Пристрій для перекриття відводу трубопроводу

1. Пристрій для перекриття відводу трубопроводу, що включає знімну головку, на штоці якої між упорним кільцем і натискною втулкою розташовані ущільнювальні елементи, механізм подовжньої подачі знімної головки, жорстко з'єднаний з фланцем засувки відводу, і у траверсі якого шарнірно закріплена його ходова штанга, а також механізм фіксації знімної головки, що розташований концетрично щодо ходової штанги механізму подовжньої подачі, при цьому шток і натискна втулка знімної головки з'єднані вузлом з диференціальною різьбою, а шток знімної головки і ходова штанга механізму подовжньої подачі з'єднані різьбою протилежного диференціальній різьбі напрямку, який відрізняється тим, що на штоці знімної головки установлений розсувний конусний фіксатор, спряжений своїми поверхнями по діаметру малої основи з опорними поверхнями упора штока, а по діаметру великої основи - з торцевою поверхнею упорного кільця у його зовнішнього діаметра, причому механізм фіксації і вузол з диференціальною різьбою знімної головки сполучені подовжньознімним багатогранним з'єднанням. 2. Пристрій для перекриття відводу трубопроводу за п. 1, який відрізняється тим, що розсувний конусний фіксатор виконаний у вигляді набору якірних пластин за формою подовжніх сегментів порожнистого зрізаного конуса, обладнаних по діаметру меншої основи потовщеннями, які у поперечному перерізі виконані за формою кола, спряженого з торцевою та циліндричною поверхнями упора знімної головки, причому на зовнішній поверхні потовщень якірних пластин виконаний кільцевий паз, у якому встановлене пружне кільце. Корисна модель відноситься до області трубопровідного транспорту, переважно рідин, і призначена для тимчасового перекриття відводів малого діаметра (Ду80...200) від діючого магістрального трубопроводу при аварійно-відбудовних та ремонтних роботах. У трубопровідному транспорті відомі різні конструкції для перекриття як магістральних трубопроводів, так і відводів від них. Одна з таких конструкцій, що призначена для перекриття відводу, має перехідну камеру, жорстко закріплену на фланці засувки відводу трубопровода. У середині камери встановлена знімна головка, котра з'єднана зі штоком механізму подачі її уздовж осі відводу. На знімній головці закріплений механізм фіксації її у вигляді дискового замка. Останній являє собою розташований у кільцевій канавці диска фіксатор у вигляді пружинного розрізного кільця. Зовнішня поверхня цього кільця, що прилягає до стінки відводу, як і протилежна ій внутрішня поверхня, виконані конічними. При цьому конусність цих поверхонь така, що зовнішня поверхня у місці спряження з торцевою поверхнею кільця утворюють з боку перехідної камери гостру кромку. А протилежна внутрішня поверхня кільця утворена біч ними поверхнями двох конусів, спряжених бічними поверхнями. Причому на поверхні кільцевої канавки диска напроти внутрішньої поверхні пружного розрізного кільця також виконаний конічний поясок, що розширюється убік трубопроводу, маючи можливість прилягати до внутрішньої поверхні кільця. Таким чином, фіксатор, контактуючи з внутрішньою поверхнею кільцевої канавки диска по лінії спряження конічних поясків власної внутрішньої поверхні, при русі знімної головки у напрямку від трубопроводу має можливість повороту відносно зазначеної лінії спряження і водночас врізання своєю гострою кромкою у стінку відводу. Див. „Устройство для перекрытия отвода трубопровода», а.с. СССР №1605079, МКИ F16L 55/10 1990 р.. Функціонально описаний пристрій призначений для виконання двох операцій, що здійснюються сумісно або окремо одна від одної. Він дозволяє при установці різального інструменту виконувати врізання відводу у діючий трубопровід за допомогою заглушки. А при заміні різального інструменту головкою дозволяє виконувати перекриття відводу. Але фіксація знімної головки дисковим замком здійснюється у цьому пристрої шляхом ео 4173 довільного нерегульованого врізання гострої кромки фіксатора у внутрішню стінку відводу при русі головки у напрямку від трубопроводу. Внаслідок цього вивести із порожнини відводу дисковий замок фіксації практично неможливо. Саме це є причиною, що на фланці відводу, перекритого з використанням такого пристрою, в остаточному підсумку ставлять заглушку. Таким чином, за допомогою цього пристрою через неможливість видалити замок із відводу не забезпечується його тимчасове перекриття. Відомо також «Устройство для наращивания наружной трубы», а.с. СССР №7480078, кл. F16L 55/18 - 1980р.. Оскільки нарощуванню труби за технологією передує її перекриття, цей пристрій прийнятий за прототип як найближчий за технічною сутністю. Пристрій монтується на нерухомій траверсі, котра жорстко з'єднана із зовнішньою трубою. Він має також знімну головку, механізм подачі її уздовж осі труби і механізм фіксації головки у трубі. Знімна головка (в оригіналі - заглушка) складається з осі та встановлених на ній втулок, останні спряжені одна з одною по конічній поверхні. При цьому зовнішня втулка виконана подовжньо-розрізною і вміщена у гумовий ущільнювальний циліндр. Внутрішня втулка має кільцевий бурт, що утворює з перехідним елементом головки нарізну пару. Механізм подачі головки включає рухому траверсу у вигляді фланця з патрубком. Ця траверса за допомогою направляючих штанг, в яких уздовж осі труби виконані на однаковій відстані фіксуючі отвори, сполучена з нерухомою траверсою. Крім того, у патрубці фланця рухомої траверси установлена нарізна втулка з рукоятками для повороту її вручну. Через отвір нарізної втулки проходить шток механізму фіксації, котрий рознімно сполучений з перехідним елементом знімної головки. Шток і нарізна втулка у свою чергу з'єднані один з одним за допомогою штифта. Пристрій має також ще ручну траверсу та низку інших конструктивних елементів, обумовлених специфікою його призначення. За цієї обставини вони в подальшому не розглядаються. Описаний пристрій сповна відповідає вимогам застосування його в польових умовах, але використання його обмежене областю газових мереж. Тиск у газових мережах значно нижчий, ніж у трубопроводах для транспортування рідин - нафти та нафтопродуктів, а також у їх відводах. Ця обставина практично унеможливлює використання відомого пристрою для перекриття відводів від магістральних трубопроводів для рідин, тому що конструктивне виконання знімної головки не забезпечує надійну фіксацію її у трубі відводу. У цій конструкції фіксація головки здійснюється за рахунок сил тертя при притисканні ущільнювального циліндра до внутрішньої поверхні труби відводу, а елементи, що забезпечили б фіксацію головки після відокремлення її від пристрою завдяки механічній взаємодії зі стінками труби, не передбачені. Крім цього, при такому конструктивному виконанні відомий пристрій має значні радіальні розміри. При перекриванні відводів малого діаметра надзвичайно важливо, щоб застосовані при цьому пристрої не виходили за радіальні габарити фланцевого з'єднання. Це помітно скорочує обсяг і спрощує виконання аварійно-ремонтних робіт. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення конструкції пристрою для перекриття відводу трубопроводу шляхом зміни форми виконання її відомих елементів і їхніх взаємозв'язків, введення нових конструктивних елементів, що дозволить забезпечити надійну фіксацію головки пристрою у відводі трубопроводу. Поставлена задача вирішена тим, що у відомому пристрої для перекриття відводу трубопроводу, що включає знімну головку, на штоці якої між упорним кільцем і натискною втулкою розташовані ущільнювальні елементи, механізм подовжньої подачі знімної головки, жорстко з'єднаний з фланцем засувки відводу, і у траверсі якого шарнірне закріплена його ходова штанга, а також механізм фіксації знімної головки, що розташований концентричне щодо ходової штанги механізму подовжньої подачі, при цьому шток і натискна втулка знімної головки з'єднані вузлом з диференціальною різьбою, а шток знімної головки і ходова штанга механізму подовжньої подачі з'єднані різьбою протилежного диференціальній різьбі напрямку, згідно с корисною моделлю, на штоці знімної головки установлений розсувний конусний фіксатор, спряжений своїми поверхнями по діаметру малої основи з опорними поверхнями упора штока, а по діаметру великої основи з торцевою поверхнею упорного кільця у його зовнішнього діаметра, причому механізм фіксації і вузол з диференціальною різьбою знімної головки сполучені подовжньо-знімним багатогранним з'єднанням. При цьому розсувний конусний фіксатор виконаний у вигляді набору якірних пластин за формою подовжніх сегментів порожнього зрізаного конуса, обладнаних по діаметру меншої основи потовщеннями, які у поперечному перерізі виконані за формою кола та спряжені з торцевою і циліндричною поверхнями упора знімної головки, причому на зовнішній поверхні потовщень якірних пластин виконаний кільцевий паз, у якому встановлене пружне кільце. У розсувному конусному фіксаторі, виконаному у вигляді скріпленого пружним кільцем набору якірних елементів зазначеної форми, створені необхідні умови для пружного переміщення вільних кінців якірних елементів переважно у радіальному напрямку. При цьому наявність потовщень якірних елементів зазначеної форми по колу циліндричної опорної поверхні упору штока забезпечує оптимальне розміщення спільної канавки для установки пружного кільця. Водночас при спряженні з опорними поверхнями упору штока та дії на останній осьової сили завдяки такій формі потовщень їх подовжні переміщення при найменших механічних втратах трансформуються у радіальне переміщення вільних кінців якірних елементів. З урахуванням того, що якірні елементи розсувного конусного фіксатора спряжені з торцевою поверхнею упорного кільця головки по його зовнішньому діаметру, їхнє радіальне переміщення забезпечує механічну дію на внутрішню поверхню труби відводу аж до врізання своєю гострою кромкою в стінку труби. Це забезпечує високу надійність фіксації знімної головки у відводі трубопроводу. Для передачі на шток знімної головки необхідної по 4173 довжньої сили використані переваги відомого сполучення з диференціальною різьбою. При обмеженому крутильному моменті у таких сполученнях стягування відбувається з великою силою, що забезпечує потужне врізання кромки фіксатора в стінку труби відводу. Дуже важливо, що таке сполучення забезпечує точне регулювання осьового положення стягнених деталей. З урахуванням цих обставин нажимна втулка знімної головки та хвостовик її штока виконують у пристрої функцію болтів, а гайка з диференціальною різьбою подовжньо-знімно (аналогічно торцевому гайковому ключу) сполучається з обоймою механізму фіксації. Завдяки цьому суттєво спрощується операція з'єднання або роз'єднання знімної головки з механізмом фіксації. Застосування із зазначеною метою сполучення з диференціальною різьбою обумовило необхідність використати для з'єднання штока знімної головки і ходової штанги механізму подачі різьби, напрямок якої протилежний напрямку диференціальної нарізки. Сутність корисної моделі пояснюється на кресленнях: Фіг.1 - загальний вигляд пристрою для перекриття трубопроводу у вихідному положенні; Фіг.2 - загальний вигляд пристрою, коли його знімна головка введена у відвід трубопроводу, що буде перекритий; Фіг.З - подовжній переріз знімної головки пристрою; Фіг.4 - поперечний переріз якірних пластин знімної головки пристрою. Пристрій для перекриття відводу трубопровода включає три основних вузли: знімної головки 1, механізму подовжньої подачі 2 знімної головки і механізму фіксації 3 знімної головки у відводі трубопроводу (фіг. 1, 2). Знімна головка 1 (фіг.З) включає в себе шток 4, обладнаний упором 5 у вигляді болта, та хвостовик 6. На штоці 4 послідовно від його хвостовика 6 установлені натискна втулка 7, ущільнювальні елементи 8, упорне кільце 9 та розсувний конусний фіксатор 10. Останній являє собою набір якірних пластин 11 (фіг.4), кожна з яких виконана за формою подовжнього сегмента порожнього зрізаного конуса і обладнана по колу меншої основи потовщенням 12 (фіг.З). У поперечному перерізі потовщення 12 виконані за формою кола та розміщені на опорній поверхні упора 5 штока 4, а в їхньому тілі ззовні виконана спільна кільцева канавка 13, в якій установлено пружне кільце 14. Розсувний конусний фіксатор 10 на діаметрі більшої основи конуса обладнаний гострою кромкою 15. Сформований у такий спосіб розсувний фіксатор 10, розміщений на штоці 4 (фіг.З) так, що він спряжений своїми поверхнями на діаметрі більшої основи з торцевою поверхнею упорного кільця 9 по його зовнішньому діаметру, а на діаметрі меншої основи - з опорними поверхнями упору 5 штока 4. Зазначеними опорними поверхнями упору 5 є внутрішня торцева поверхня головки болта та його циліндрична гладка поверхня. Хвостова частина натискної втулки 7 та хвостовик б штока 4 обладнані зовнішніми різьбовими поясками з різьбою одного напрямку , але різної відстані. Цим самим натискна втулка 7 та хвостовик 6 виконують функцію вузла з'єднання з дифе 6 ренціальною різьбою. У цьому з'єднанні гайка 16 оснащена двома внутрішніми різьбовими поясками, різьба яких попарно відповідає параметрам різьбі зовнішніх різьбових поясків натискної втулки 7 та хвостовика 6 штока 4. Частина зовнішньої поверхні гайки 16 виконана багатогранною „ під ключ". Крім цього, хвостовик 6 штока 4 обладнаний внутрішнім різьбовим гніздом 17, напрямок різьби в якому протилежний напрямку диференціальної різьби. За допомогою гнізда 17 шток 4 знімної головки 1 сполучений з ходовою штангою 18 (фіг.1, 2) механізму подовжньої подачі 2. Іншим своїм кінцем ходова штанга 18 шарнірно закріплена у траверсі 19, котра обладнана гайками 20 з рукоятками. Траверса 19 у свою чергу за допомогою різьбових направляючих 21 і установчої плити 22 жорстко з'єднана з фланцем 23 засувки 24 відводу трубопровода. Перед траверсою19 на ходовій штанзі 18 жорстко закріплений маховик 25. Механізм фіксації 3 знімної головки 1 (фіг.1, 2) включає обойму 26, котра установлена концентричне щодо ходової штанги 18. З одного боку обойма 26 обладнана подовжньо-знімним перехідником 27, що жорстко з'єднаний з нею та обладнаний внутрішнім багатогранним пояском „під ключ". За аналогією з торцевим ключем перехідник 27 сполучений з зовнішньою багатогранною поверхнею гайки 16 знімної головки 1 (фіг.2, 3). З протилежного боку обойма 26 жорстко з'єднана з поворотною маточиною 28, котра вільно установлена на ходовій штанзі 18 і обладнана упорними гніздами для повороту вручну за допомогою стрижня. Осьові переміщення обойми 26 і поворотної маточини 28 обмежуються стопорними гайками 29, обладнаними рукоятками, і проміжною втулкою ЗО, що шарнірно сполучена із суміжною стопорною гайкою 29. Поворотна маточина 28, як і установча плита 22, обладнані сальниковими ущільненнями. Додатково до цього, установочна плита 22 обладнана краном 31, вхід якого сполучений з порожниною засувки 24 відводу трубопровода. Перекриття діючого відводу трубопровода здійснюють у такий спосіб. Спочатку при закритій засувці 24 відводу трубопровода монтують пристрій на її фланці 23. Для цього відводять траверсу 19 у крайнє праве положення (по фіг.1), приєднують установчу плиту 22 до вільного фланця 23 засувки 24 відводу трубопровода і закріплюють різьбові направляючі 21 гайками. Забезпечивши герметичність з'єднання установчої плити 22 і фланця 23 (контролюється за допомогою крана 31), обертанням маховика засувки 24 відкривають її до найбільшого прохідного перерізу. Потім, обертаючи за рукоятки гайки 20, переміщують (у даному випадку - вліво) траверсу 19 по різьбовим направляючим 21 до установчої плити 22. При переміщенні траверси 19 знімна головка 1, пройшовши через засувку 24, вводиться у відвод трубопроводу. Далі стопорять маховик 25 ходової штанги 18 (фіг.2) і повертають вручну за допомогою стрижня поворотну маточину 28, наприклад вправо, у напрямку закручування. В наслідок цього навколо нерухомої ходової штанги 18 і жорстко з'єднаної з нею знімної головки 1 обертається обойма 26 з подовжньо-знімним перехідником 2 7 та гайкою 16 вузла з'єднання з диференціальною 4173 різьбою. У підсумку торець натискної втулки 7 і торець хвостовика 6 штока 4, що раніше прилягали (фіг.2, 3), розходяться один від одного за один оберт на відстань, що дорівнює величині різниці кроків їх різьби. При цьому, натискна втулка 7 переміщується вліво і стискує ущільнювальні елементи 8, переміщаючи також вліво упорне кільце 9. Упорне кільце 9 у свою чергу натискує своєю торцевою поверхнею на якірні пластини 11 розсувного конусного фіксатора 10. Далі якірні пластини 11, що упираються у спряжені поверхні упору 5, повертаються ( у цьому випадку - проти годинникової стрілки), навколо своїх потовщень 12, у результаті чого діаметр більшої основи конусного розсувного фіксатора 10 поступово збільшується. В міру обертання маточини 28 якірні пластини 11 своїми гострими кромками 15 упираються з необхідним зусиллям у внутрішню поверхню труби відводу, а натискна втулка 7 стискує ущільнювальні елементи 8, збільшуючи їх діаметральний розмір. Останнім забезпечується герметичність перекриття відводу трубопровода, що контролюється відкриванням крана 31. Здійснивши таким шляхом фіксацію знімної головки 1 у перекритому відводі, від'єднують її від пристрою. Для цього стопорні гайки 29 і обойму 26 (фіг.2) переміщують максимально впра 1 23 22 ЗІ 8 во до маховика 25. При цьому подовжньо-знімний перехідник 27 разом з обоймою 26 сходить з гайки 16. Потім, обертаючи маховик 25 у напрямку, протилежному напрямку диференціальної різьби (у нашому випадку крутити треба вліво), викручують ходову штангу 18 із гнізда 17 хвостовика 6 штока 4. На кінець від'єднують направляючі 21 від фланця 23 засувки 24 і знімають установчу плиту 22. Після демонтажу пристрою на перекритому відводі виконують необхідні ремонтні роботи. Після закінчення ремонтних робіт знову приєднують установчу плиту 22 до фланця 23 засувки 24 і в подальшому діють по аналогії з раніше викладеним, але крутять складові елементи пристрою у зворотному направленні. Таким шляхом з'єднують хвостовик 6 упора 4 з ходовою штангою 18, подовжньо-знімний перехідник 27 з багатогранною поверхнею гайки 16, а також повертають в початкове положення розсувний конусний фіксатор 10. В подальшому виводять знімну головку 1 із відводу трубопровода та від'єднують від фланця засувки 24 установчу плиту 22. Викладене свідчить про те, що при використанні описаного пристрою забезпечується надійне (з врізанням гострої кромки в стінку відводу) і тимчасове перекриття відводу трубопроводу. 6 21 «9 2D IB Фіг. 1 27 < 24 2В 3 29 25 2 А-А поз. 14 HG показано. б! V 19 Та npy&mpoSifly Комп'ютерна верстка Н. Лисенко 11 Підписне Тираж 37 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м. Київ-42, 01601 17