RU2744055C1 - Method for ultrasonic pipe cleaning and device for its implementation - Google Patents

Abstract

FIELD: pipe cleaning.

SUBSTANCE: group of inventions relates to methods for cleaning pipes from technological lubricants and contaminants during their production and operation in various industries. An ultrasonic action on the pipe to be cleaned, one end of which is fixed with a clamp, is produced in a contactless way using focusing ultrasonic emitters through a liquid medium. The inner surface of the pipe is washed with a slight flow of cleaning solution. The distance from the ultrasonic transducers to the surface of the pipe being cleaned ensures effective transmission of vibrations due to the focusing of the ultrasonic field using a transducer with a focusing surface. The device contains a working container, on one wall of which there are stationary focusing ultrasonic emitters, and on the other side there is a movable unit with focusing ultrasonic emitters, which is attached to the cart with the ability to move at variable speed along the guides in the longitudinal direction. Ultrasonic emitters form an ultrasonic field with an effective frequency of 22 kHz throughout the entire volume of the working vessel.

EFFECT: efficient removal of technological contaminants from the inner and outer surfaces of the pipe, eliminating labor-intensive operations.

2 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к промышленности, и может быть использовано для ультразвуковой очистки трубы от технологических смазок и загрязнений в процессе ее производства и эксплуатации.The invention relates to industry, and can be used for ultrasonic cleaning of a pipe from technological lubricants and contaminants during its production and operation.

Известен комбинированный способ очистки насосно-компрессорной трубы и устройство для его осуществления. Очистка внутренней поверхности насосно-компрессорной труб осуществляется за счет комбинированного воздействия (ультразвуковое, механическое, тепловое) на загрязнения. В связи с тем, что работа скважины не останавливается, измельченная комбинированным воздействием грязь поднимается на поверхность и удаляется из скважины потоком флюида. Комплекс ультразвуковой очистки насосно-компрессорной трубы состоит из ультразвукового генератора и скважинного ультразвукового скребка, который представляет собой преобразователь электрических колебаний в механические, помещенный в защитный кожух, соединенный с трансформатором колебаний, усиливающим амплитуду колебаний ультразвуковых излучателей (RU 2627520, МПК Е21В 37/00, опубл. 08.08.2017).Known is a combined method for cleaning a tubing and a device for its implementation. Cleaning of the inner surface of the tubing is carried out due to the combined effect (ultrasonic, mechanical, thermal) on contamination. Due to the fact that the operation of the well does not stop, the dirt crushed by the combined action rises to the surface and is removed from the well by the fluid flow. The complex of ultrasonic cleaning of the tubing consists of an ultrasonic generator and a borehole ultrasonic scraper, which is a converter of electrical vibrations into mechanical ones, placed in a protective casing, connected to an vibration transformer that amplifies the vibration amplitude of ultrasonic emitters (RU 2627520, IPC Е21В 37/00, publ. 08.08.2017).

Недостатком известного решения для общепромышленного применения является необходимость контакта излучателя (ультразвукового скребка) с поверхностью трубы.The disadvantage of the known solution for general industrial use is the need for the contact of the emitter (ultrasonic scraper) with the pipe surface.

Технический результат заключается в эффективном удалении технологических смазок и загрязнений с внутренней и наружной поверхностей трубы за счет передачи ультразвуковых колебаний на ее поверхность бесконтактным способом через жидкую среду.The technical result consists in the effective removal of technological lubricants and contaminants from the inner and outer surfaces of the pipe due to the transmission of ultrasonic vibrations to its surface in a non-contact way through a liquid medium.

Под эффективностью понимается качество очистки наружной и внутренней поверхностей трубы от волочильных смазок и других технологических загрязнений, что позволяет исключить применяющиеся трудоемкие и вредные операции промывки.Efficiency is understood as the quality of cleaning the outer and inner surfaces of the pipe from drawing lubricants and other technological contaminants, which makes it possible to exclude the labor-intensive and harmful washing operations that are used.

Сущность изобретения заключается в том, что способ ультразвуковой очистки трубы включает комплексное ультразвуковое и тепловое воздействие на поверхность трубы, извлекая отложения (технологические смазки и загрязнения) потоком жидкости. Ультразвуковое воздействие на очищаемую трубу, один конец которой закреплен зажимом или фиксатором, производят бесконтактным способом при помощи ультразвуковых излучателей фокусирующего типа через жидкую среду. Внутренняя поверхность трубы омывается незначительным потоком моющего раствора, а расстояние от ультразвуковых излучателей до поверхности очищаемой трубы установлено с учетом фокусирования ультразвукового поля на очищаемой поверхности трубы. Устройство для осуществления ультразвуковой очистки трубы содержит ванну (рабочую емкость), на одной стенке которой размещены стационарные фокусирующие ультразвуковые излучатели, а с другой стороны расположен подвижный блок с фокусирующими ультразвуковыми излучателями, который прикреплен к тележке с возможностью перемещения с переменной скоростью по направляющим в продольном направлении. Ультразвуковые излучатели формируют ультразвуковое поле с эффективной частотой 22 кГц во всем объеме рабочей емкости. The essence of the invention lies in the fact that the method of ultrasonic cleaning of a pipe includes a complex ultrasonic and thermal effect on the surface of the pipe, removing deposits (technological lubricants and contaminants) with a fluid flow. Ultrasonic action on the pipe to be cleaned, one end of which is fixed with a clamp or clamp, is produced in a non-contact way using focusing type ultrasonic emitters through a liquid medium. The inner surface of the pipe is washed by an insignificant flow of the cleaning solution, and the distance from the ultrasonic emitters to the surface of the pipe being cleaned is set taking into account the focusing of the ultrasonic field on the surface of the pipe being cleaned. The device for ultrasonic cleaning of the pipe contains a bath (working vessel), on one wall of which there are stationary focusing ultrasonic emitters, and on the other side there is a movable unit with focusing ultrasonic emitters, which is attached to the cart with the ability to move at variable speed along the guides in the longitudinal direction ... Ultrasonic emitters form an ultrasonic field with an effective frequency of 22 kHz in the entire volume of the working vessel.

Устройство для ультразвуковой очистки трубы поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена схема устройства ультразвуковой очистки трубы с применением движения жидкой среды и неподвижными излучателями, на фиг. 2 – схема устройства ультразвуковой очистки трубы с применением подвижных излучателей; в табл. 1 показаны основные результаты проведенной опытной очистки и технологические параметры.The device for ultrasonic pipe cleaning is illustrated by drawings. FIG. 1 shows a diagram of a device for ultrasonic cleaning of a pipe using the movement of a liquid medium and stationary emitters; FIG. 2 is a diagram of a device for ultrasonic pipe cleaning using movable emitters; in table. 1 shows the main results of the experimental cleaning and technological parameters.

Таблица 1Table 1

№
опыта
п/пNo.
experience
p / p Диам.
трубы, ммDiam.
pipes, mm Темпер.
раствор
°СTemper.
solution
° C Время обработ
с УЗProcessing time
with US Время заполн/ слива раствора
в баке, минTime to fill / drain the solution
in the tank, min Время ополас
вн.пов
трубы, минTime is out of control
ext.pov
pipes, min Время ополас
нар.пов
трубы, минTime is out of control
nar.pov
pipes, min Время обраб
сжаты воздух.
внутр трубы, минProcessing time
compressed air.
inside pipe, min Время обдува
сжатым воздух.
наруж.поверх.
трубы, минBlowing time
compressed air.
outdoor top
pipes, min Контр. нар.повповерх.
трубы по тканиCounter. outside on top.
pipes on fabric Контр внутр. Поверх
Трубы
По пыжуCounter int. Over
Pipes
On the wad 1
повторно one
re Ø 20,0
Ø 20,0Ø 20.0
Ø 20.0 46
5046
fifty 3 мин УЗв
+
2 мин УЗв3 min ultrasound
+
2 min ultrasound 2,5/1,5
2,5/2,02.5 / 1.5
2.5 / 2.0 2
22
2 1,5
1,51.5
1.5 1,5
1,51.5
1.5 1,0
1,01.0
1.0 грязно
чистоdirty
purely грязно
грязноdirty
dirty 22 Ø 20,0
Ø 20,0Ø 20.0
Ø 20.0 50fifty 3 мин
Уз в+УЗн3 min
Uz in + UZn 4/24/2 22 1,51.5 1,51.5 1,01.0 чистоpurely грязноdirty 33 Ø 20,0Ø 20.0 5353 3 мин
Уз в+УЗн3 min
Uz in + UZn 4/24/2 30 сек30 sec 1,01.0 1,51.5 1,51.5 чистоpurely чистоpurely 4four Ø 20,0Ø 20.0 4848 3 мин
Уз в+УЗн3 min
Uz in + UZn 3/23/2 30 сек30 sec 30 сек30 sec 1,51.5 1,51.5 чистоpurely чистоpurely 5five Ø 20,0Ø 20.0 4848 3 мин
Уз в+УЗн с девиац.3 min
Uz in + UZn with deviats. 4/24/2 30с30s 30с30s 3,03.0 2,02.0 чистоpurely чистоpurely 66 Ø 30,0 с медным покр.Ø 30.0 copper plated 4545 1,5+1,5
Уз в+УЗн с девиац.
+ 3 мин
Уз в+УЗн с девиац1.5 + 1.5
Uz in + UZn with deviats.
+ 3 min
Uz v + uzn s deviatats 1,0
1,01.0
1.0 1,0
30сек1.0
30sec 1,0
1,51.0
1.5 1,0
1,51.0
1.5 грязно
чистоdirty
purely грязно
чистоdirty
purely 77 Ø 30,0 с медным покр. Ø 30.0 copper plated 6060 6 мин
Уз в+УЗн с девиац6 minutes
Uz v + uzn s deviatats 5/25/2 30 сек30 sec 30 сек30 sec 4 four 4four чистоpurely чистоpurely

8
повторно8
re Ø 13,58
Ø 13,58 Ø 13.58
Ø 13.58 5555 30 сек
Уз в+УЗн с девиац
+1
Уз в+УЗн с девиац30 sec
Uz v + uzn s deviatats
+1
Uz v + uzn s deviatats 5/25/2 30 сек
30 сек30 sec
30 sec 30 сек
30 сек30 sec
30 sec 1,0
30сек1.0
30sec 1,0
2,01.0
2.0 грязно
чистоdirty
purely грязно
усл.чистоdirty
service clean 99 Ø 13,58
Ø 13,58 Ø 13.58
Ø 13.58 6565 1,5
Уз в+УЗн с девиац1.5
Uz v + uzn s deviatats 5/25/2 30 сек30 sec 30 сек30 sec 2,0 2.0 2,02.0 чисто
чистоpurely
purely чисто
чистоpurely
purely 10
повторноten
re Ø 14,8
Ø 14,8
Ø 14,8
Ø 14,8 Ø 14.8
Ø 14.8
Ø 14.8
Ø 14.8 6161 1,5
Уз в+УЗн с девиац
+1,5
Уз в+УЗн с девиац1.5
Uz v + uzn s deviatats
+1.5
Uz v + uzn s deviatats 5/25/2 30 сек
30 сек30 sec
30 sec 1,0
1,01.0
1.0 1,0
1,01.0
1.0 1,0
1,01.0
1.0 грязно
не пров.
«налет»
«налетdirty
not prov.
"Raid"
"Plaque не пров.
не пров.
чисто
чистоnot prov.
not prov.
purely
purely 11eleven Ø 14,8
Ø 14,8 Ø 14.8
Ø 14.8 6060 2,0
Уз в+УЗн с девиац2.0
Uz v + uzn s deviatats 4/24/2 1,01.0 2,02.0 1,01.0 1,01.0 «налет»
«налет»"Raid"
"Raid" чисто
чистоpurely
purely 12
повторно12
re Ø 9,1
Ø 9,1
Ø 9,1Ø 9.1
Ø 9.1
Ø 9.1 5757 1,5УЗв с девиац.
+1,5 УЗв с девиац.1,5UZv with deviats.
+1.5 UZv with deviacs. 4/24/2 4545 4545 2,02.0 2,02.0 «налет»
«налет»
«налет»"Raid"
"Raid"
"Raid" грязно
чисто
чистоdirty
purely
purely

Пример 1. Устройство ультразвуковой очистки трубы с применением движения жидкой среды и неподвижными излучателямиExample 1. Device for ultrasonic pipe cleaning using the movement of a liquid medium and stationary emitters

Устройство включает ванну 1 (фиг. 1), систему гидравлическую с насосом 2, жидкую среду 3, ультразвуковые излучатели 4, ультразвуковой генератор 5. Ультразвуковые излучатели 4 закреплены на стенках ванны 1, Ультразвуковой генератор 5 размещен в отдельно стоящем электрошкафу и подключен электрическими проводами к ультразвуковым излучателям 4. Для проведения работ по очистке трубы 6 ванну 1 наполняют жидкой средой 3 (моющим раствором), которая циркулирует в ванне 1 при помощи насоса и комплекта трубопроводов, составляющих гидравлическую систему 2, жестко крепящуюся к корпусу ванны 1. The device includes a bath 1 (Fig. 1), a hydraulic system with a pump 2, a liquid medium 3, ultrasonic emitters 4, an ultrasonic generator 5. Ultrasonic emitters 4 are fixed on the walls of the bath 1, The ultrasonic generator 5 is located in a free-standing electrical cabinet and is connected with electric wires to ultrasonic emitters 4. To clean the pipe 6, the bath 1 is filled with a liquid medium 3 (washing solution), which circulates in the bath 1 with the help of a pump and a set of pipelines that make up the hydraulic system 2, rigidly attached to the body of the bath 1.

Способ ультразвуковой очистки трубы 6 от технологических смазок и загрязнений с помощью заявленного устройства заключается в том, что очистку производят путем внедрения трубы 6 в жидкую среду 3 (например, в раствор технологического моющего средства), с которой контактирует активная поверхность ультразвукового излучателя 4, соединенного кабелем с ультразвуковым генератором 5. Один конец очищаемой трубы 6 закреплен зажимом или фиксатором. Ультразвуковой излучатель 4, преобразуя электрические колебания, создаваемые ультразвуковым генератором 5, в механические, передает последние в жидкую среду 3, которая передает эти колебания на поверхность трубы 6, создавая принудительную кавитацию, многократно увеличивающую эффективность удаления технологических смазок и загрязнений технологическим моющим средством. Наилучшие результаты достигаются при температуре раствора от 40 до 70 °С. Вынос продуктов очистки осуществляется продвижением жидкой среды 3 системой гидравлической с насосом 2, или движением трубы 6 в неподвижной жидкой среде 3. The method of ultrasonic cleaning of the pipe 6 from technological lubricants and contaminants using the claimed device consists in the fact that the cleaning is carried out by introducing the pipe 6 into a liquid medium 3 (for example, into a solution of a technological detergent), with which the active surface of an ultrasonic emitter 4, connected by a cable, contacts with an ultrasonic generator 5. One end of the pipe to be cleaned 6 is secured with a clamp or clamp. The ultrasonic emitter 4, converting the electrical vibrations created by the ultrasonic generator 5 into mechanical vibrations, transfers the latter to the liquid medium 3, which transmits these vibrations to the surface of the pipe 6, creating forced cavitation, which greatly increases the efficiency of removing technological lubricants and contaminants with a technological detergent. The best results are achieved at a solution temperature of 40 to 70 ° C. The removal of cleaning products is carried out by the advancement of a liquid medium 3 by a hydraulic system with a pump 2, or by the movement of a pipe 6 in a stationary liquid medium 3.

Пример 2. Устройство ультразвуковой очистки трубы с применением подвижных излучателейExample 2. Device for ultrasonic pipe cleaning using movable emitters

Устройство включает ванну 1 (фиг. 2), систему гидравлическую с насосом 2, жидкую среду 3, ультразвуковые излучатели 4, ультразвуковой генератор 5. Ультразвуковые излучатели 4 закреплены на корпусе подвижного блока, ультразвуковой генератор 5 размещен в отдельно стоящем электрошкафу и подключен электрическими проводами к ультразвуковым излучателям 4. Для проведения работ по очистке трубы 6 ванну 1 наполняют жидкой средой 3 (моющим раствором), которая циркулирует в ванне 1 при помощи насоса и комплекта трубопроводов, составляющих гидравлическую систему 2, жестко крепящуюся к корпусу ванны 1.The device includes a bath 1 (Fig. 2), a hydraulic system with a pump 2, a liquid medium 3, ultrasonic emitters 4, an ultrasonic generator 5. Ultrasonic emitters 4 are fixed on the body of the movable unit, the ultrasonic generator 5 is located in a free-standing electrical cabinet and is connected with electric wires to ultrasonic emitters 4. To clean the pipe 6, the bath 1 is filled with a liquid medium 3 (washing solution), which circulates in the bath 1 with the help of a pump and a set of pipelines that make up the hydraulic system 2, rigidly attached to the body of the bath 1.

Способ ультразвуковой очистки трубы 6 с помощью данного устройства заключается в том, что очистку производят путем внедрения трубы 6 в жидкую среду 3 (например, в раствор технологического моющего средства), с которой контактирует активная поверхность ультразвукового излучателя 4, соединенного кабелем с ультразвуковым генератором 5. Ультразвуковой излучатель 4, преобразуя электрические колебания, создаваемые ультразвуковым генератором 5, в механические, передает последние в жидкую среду 3, которая передает эти колебания на поверхность трубы 6, создавая принудительную кавитацию, многократно увеличивающую эффективность удаления технологических смазок и загрязнений технологическим моющим средством. Подвижный блок ультразвуковых излучателей 4, перемещаясь вдоль трубы 6 от начала до конца, обрабатывает ультразвуковыми колебаниями внутреннюю и наружную поверхность трубы 6. Наилучшие результаты достигаются при температуре раствора от 40 до 70 °С. Вынос продуктов очистки осуществляется продвижением жидкой среды 3 системой гидравлической с насосом 2. The method of ultrasonic cleaning of the pipe 6 using this device consists in the fact that the cleaning is carried out by introducing the pipe 6 into a liquid medium 3 (for example, into a solution of a technological detergent), with which the active surface of an ultrasonic emitter 4, connected by a cable to an ultrasonic generator 5, contacts. The ultrasonic emitter 4, converting the electrical vibrations created by the ultrasonic generator 5 into mechanical vibrations, transfers the latter to the liquid medium 3, which transmits these vibrations to the surface of the pipe 6, creating forced cavitation, which greatly increases the efficiency of removing technological lubricants and contaminants with a technological detergent. The movable unit of ultrasonic emitters 4, moving along the pipe 6 from beginning to end, processes the inner and outer surfaces of the pipe 6 with ultrasonic vibrations. The best results are achieved at a solution temperature of 40 to 70 ° C. The removal of cleaning products is carried out by the advancement of a liquid medium 3 by a hydraulic system with a pump 2.

Проведены исследования металлических труб следующих размеров: Ø 30,0 мм – 3 шт.; Ø 20,0 мм – 10шт.; Ø 14,8 мм – 10 шт.; Ø 13,58 мм – 10 шт.; Ø 9, 10 мм – 12 шт. Ультразвуковая очистка труб проводилась на опытной ультразвуковой установке очистки труб. Рабочая частота ультразвуковых излучателей составляла 22 кГц. Интенсивность ультразвука в опытной установке составляла 5 Вт/л. В качестве технических моющих средств использовались щелочные растворы концентрацией 10 % на водной основе. Основные результаты проведенной опытной очистки металлических труб с применением ультразвуковой установки с фокусирующими излучателями и технологические параметры представлены в табл. 1.Research has been carried out on metal pipes of the following dimensions: Ø 30.0 mm - 3 pcs .; Ø 20.0 mm - 10 pcs.; Ø 14.8 mm - 10 pcs.; Ø 13.58 mm - 10 pcs.; Ø 9, 10 mm - 12 pcs. Ultrasonic cleaning of pipes was carried out on an experimental ultrasonic installation for cleaning pipes. The operating frequency of the ultrasonic emitters was 22 kHz. The ultrasound intensity in the pilot plant was 5 W / L. Alkaline solutions with a concentration of 10% on a water basis were used as technical detergents. The main results of the experimental cleaning of metal pipes using an ultrasonic installation with focusing emitters and technological parameters are presented in table. one.

Результаты проведенных опытных работ показали, что при использовании заявленного способа очистка и обезжиривание внутренней и наружной поверхностей металлической трубы различных диаметров достаточно эффективна. Применяющийся в опытной установке водорастворимый моющий раствор эффективно удаляет загрязнения и обезжиривает как наружную, так и внутреннюю поверхность трубы.The results of the experimental work showed that when using the claimed method, cleaning and degreasing the inner and outer surfaces of a metal pipe of various diameters is quite effective. The water-soluble cleaning solution used in the pilot plant effectively removes dirt and degreases both the outer and inner surfaces of the pipe.

Таким образом, по сравнению с известным решением заявленное изобретение позволяет эффективно удалять технологические загрязнения с внутренней и наружной поверхностей трубы за счет передачи ультразвуковых колебаний на ее поверхность бесконтактным способом через жидкую среду.Thus, in comparison with the known solution, the claimed invention makes it possible to effectively remove technological contaminants from the inner and outer surfaces of the pipe due to the transmission of ultrasonic vibrations to its surface in a non-contact manner through a liquid medium.

Claims (2)

1. Устройство для осуществления ультразвуковой очистки трубы, содержащее рабочую емкость, по крайней мере на одной стенке которой размещены стационарные фокусирующие ультразвуковые излучатели, а с другой стороны расположен подвижный блок с фокусирующими ультразвуковыми излучателями, который прикреплен к тележке с возможностью перемещения с переменной скоростью по направляющим в продольном направлении. 1. A device for ultrasonic cleaning of a pipe, containing a working container, at least on one wall of which there are stationary focusing ultrasonic emitters, and on the other side there is a movable unit with focusing ultrasonic emitters, which is attached to the cart with the ability to move at variable speed along the guides in the longitudinal direction. 2. Способ ультразвуковой очистки трубы, включающий комплексное ультразвуковое и тепловое воздействие на внешнюю поверхность очищаемой трубы бесконтактным способом при помощи ультразвуковых излучателей через жидкую среду и отделение загрязнений, при этом внутренняя поверхность трубы омывается потоком моющего раствора при внедрении трубы в моющий раствор, отличающийся тем, что отделяют ультразвуковым воздействием загрязнения от внешней и внутренней поверхности трубы фокусирующими ультразвуковыми излучателями по п.1, расстояние от фокусирующих ультразвуковых излучателей до поверхности очищаемой трубы выбирают с учетом фокусного расстояния для передачи колебаний на трубу, одни конец которой закреплен зажимом или фиксатором, извлекают технологические смазки и загрязнения потоком жидкости. 2. A method of ultrasonic cleaning of a pipe, including a complex ultrasonic and thermal effect on the outer surface of the pipe to be cleaned in a non-contact way using ultrasonic emitters through a liquid medium and separating impurities, while the inner surface of the pipe is washed by a stream of washing solution when the pipe is introduced into the washing solution, characterized in that, which is separated by ultrasonic action of pollution from the outer and inner surfaces of the pipe by focusing ultrasonic emitters according to claim 1, the distance from the focusing ultrasonic emitters to the surface of the cleaned pipe is selected taking into account the focal length for transmitting vibrations to the pipe, one end of which is fixed with a clamp or clamp, process lubricants are removed and contamination by fluid flow.

Images