия, элемент скребка, выполненный в форме удлиненного упругого провода, изогнутого таким образом, что формируется набор цельных, соединенных, упругих участков, причем каждая пара соседних участков соединена через изгиб, места изгибов установлены в указанную выемку так, что, по меньшей мере, один из участков проходит, по существу, вдоль хорды совмещенных осевых отверстий, благодаря чему для установки трубчатого элемента через указанные совмещенные осевые отверстия трубчатый элемент должен деформировать указанный, по меньшей мере, один участок по направлению наружу так, чтобы сила упругости деформированного участка прижимала его по направлению внутрь к поверхности трубчатого элемента и обеспечивала очистку трубчатого элемента при передвижении скребка вдоль оси по отношению к трубчатому элементу.

2. Скребок по п.1, в котором упругий провод выполнен некруглым в поперечном сечении.

3. Скребок по п.1, в котором упругий провод имеет многоугольное поперечное сечение.

4. Скребок по п.1, в котором упругий провод имеет квадратное поперечное сечение.

5. Скребок в соответствии с одним из пп.1-4, в котором изгиб упругого провода выполнен таким образом, что данный изгиб устанавливается в выемке в месте положения, расположенном близко к, но не совпадающем с, местом положения изгибов, которые выполнены через три участка от данного изгиба в любом направлении.

6. Скребок в соответствии с одним из пп.1-5, в котором совмещенные отверстия выполнены, по существу, круглыми и в котором, по существу, все участки провода проходят, по существу, вдоль хорд совмещенных отверстий.

7. Скребок в соответствии с одним из пп.1-6, в комбинации со средством, предназначенным для удержания скребка в положении, в котором он может окружать трубчатый элемент и может передвигаться вдоль оси по отношению к трубчатому элементу.

8. Скребок по п.7, в котором изгиб упругого провода выполнен таким образом, что данный изгиб может устанавливаться в выемке в месте положения, расположенном близко к, но не совпадающим с местами положения изгибов, которые расположены через три участка от данного изгиба в любом направлении, причем все изгибы выполнены закругленными.

9. Скребок в соответствии с одним из пп.1-8, в котором указанный внешний кожух содержит цилиндрический внешний элемент, пару кольцевых шайб, выполненных таким образом, что они входят в указанный внешний элемент, располагаясь на некотором расстоянии друг от друга, и пару пружинных кольцевых замков, предназначенных для закрепления шайб на месте, причем внешний элемент содержит внутренние пазы, проходящие вдоль окружности, предназначенные для установки в них пружинных кольцевых замков.

10. Способ удаления отложений с внешней поверхности трубчатого элемента, содержащий установку скребка, который включает внешний кожух, в котором сформирована круговая выемка, раскрывающаяся внутрь, и два совмещенных осевых отверстия, и элемент скребка, выполненный в форме удлиненного упругого провода, изогнутого таким образом, что образуется последовательность цельных, соединенных, упругих участков, причем каждая пара соседних участков соединена через изгиб, изгибы установлены в указанной выемке так, что, по меньшей мере, один участок проходит, по существу, вдоль хорды совмещенных осевых отверстий, и пропускание трубчатого элемента через указанные совмещенные отверстия таким образом, что он деформирует указанный, по меньшей мере, один участок по направлению наружу, благодаря чему сила упругости деформированного участка прижимает его по направлению внутрь к трубчатому элементу и производит очистку трубчатого элемента по мере передвижения скребка вдоль оси по отношению к трубчатому элементу.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение, в общем, относится к способу и устройству для поддержания внешней поверхности трубчатого элемента в чистоте, свободной от накипи, отложений и т.п. Настоящее изобретение, в частности, предназначено для соскабливания и очистки защитных кварцевых трубок, используемых при стерилизации и/или дезинфекции воды и других жидкостей ультрафиолетовым светом, но не ограничивается этим применением.

Уровень техники

Хорошо известно использование ультрафиолетового света для стерилизации и/или дезинфекции воды. Кроме того, ультрафиолетовое излучение может использоваться для осуществления других видов обработки или проведения реакций в текучих средах, включая воду и воздух. Ультрафиолетовое излучение обычно получают с помощью ламп, которые имеют форму прямых полых трубок из прозрачного для ультрафиолетового света материала, в частности кварцевых трубок. Также может использоваться кварцевая оболочка. Электрические выводы проходят через герметизированные концы трубок и защищены от контакта с текучей средой.

На поверхности ультрафиолетовой лампы или внешней оболочки, если она используется, накапливается накипь, отложения или подобные загрязнения, в частности, через определенный период непрерывного использования. Проблемы, связанные с накоплением накипи и других отложений, особенно остро стоят при обработке воды. Накопление накипи и других отложений на поверхности трубки снижает степень пропускания ультрафиолетового света от лампы в текучую среду. Это приводит к снижению интенсивности света и, следовательно, снижению эффективности обработки. При обработке воды может потребоваться проводить очистку внешней поверхности трубки еженедельно, ежедневно или даже чаще, в зависимости от качества обрабатываемой воды.

Очистка трубок может осуществляться путем извлечения трубок из текучей среды с последующим соскабливанием или химической обработкой. В обычной ситуации используют множество трубок в едином узле, так что очистка может потребовать проведения частичной разборки устройства, что увеличивает время простоя установки.

Были разработаны различные способы очистки трубок: без извлечения трубок из текучей среды, с использованием щеток, стеклоочистителей или подобных устройств. Одна из таких систем описана в патенте US 5266280, выданном 30.11.1993 (Hallett). В этой системе используется цилиндрическая прозрачная для ультрафиолетового света оболочка, предназначенная для изолирования ультрафиолетовой лампы от внутреннего пространства резервуара реактора. Оболочка герметизирована таким образом, что она изолирует ультрафиолетовую лампу от текучей среды. Описано устройство щетки, предназначенное для очистки внешней поверхности оболочки и удаления материалов, осаждающихся из текучей среды. Устройство щетки содержит, по меньшей мере, две щетки со щетинками, проходящими радиально внутрь по направлению к оболочке так, что щетки окружают оболочку. Щетки соединены вместе на некотором расстоянии друг от друга на оболочке и закреплены на устройстве, предназначенном для обеспечения возвратно-поступательного движения щеток, предпочтительно выполняемого периодически, вдоль внешней поверхности оболочки.

В патенте US 3462597, 19.08.1969 (Young) описана система ультрафиолетовой лампы для очистки воды, которая включает систему стеклоочистителя защитной оболочки, окружающей ультрафиолетовую лампу. Система стеклоочистителя содержит стеклоочистительные кольца, изготовленные из материала Тефлон или аналогичного материала, на который не влияет ультрафиолетовое излучение. Кольца расположены на определенном расстоянии друг от друга и предпочтительно разделены так, что они могут упруго или эластично удерживаться на внешней стороне защитной трубки с помощью пружины. Стеклоочистительное кольцо соединено с держателем кольца, который закреплен на стержне, проходящем через один из концов реактора. Держатель кольца передвигается, совершая возвратно-поступательные движения вдоль защитной трубки для осуществления очистки стекла путем удаления физических или биологических материалов, которые осели на внешней стороне трубки. Однако такая система по-видимому не позволяет обеспечить адекватное ее использование при вариациях размеров защитной трубки, обычно изготовленной из кварца. Кроме того, использование стеклоочистительных колец, изготовленных из фторполимера Тефлон или аналогичного материала, не позволяет обеспечить очистку поверхности кварца из-за а) отсутствия острой, твердой соскребающей поверхности (такой, как у бритвы) и b) хорошей скользящей способности, присущей фторполимеру Тефлон.

В патенте US 3562520, 1971 Хиппен (Hippen) описано использование системы стеклоочистителя, предназначенной для регулярной очистки защитной кварцевой трубки, окружающей ультрафиолетовую лампу. Система стеклоочистителя включает множество кольцеобразных элементов стеклоочистителя, окружающих и находящихся в рабочем контакте с внешней поверхностью защитной трубки. Узел стеклоочистителя прижимается к трубке с помощью витой пружины. При пуске обрабатываемой воды через реактор стеклоочиститель возвращается к другому концу трубки, осуществляя очистку области трубки между входным и выходным отверстиями. Предполагается, что такое устройство производит очистку защитной трубки от отложений при каждом включении устройства очистки воды.

В патенте US 3904363, 09.09.1975 (Free) описана система стеклоочистителя, которая также работает под действием потока воды. Однако при длительном постоянном потоке воды очистка защитной трубки не производится. Поток воды перемещает систему стеклоочистителя в один конец трубки и удерживает ее там. Когда воду отключают, стеклоочистители опускаются на основание реактора под действием силы тяжести.

Система стеклоочистителя включает мембрану, выполненную из гибкого полужесткого пластика или гибкого металла. Мембрана может быть выполнена в виде текстурированной мембраны в форме щетки из композитного или пластического материала. Однако мембрана при этом получается очень тонкой, что часто не позволяет осуществлять адекватное удаление твердых отложений на защитной оболочке. Кроме того, пластик стеклоочистителя может разрушаться под действием ультрафиолетового излучения высокой интенсивности, получаемого при использовании мощных ламп.

Неспособность устройств, описанных в патентах US 3562520 и 3904363, работать при постоянном потоке воды означает, что длительный поток воды через устройство приводит к постепенному накоплению отложений на защитной трубке. Это снижает степень передачи ультрафиолетового света и, следовательно, уменьшает эффективность ультрафиолетового излучения при обработке бактерий.

В патенте US 5528044, 18.06.1996 (Hutchinson) описано использование узла стеклоочистителя, содержащего стержень, который может приводиться в движение из-за пределов камеры реактора для осуществления механического возвратно-поступательного движения узла стеклоочистителя. Узел стеклоочистителя содержит пластину с множеством радиальных, проходящих по направлению внутрь элементов пальцев, которые прижимаются к внешней поверхности трубки, окружающей лампу.

Кроме того, подобные устройства, описаны в патентах US 4482809, US 4872980, US 5006244 и US 5418370 (Maarschalkerweerd). В устройствах, описанных в первых трех из этих патентов, на муфте, окружающей ультрафиолетовые лампы, периодически накапливается пленка посторонних отложений, что требует проведения очистки вручную для удаления таких материалов. В последнем патенте этот недостаток устранен с помощью установки чистящего устройства, в которое заключена чистящая муфта, находящаяся в контакте с частью внешней поверхности узла источника излучения и которая перемещается между убранным положением и выдвинутым положением. Очистительная муфта включает камеру, находящуюся в контакте с частью источника излучения, причем эта камера содержит чистящий раствор, используемый для удаления нежелательных материалов. Такой способ и устройство для очистки получаются относительно сложными и дорогостоящими.

Требуется разработка простого и эффективного способа и устройства, предназначенных для очистки внешних поверхностей трубок.

Сущность изобретения

С учетом недостатков известного уровня техники, описанных выше, настоящее изобретение направлено на разработку скребка, предназначенного для удаления отложений с внешней поверхности трубчатого элемента, такого как защитная кварцевая оболочка.

В соответствии с этим в одном из аспектов настоящее изобретение направлено на скребок для удаления отложений с внешней поверхности трубчатого элемента, причем этот скребок содержит:

внешний кожух, в окружности которого сформирована выемка, раскрывающаяся внутрь, и два совмещенных осевых отверстия,

элемент скребка, выполненный в форме удлиненного упругого провода, изогнутого таким образом, что формируется набор цельных, соединенных упругих участков, причем каждая пара соседних участков соединена через изгиб,

места изгибов установлены в указанную выемку так, что, по меньшей мере, один из участков проходит, по существу, вдоль хорды совмещенных осевых отверстий, благодаря чему для установки трубчатого элемента через совмещенные осевые отверстия трубчатый элемент должен деформировать указанный, по меньшей мере, один участок по направлению наружу так, чтобы сила упругости деформированного участка прижимала его по направлению внутрь к поверхности трубчатого элемента и обеспечивала очистку трубчатого элемента при передвижении скребка вдоль оси по отношению к трубчатому элементу.

В дополнительном аспекте настоящее изобретение направлено на способ удаления отложений с внешней поверхности трубчатого элемента, содержащий установку скребка, который включает внешний кожух, в котором сформирована круговая выемка, раскрывающаяся внутрь, и два совмещенных осевых отверстия, и элемент скребка, выполненный в форме удлиненного упругого провода, изогнутого таким образом, что образуется последовательность цельных, соединенных упругих участков, причем каждая пара соседних участков соединена через изгиб, изгибы установлены в указанной выемке так, что, по меньшей мере, один участок проходит, по существу, вдоль хорды совмещенных осевых отверстий, и пропускание трубчатого элемента через указанные совмещенные отверстия таким образом, что он деформирует указанный, по меньшей мере, один участок по направлению наружу, благодаря чему сила упругости деформированного участка прижимает его по направлению внутрь к трубчатому элементу и производит очистку трубчатого элемента по мере передвижения скребка вдоль оси по отношению к трубчатому элементу.

На прилагаемых чертежах изображены два варианта воплощения настоящего изобретения, на которых одинаковыми номерами ссылок обозначены одинаковые части на нескольких видах и на которых:

на фигуре 1 изображен вид в перспективе с покомпонентным представлением элементов основных составляющих деталей по одному из вариантов воплощения настоящего изобретения;

на фигуре 2 изображен вид в осевом сечении основных элементов, показанных на фигуре 1, также с покомпонентным их представлением,

на фигуре 3 представлен вид с торца собранного скребка, части которого показаны на фигурах 1 и 2, который изображает теоретическое положение одного участка элемента скребка (изготовленного из изогнутого провода) для иллюстрации принципа настоящего изобретения;

на фигуре 4 изображен вид, аналогичный показанному на фигуре 3, представляющий трубчатый элемент в поперечном сечении, проходящий через совмещенные отверстия элемента кожуха так, что трубчатый элемент изгибает участки скребка от занимаемого ими положения, создавая, таким образом, давление, направленное внутрь, что позволяет очищать с помощью проволочных участков часть поверхности трубчатого элемента;

на фигуре 5 показан вид скребка вдоль оси, представляющий множество проволочных участков;

на фигуре 6 показан вид в сечении вдоль оси части основного элемента держателя по второму варианту воплощения, который аналогичен такому же элементу, представленному на фигуре 2;

на фигуре 7 приведено схематичное изображение в виде сбоку, представляющее трубчатый элемент, элемент скребка и средство для передвижения элемента скребка вдоль трубчатого элемента.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Настоящее изобретение направлено на скребок, предназначенный для удаления отложений с внешней поверхности трубчатого элемента, такого как трубчатая кварцевая оболочка. В конкретных вариантах воплощения скребок содержит элемент скребка, предназначенный для контакта с трубчатым элементом. Такой элемент скребка может быть выполнен в форме удлиненного упругого провода, удерживаемого во внешнем кожухе так, что участки провода проходят вдоль хорд, совмещенных осевых отверстий. При этом трубчатый элемент может проходить через отверстие, выгибая наружу участки провода. Благодаря упругости участки прижимаются к поверхности трубчатого элемента, и продольное передвижение скребка приводит к очистке поверхности трубчатого элемента.

Рассмотрим вначале фигуру 1, на которой изображены четыре основных элемента описываемого скребка 9. Эти четыре элемента показаны совмещенными вдоль оси, но в разнесенном положении, для лучшего понимания устройства.

В крайнем левом положении на фигуре 1 показан внешний кожух 10, справа от которого изображен элемент 12 скребка, после которого представлена шайба 14 и пружинный кольцевой замок 16. Хотя на фигуре 1 показана только одна шайба 14 и один пружинный кольцевой замок 16, следует понимать, что для полной сборки узла требуется использовать две шайбы и два пружинных кольцевых замка.

Как лучше всего показано на фигуре 2, внешний кожух 10 имеет форму полого круглого цилиндра с внешней цилиндрической стенкой 18 и внутренней цилиндрической стенкой 20. Во внутренней цилиндрической стенке 20 сформированы две разнесенные друг от друга канавки 22 так, что в каждую из них можно установить пружинный кольцевой замок 16. Каждый пружинный кольцевой замок 16 имеет такой размер, что он упруго "защелкивается" в требуемом положении в соответствующем пазу 22. Как лучше всего показано на фигуре 1, каждый пружинный кольцевой замок 16 представляет собой разрезанный кольцевой элемент, имеющий такую форму, что его свободные концы 24 могут упруго сближаться друг с другом для уменьшения эффективного диаметра, обеспечивая возможность защелкивания в требуемом положении.

Пружинные кольцевые замки 16 разнесены друг от друга вдоль оси так, чтобы можно было установить две шайбы 14, каждая из которых расположена непосредственно рядом с одним из пружинных кольцевых замков 16 (показаны пунктирными линиями внутри кожуха 10), и также фиксируя элемент 12 скребка, установленный между шайбами 14.

Следует пояснить, что на фигуре 2 каждый из пружинных кольцевых замков 16 показан в двух положениях: как снаружи, так и внутри кожуха 10, и аналогично каждая из шайб 14 показана как снаружи, так и внутри кожуха 10. Внутренние положения для всех таких элементов представлены пунктирными линиями.

Как показано на фигуре 1, элемент 12 скребка имеет форму удлиненного упругого провода, изогнутого для формирования последовательности цельных, соединенных упругих участков 26 так, что каждая пара из соседних участков 26 соединена через изгиб 28; изгибы 28 выполнены закругленными. При таких изгибах элемент скребка представляет собой последовательность относительно прямых частей, соединенных одна за другой через закругленные части. Более точно, элемент 12 скребка в соответствии с предпочтительным вариантом воплощения сформирован путем изгиба упругого провода для формирования последовательности приблизительно треугольников с тупыми вершинами так, чтобы каждый изгиб был расположен близко, но не совпадал с местом положения изгибов, расположенных через три участка от данного изгиба в любом направлении.

Элемент 12 скребка устанавливают в выемку, сформированную кожухом 10 и двумя шайбами 14, которая на фигуре 2 обозначена номером 30.

Как показано на фигуре 5, результат изгиба удлиненного упругого провода с приданием формы, показанной на фигуре 1, состоит в том, что, по существу, все участки провода проходят в основном вдоль хорд совмещенных осевых отверстий 32, которые определяются шайбами 14.

Для теоретической иллюстрации действия устройства рассмотрим фигуру 3, на которой показан только один участок 26а провода, проходящий вдоль хорды отверстия 32. Если сравнить фигуры 3 и 4, можно видеть, что когда трубчатый элемент (показан на фигуре 4 в поперечном сечении и обозначен номером 34) занимает центральное положение внутри отверстия 32, он может занять это положение только при отклонении участка 26а провода наружу. Однако, поскольку провод является упругим, он будет стремиться остаться в положении, показанном на фигуре 3, и отклонения его наружу приведут к тому, что он будет прижиматься по направлению внутрь к внешней поверхности трубчатого элемента 34, таким образом позволяя осуществлять действие соскабливания и очистки поверхности при перемещении скребка 9 вдоль трубчатого элемента 34. При установке, по существу, всех участков провода так, что они будут прижиматься по направлению внутрь к поверхности трубчатого элемента, таким же образом будет осуществляться чрезвычайно эффективное множественное действие очистки.

Как было отмечено выше, на фигуре 5 представлено более точное изображение конфигурации скребка.

Кроме того, следует отметить, что на фигуре 1 показано значительно меньшее количество проволочных участков, чем действительно используется на практике, когда их количество приближается к 100.

В варианте воплощения, показанном на фигуре 6, левая сторона кожуха 10а изменена таким образом, что сформирован простой, проходящий по направлению внутрь фланец 36, который выполняет ту же функцию, что и левая шайба 14 (по фигуре 2).

Таким образом, можно видеть, что кожух 10, 10а с двумя шайбами или с одной шайбой (удерживаемыми на месте с помощью пружинного кольцевого замка 16) формирует проходящую по окружности выемку 30, раскрывающуюся внутрь, и два совмещенных осевых отверстия 32.

Для улучшения функции соскабливания элемента 12 скребка упругий провод может быть сформован так, что он не будет иметь круглое поперечное сечение. Предпочтительно упругий провод имеет многоугольное поперечное сечение, еще более предпочтительно, квадратное поперечное сечение.

Следует понимать, что скребок 9 должен быть установлен на средстве, предназначенном для удержания его в требуемом положении, с использованием которого он может окружать трубчатый элемент и может перемещаться вдоль оси по отношению к трубчатому элементу. Это схематично показано на фигуре 1, на которой изображена трубка 34, скребок 9, соединенный с элементом 42 каретки, которая имеет возможность продольного перемещения вдоль винта 44 с резьбой. При вращении винта 44 каретка 42 перемещается влево или вправо (в зависимости от направления вращения) и перемещает скребок 9 продольно по отношению к трубчатому элементу 34.

Хотя были изображены на прилагаемых чертежах и описаны выше два варианта воплощения настоящего изобретения, для специалистов в данной области техники будет очевидно, что могут быть выполнены его изменения и модификации без отхода от сущности настоящего изобретения, как представлено в прилагаемой формуле изобретения.