Результат интеллектуальной деятельности: СКРЕБОК ТРУБОПРОВОДА, РАСПРЕДЕЛЯЮЩИЙ ВЕЩЕСТВА, ЗАМЕДЛЯЮЩИЕ ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ

Область изобретения

Настоящее изобретение представляет собой скребок трубопровода, продвигаемый по трубопроводу потоком сжатого газа и обеспечивающий улучшенное распределение обрабатывающих жидкостей, таких как замедлители, содержащихся в нижних частях трубопровода.

Предшествующий уровень техники

Настоящее изобретение представляет собой скребок трубопровода, который обеспечивает способ нанесения обрабатывающей жидкости, такой как замедлитель, внутри трубопровода на специальные продольные области, расположенные вдоль внутренней стенки трубопровода и, в частности, на верхнюю внутреннюю часть внутренней стенки трубопровода.

Трубопроводы, в частности те, которые сконструированы для перемещения большого объема сжатого газа, обычно изготавливаются из металла, и, как правило, из стали. Сталь является предпочтительным металлом для конструкции трубопроводов благодаря свойственной ей прочности, работоспособности и экономичности. Однако сталь подвержена коррозии вследствие окисления или реакции с газами или жидкостями, такими как вода, которые обычно встречаются при прохождении больших объемов газа через трубопровод. Для противостояния коррозии стандартный метод, применяемый многими операторами трубопроводов, должен обеспечивать периодическое распределение замедляющей жидкости внутри трубопровода. Жидкость может продвигаться потоком газа через трубопровод или более часто, при помощи скребков трубопровода, помещенных в трубопровод, которые продвигаются потоком газа, скребки служат для обеспечения движущегося плунжера внутри трубопровода, который стремится вытеснить жидкость в трубопроводе, находящуюся перед ним, и таким образом продвигает жидкость по всей длине трубопровода.

Один из способов нанесения обрабатывающей жидкости на внутреннюю поверхность трубопровода называется «группировкой», в нем обрабатывающая жидкость захватывается между двумя скребками трубопровода, которые движутся последовательно через трубопровод с жидкостью между ними. Несмотря на то, что этот способ имеет широкое распространение и использование, он не гарантирует, что верхний квадрант внутренней поверхности трубопровода в достаточной мере покрывается или подвергается воздействию обрабатывающей жидкости.

Второй способ обработки внутренней цилиндрической поверхности трубопровода называется «способ впрыскивания». В этом способе обрабатывающая жидкость впрыскивается непосредственно в трубопровод и продвигается потоком газа, несущим жидкость по всей длине трубопровода. Этот способ дорогостоящий и, как правило, требует, чтобы обрабатывающие жидкости более или менее постоянно впрыскивались в трубопровод. В этом способе нет непосредственного нанесения жидкостей на внутреннюю стенку, если жидкость просто остается на дне внутренней поверхности трубопровода при ее движении вдоль трубопровода.

Для решения этих проблем скребок трубопровода настоящего изобретения обеспечивает способ доставки жидкости, находящейся в нижней части трубопровода, к внутреннему верхнему квадранту трубопровода по мере продвижения скребка потоком газа вдоль трубопровода.

Информацию о предшествующем уровне техники, относящимся к скребкам трубопроводов можно найти в следующих ранее выданных в США патентах и публикациях патентных заявок США.

Краткое содержание изобретения

Описанное здесь изобретение представляет собой скребок трубопровода, который продвигается во внутренней части трубопровода потоком сжатого газа и который обеспечивает улучшенное распределение очистительной жидкости, такой как замедляющая жидкость, содержащаяся в нижней части трубопровода. Скребок трубопровода имеет продольный корпус скребка, имеющий передний конец и задний конец. К корпусу скребка крепятся передний и задний централизаторы, при помощи которых он поддерживается по центру в трубопроводе, и при помощи которых он продвигается потоком газа через трубопровод. Эти централизаторы предпочтительно имеют форму эластичных колпачков или дисков, каждый из которых имеет внешнюю окружную поверхность, которая близко соответствует внутренней окружной поверхности трубопровода.

Через корпус скребка оборудован обходной проход, который соединяется с внутренним задним концом трубопровода. Отдельный сифонный проход соединяется с нижним участком внутренней поверхности трубопровода и предпочтительно располагается рядом с передним концом корпуса скребка.

Трубка Вентури поддерживается корпусом скребка и соединяется с сифонным проходом и с обходным проходом. Поток газа через обходной проход служит для продвижения жидкости через сифонный проход и, применяя эффект Бернулли, жидкость из сифонного прохода выпускается на верхнюю часть или верхние части внутренней поверхности стенки трубопровода. Таким образом, по мере движения скребка трубопровода внутри трубопровода жидкость движется под действием закона Бернулли для распыления на верхнюю внутреннюю часть трубопровода.

Способ доставки жидкости, находящейся в нижней части газового трубопровода, к внутренней верхней поверхности трубопровода включает этапы прохождения скребка, имеющего внутри трубку Вентури, которая активизируется давлением газа, поступившим с участка заднего конца скребка, сифонирования жидкости из нижней внутренней части трубопровода при помощи трубки Вентури и доставки сифонной жидкости к верхней внутренней поверхности трубопровода.

Лучшее и более полное понимание изобретения будет получено из следующего описания предпочтительных воплощений, и формулы изобретения, приведенных со ссылками на сопровождающие чертежи.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 изображает вертикальный вид в поперечном сечении скребка трубопровода согласно настоящему изобретению, имеющего первый резервуар для жидкости внутри корпуса скребка и второй, передний резервуар на части носового обтекателя скребка в целях, которые будут подробно описаны позже.

Фиг.2 - вертикальный вид поперечного сечения скребка трубопровода, показанного на фиг.1, но в воплощении, в котором применен только один резервуар в корпусе.

Фиг.3 - поперечный разрез по линии 3-3 на фиг.1 через часть заднего колпачка скребка трубопровода, показывающий проход для обходного потока газа, входящего в задний конец корпуса скребка.

Фиг.4 - вертикальный поперечный разрез по линии 4-4 на фиг.1, показывающий среднее сечение корпуса скребка трубопровода.

Фиг.5 - вертикальный поперечный разрез, взятый по линии 5-5 на фиг.1, показывающий поперечное сечение части носового обтекателя и область, которая образует передний резервуар.

Фиг.5 - второстепенный канал, который проводит жидкость из переднего резервуара для выброса распыляющей форсункой.

Фиг.6 - вертикальный вид спереди скребка трубопровода по линии 6-6 на фиг.1, показывающий носовой обтекатель и распыляющую форсунку в этом носовом обтекателе, через которую жидкость выбрасывается обходным потоком газа.

Подробное описание предпочтительного воплощения

Понятно, что изобретение, представленное здесь, не ограничивается деталями конструкции и расположением частей, проиллюстрированных на прилагаемых чертежах. Изобретение может принимать другие воплощения, и применяться и изготавливаться разными способами. Фразеология и терминология, используется здесь для описания, а не для ограничения.

Первое воплощение, которое будет описано, это самое простое из двух проиллюстрированных воплощений - т.е. то, в котором используется только один корпусной жидкостный резервуар, и оно показано в вертикальном поперечном сечении на фиг.2. Поперечные сечения, показанные на фиг.3, 4, 6, применимы к воплощению на фиг.2. Скребок трубопровода, показанный на фиг.2, включает продольный цилиндрический корпус 10, который предпочтительно изготовлен из твердого металла, как, например, у металлической трубы. Корпус 10 имеет задний конец 12 и передний конец 14. От заднего конца 12 радиально проходит задний фланец 16, и идентичный ему передний фланец 18 проходит от внешней цилиндрической поверхности корпуса 10 вблизи от переднего конца 14. На заднем конце 12 корпуса скребка расположен задний колпак 20, и таким же образом расположенный рядом с передним концом корпуса 14 передний колпак 22. Колпаки 20 и 22 предпочтительно изготовлены из эластомерных материалов, таких как упругий пластик или резина. В качестве материала для колпаков скребков трубопровода обычно используют уретан. Задний колпак 20 имеет окружной паз 24 в форме кольца на задней поверхности, который обеспечивает гибкий окружной участок кромки 26. Колпак 20 имеет такое строение, что сила газового потока, проходящего через трубопровод, толкающая задний конец колпака будет стремиться расширять окружной участок кромки 26 в уплотненное зацепление с внутренней цилиндрической поверхностью трубопровода (не показано), так что скребок продвигается потоком жидкости через трубопровод.

Между задним колпаком 20 и задним фланцем 16 расположен задний радиальный диск 28, который также предпочтительно изготавливается из эластомерного материала. Диск 28 имеет внешнюю окружную кромку 30, которая зацепляется с внутренней стенкой трубопровода и выполняет скребковое действие для продвижения любой жидкости в трубопроводе вместе со скребком, по мере его продвижения вдоль трубопровода газовым потоком.

Задний колпак 20 имеет толстую внутреннюю часть корпуса 32, имеющую сформированный в ней задний впускной проход 34, который связан на одном конце с внутренней поверхностью корпуса скребка 10 и на впускном конце 36 с нижней частью внутренней поверхности трубопровода (не показано), в котором движется скребок. Функцией впускного прохода 34 является возможность прохождения газа через него и несения с газом любой жидкости, захваченной потоком газа из нижнего участка внутренней поверхности трубопровода.

Передний колпак 22 имеет конструкцию, одинаковую с задним колпаком 20, и имеет паз 38 в форме кольца, который обеспечивает окружной участок передней кромки 40 колпака, который расширяется наружу силой газового потока для зацепления с внутренней поверхностью трубопровода, в котором продвигается скребок, так, что скребок движется через трубопровод. Более того, спереди и рядом с передним колпаком 22 расположен передний радиальный диск 42, который имеет окружную периферическую кромку 44, которая зацепляется с внутренней стенкой трубопровода. Диск 42 служит для продвижения жидкости впереди скребка трубопровода, по мере его продвижения вдоль трубопровода.

Впереди корпуса скребка 10 закреплен носовой обтекатель 46, который предпочтительно изготовлен из эластомерного материала и имеет центральную часть 48 уменьшенного диаметра, помещенную в передний конец 14 корпуса скребка 10, при помощи чего носовой обтекатель крепится к корпусу скребка. Радиально расширяющийся участок носового обтекателя служит для захвата и удержания на месте радиального диска 42.

В носовом обтекателе образован сифонный проход 50, имеющий впускной конец 52, связанный с нижним внутренним участком трубопровода (не показано), в котором движется скребок.

Противоположный конец 54 сифонного прохода 50 является выпускным концом, который связан с отверстием форсунки 56, оборудованной в носовом обтекателе.

В носовом обтекателе 46 образован обходной проход 58, имеющий передний участок 58А, который окружает сифонный проход 50. Такое расположение обеспечивает выход кольцевого прохода 60 газа на внешнем конце 54 сифонного прохода 50.

Так как скребок трубопровода, описываемый до сих пор, является симметричным относительно оси корпуса скребка 10 и так как важно, чтобы жидкость, доставляемая скребком трубопровода, была сориентирована в направлении вверх для удара по верхнему квадранту внутренней поверхности окружной стенки трубопровода, важно, чтобы отверстие форсунки 56 было сориентировано вверх. В этих целях к корпусу 10 скребка прикреплен противовес 62, который предпочтительно изготовлен из металла или является достаточно тяжелым, чтобы корпус скребка не вращался по мере продвижения по трубопроводу, а поддерживал осевую ориентацию относительно силы гравитации для осевого направления отверстия форсунки 56 в наклоненной вверх ориентации.

Далее будет описан способ работы скребков, показанных на фиг.2, 3, 4 и 6. Когда скребок трубопровода расположен в трубопроводе, в котором имеется обрабатывающая жидкость, такая как противокоррозионная или против ржавчины, скребок продвигается потоком газа через трубопровод. По мере продвижения по трубопроводу скребок, а в особенности радиальные диски 28 и 42, имеют такую конструкцию, чтобы передвигать жидкость вперед перед скребком, так что жидкость проносится от одной области внутри трубопровода до другой. Когда скребок движется по трубопроводу и толкает жидкость впереди него, некоторое количество сжатого газа от заднего конца скребка трубопровода проходит через задний вход 34, через внутреннюю поверхность 64 корпуса 10 скребка и выходит через обходной проход 58 и 58А. Этот газовый поток окружает сифонный проход 50 и ведет жидкость из нижнего внутреннего участка трубопровода на входной конец 52 сифонного прохода 50. Это является применением того, что обычно называют принципом Бернулли. Принцип Бернулли устанавливает отношение между внутренним давлением жидкости и скоростью жидкости, обычная формулировка закона сохранения энергии, которая имеет, в результате, применение пониженного давления на внешнем конце 54 сифонного прохода 50, таким образом проводя жидкость через сифонный проход и выброса ее с газом, выходящим наружу через кольцевой выход 60 газового прохода, так что формируются жидкостные брызги, которые выбрасываются из отверстия форсунки 56, покрывая верхний внутренний сегмент внутренней цилиндрической стенки трубопровода (не показано).

Вход 36 заднего прохода 34 предпочтительно расположен, как показано на фиг.2 и 3, близко ко дну внутренней поверхности трубопровода, через который движется скребок, так что любая жидкость внутри трубопровода, позади заднего колпака 20, стремится быть подхваченной газовым потоком. Эта жидкость собирается во внутренней части 64 корпуса 10, так что внутренняя поверхность корпуса образует резервуар 66, который содержит внутри жидкость. Резервуар 66 выполняет функцию источника жидкости, которая доступна в случае, если скребок трубопровода проходит область, в которой по каким-то причинам отсутствует жидкость. Таким образом оборудование внутреннего резервуара внутри корпуса скребка трубопровода помогает обеспечить более последовательную и равномерную доставку очистительной жидкости к верхнему внутреннему участку внутренней стенки трубопровода.

Фиг.1 соответствует поперечным сечениям, показанным на фиг.3-6 и изображает альтернативное воплощение изобретения, в котором такие же эквивалентные элементы имеют такие же позиции, как и на фиг.2, устройство, показанное на фиг.1, такое же как устройство, показанное на фиг.2, во всех аспектах, кроме того, что воплощение с фиг.1 использует, в дополнение к первому резервуару 66, в пределах корпуса 10, второй резервуар 68, который образован во внутренней части носового обтекателя 46А. Носовой обтекатель 46А практически идентичен носовому обтекателю 46 с фиг.2, за исключением образования второй области резервуара 68. Более того, сифонный проход 50 включает сифонную трубку 70, которая имеет открытый нижний конец 72, соединенный со вторым резервуаром 63, образованным в носовом обтекателе.

Дополнительным элементом на фиг.1 по сравнению с фиг.2 является впускная трубка 74, расположенная внутри второго резервуара 68. Впускная трубка 74 имеет открытый конец 76 (фиг.5), который проходит через внешнюю окружную стенку носового обтекателя, которая образует второй резервуар 68, и выходной конец 78, соединенный со вторым резервуаром 68.

Скребки, показанные на фиг.1-6, работают следующим образом.

Скребок, распределяющий жидкость, с фиг.1 по сравнению со скребком с фиг.2, работает практически также, кроме того, что жидкость, которая должна быть доставлена к внутренней поверхности трубопровода, через который продвигается скребок трубопровода, главным образом поступает из второго резервуара 68 под действием эффекта Бернулли, потоком газа через переднюю часть 58А обходного прохода 58 и выходящего через кольцевой газовый проход 60, ведущего жидкость из второго резервуара 68. Жидкость поступает во второй резервуар 68 накоплением жидкости перед передним радиальным диском 42. Так как жидкость выходит из второго резервуара 66 под действием эффекта Бернулли, в резервуаре создается пониженное давление, которое поднимает жидкость вверх через жидкостный вход 74 (фиг.5).

Преимуществом воплощения с фиг.1 по сравнению с воплощением с фиг.2 является то, что в скребок добавляется второй резервуар, так что если в трубопроводе встречаются области, в которых нет остатков обрабатывающей жидкости, оставшихся в нижней части трубопровода, существует большая вероятность, что внутренняя поверхность трубопровода будет покрываться брызгами защитной жидкости, взятой либо из первого резервуара 66, либо из второго резервуара 68.

Здесь описано и показано изобретение, имеющее только один сифонный распылитель, однако просто увидеть, что при желании на носовом обтекателе может быть оборудовано более одного такого сифонного распылителя.

Здесь было описано изобретение, в котором скребок управляется самостоятельно в трубопроводе (как в воплощении с фиг.1, так и с фиг.2). Другой способ работы скребка трубопровода, описанный здесь, предлагает движение скребка в связке со вторым, следующим за ним, скребком трубопровода, так что второй скребок трубопровода функционирует в той или иной степени как поршень, нагнетающий жидкость из внутренней части трубопровода в скребок, распределяющий жидкость, для улучшенной доставки жидкости к внутренней стенке трубопровода.

Важные особенности этого изобретения включают в себя обеспечение способа впрыскивания в форме скребка трубопровода, который может быть помещен в трубопровод, и который продвигается давлением газа, так что обходной поток создает сифонное действие, забирающее жидкость, находящуюся в нижней части трубопровода, и выбрасывающее жидкость через распыляющую форсунку, направленную на верхнюю область внутренней стенки трубопровода. Когда скребок трубопровода настоящего изобретения используется как передний элемент в процессе двух сгруппированных скребков, может быть достигнуто улучшенное действие. Более того, форсунка скребка трубопровода настоящего изобретения может быть расположена в любой позиции в передней части скребка и может быть использовано множество форсунок, так что может быть достигнуто полное покрывающее нанесение в 360° защищающей жидкости на внутреннюю цилиндрическую стенку трубопровода.

Несмотря на то, что изобретение было описано с определенной степенью конкретности, очевидно, что могут быть произведены многие изменения в деталях конструкции и расположении компонентов, не выходя за рамки и сущность этого открытия. Ясно, что изобретение не ограничено воплощениями, приведенными здесь выше в качестве примера, оно должно ограничиваться только рамками прилагаемой формулы изобретения, включая полный список равноценностей, свойственных каждому из элементов.