инструмент для гидродинамической очистки поверхности

Формула изобретения

1. Инструмент для гидродинамической очистки поверхности, содержащий корпус и закрепленное на нем центральное рабочее сопло для формирования струи воды, соединенное с водяным насосом, отличающийся тем, что инструмент дополнительно содержит по меньшей мере одну группу рабочих сопел, присоединенных к водяному насосу, и диаметр всех рабочих сопел выбирается в зависимости от давления, расхода воды и рассчитывается по формуле

где d - диаметр рабочего сопла, мм;

Q - расход воды, л/мин;

p - давление воды, атм.;

n - число рабочих сопел в группе в инструменте, шт.

2. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что он содержит от 2 до 4 групп дополнительных рабочих сопел, диаметр которых рассчитывается по указанной формуле, при этом давление воды рассчитывается по формуле

где d₁ - диаметр сопел первой группы, мм;

n₁ - число сопел в первой группе, шт.;

d ₂ - диаметр сопел второй группы, мм;

n₂ - число сопел во второй группе, шт.;

d_k - диаметр сопел k-й группы, мм;

n_k - число сопел в k-й группе, шт.,

а сопла в группах расположены под различными углами а относительно центральной оси инструмента и их количество в группах одинаковое или различное.

3. Инструмент по п.2, отличающийся тем, что сопла первой группы расположены под углом ₁, равным 0-45°, сопла второй группы - под углом ₂, равным 45-90°, сопла третьей группы - под углом ₃, равным 0-30°.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии очистки внутренних поверхностей трубопроводов и других поверхностей - частей судов, гидротехнических сооружений и т.п., а более точно - к инструментам для гидродинамической очистки поверхностей, используемым для очистки от загрязнений и обрастаний внутренних и наружных поверхностей трубопроводов, металлоконструкций, а также для удаления слоев краски, ослабленного бетона и т.п.

Известен способ гидродинамической подводной очистки корпусов судов, описанный в а.с. SU 1102712, кл. В 63 В 59/08. При осуществлении этого известного способа на очищаемую поверхность воздействуют струей воды под давлением, вытекающей из рабочего сопла инструмента, создавая вокруг струи затопленную полость.

Наиболее близким по технической сущности относительно заявляемого объекта является инструмент для подводной гидродинамической очистки поверхности, описанный в патенте RU 2122961, кл. В 63 В 59/08. Этот инструмент содержит корпус и закрепленные на нем рабочее сопло для формирования струи воды и устройство для компенсации ее реакции, при этом рабочее сопло и устройство сообщены с водяным насосом.

Этот известный инструмент имеет недостаточно высокую производительность и, кроме того, в нем не учитывается взаимозависимость давления, расхода воды и скорости ее истечения, что сказывается на качестве очистки поверхности и снижает кпд насоса, т.к. часть воды выбрасывается вхолостую.

Технической задачей настоящего изобретения является разработка инструмента для гидродинамической очистки, который имеет высокую производительность и эффективность в работе, благодаря учету давления, расхода воды и скорости ее истечения.

Поставленная задача решается тем, что в инструменте для гидродинамической очистки поверхностей, содержащем корпус и закрепленное на нем центральное рабочее сопло для формирования струи воды, соединенное с водяным насосом, согласно изобретению имеется дополнительно по меньшей мере одна группа рабочих сопел, подсоединенных к водяному насосу, а диаметр всех рабочих сопел выбирается в зависимости от заданного давления и расхода воды и рассчитывается по формуле

d - диаметр рабочего сопла, мм;

Q - расход воды, л/мин;

р - давление воды, атм;

n - число рабочих сопел в группе в инструменте, шт.

Наличие нескольких рабочих сопел значительно повышает производительность инструмента, а расчет диаметра рабочего сопла с учетом давления, расхода воды и скорости ее истечения повышает эффективность работы инструмента и кпд насоса.

Также, согласно изобретению, инструмент содержит от 2 до 4 групп дополнительных рабочих сопел, диаметр которых рассчитывается по указанной формуле, при этом давление воды рассчитывается по формуле

d₁ - диаметр сопел первой группы, мм;

n₁ - число сопел в этой группе, шт.;

d₂ - диаметр сопел второй группы, мм;

n₂ - число сопел во второй группе, шт.;

d_k - диаметр сопел k-й группы, шт.;

n_k - число сопел в этой группе, шт.,

а сопла в группах расположены под различными углами относительно центральной оси инструмента и их количество в группах одинаковое или различное.

Также согласно изобретению сопла первой группы расположены под углом ₁, равным от 0° до 45°, сопла второй группы - под углом ₂, равным от 45° до 90°, сопла третьей группы - под углом ₃, равным от 0° до 30°.

В дальнейшем изобретение будет подробно раскрыто в описании со ссылкой на прилагаемый чертеж, на котором схематично изображен предлагаемый инструмент, частично в разрезе.

Предлагаемый инструмент содержит полый корпус 1, имеющий резьбовые отверстия, в которые ввинчены несколько групп рабочих сопел 2, соединенных с насосом для подачи воды (на чертеже не показан). Диаметр "d" каждого рабочего сопла выбирается в зависимости от давления воды "р", атм, расхода воды "Q", л/мин, и скорости ее истечения. При использовании в инструменте одной группы «А» сопел 2 диаметр "d " рассчитывается по формуле (1).

При использовании в инструменте от двух до четырех групп «Б» и «В» рабочих сопел разного диаметра давление при этом рассчитывается по формуле (2).

Сопла 2 в первой группе «А» расположены под углом ₁ относительно центральной оси инструмента и этот угол лежит в пределах от 0° до 45°, сопла 2 второй группы «Б» расположены под углом ₂ и этот угол лежит в пределах от 45° до 90°, а рабочее сопло 2 третьей группы «В» расположено под углом ₃ и этот угол лежит в пределах от 0° до 30°. Нерабочие отверстия закрываются заглушками 3. Рабочая жидкость подается от насоса через резьбовой штуцер 4 в направлении, на чертеже условно показанном стрелкой "Г".

Рабочие сопла 2 первой «А» и второй «Б» группы осуществляют удаление (смывание) отложений с очищаемой поверхности, а сопла 2 третьей группы «В» продвигают отмытые отложения назад и за счет реактивной силы продвигают инструмент вперед.

Ниже приводятся конкретные примеры расчета диаметра сопел и давления воды при работе с различными группами рабочих сопел в инструменте.

Пример 1.

Инструмент содержит одну группу с шестью рабочими соплами 2, при этом давление воды р равно 250 атм, расход воды Q (производительность насоса) составляет 150 л/мин. Диаметр d каждого рабочего сопла рассчитывается по указанной выше формуле (1) и составляет 1,58 мм.

Пример 2.

Инструмент содержит одну группу с двумя рабочими соплами 2, при этом давление воды р равно 120 атм, расход воды Q (производительность насоса) составляет 80 л/мин. Диаметр d каждого рабочего сопла рассчитывается по указанной выше формуле (1) и составляет 2,4 мм.

Пример 3.

Инструмент содержит две группы рабочих сопел 2 - одна группа из трех сопел диаметром 2 мм, другая - из двух сопел диаметром 1,5 мм.

Давление воды рассчитывается по указанной выше формуле (2) и составляет 206 атм.

Пример 4.

Инструмент содержит три группы рабочих сопел 2 - первая группа из трех сопел диаметром 1,5 мм, вторая - из пяти сопел диаметром 1,2 мм, третья - из четырех сопел диаметром 1,8 мм.

Давление воды, рассчитанное по указанной выше формуле (2), составляет 127 атм.

Работает инструмент следующим образом.

Вода от насоса под давлением подается через штуцер 4 в полый корпус 1, а затем через рабочие сопла 2 под давлением выбрасывается наружу, осуществляя очистку поверхности, причем сопла первой и второй группы удаляют (смывают) отложения с поверхности, а сопла третьей группы продвигают эти смытые отложения назад, а сам инструмент - вперед.