устройство для вырезания отверстия в трубе действующей газопроводной магистрали (сосуде под давлением)

Формула изобретения

1. Устройство для вырезания отверстия в трубе действующей газопроводной магистрали (сосуде под давлением), включающее в себя корпус, центральную штангу, смонтированную вдоль оси корпуса с возможностью ее продольного и вращательного движений, режущего инструмента, выполненного в виде торцевой фрезы и сверла, смонтированных на одном конце центральной штанги, приспособление для передачи центральной штанге поступательного движения и приспособления для передачи штанге вращательного движения, смонтированные на корпусе устройства, отличающееся тем, что приспособление для передачи центральной штанге поступательного движения выполнено в виде гидравлического цилиндра, смонтированного на торце корпуса и расположенного соосно с осью центральной штанги, в поршне которого выполнена подшипниковая опора, и другой конец штанги подвижно закреплен в подшипниковой опоре поршня с возможностью обеспечения вращения центральной штанги в этой опоре поршня, приспособление для передачи вращательного движения центральной штанге с режущим инструментом выполнено в виде привода, состоящего из электродвигателя, клиноременной, или цепной, или зубчатой передачи, червячного редуктора, смонтированных на глухом торце гидроцилиндра, и пары зубчатых колес, одно из которых жестко закреплено на ведомом валу червячного редуктора, а другое на центральной штанге в зоне взаимодействия ее с подшипниковой опорой поршня гидроцилиндра, причем ведомый вал червячного редуктора смонтирован одним своим концом в подшипниковой опоре, выполненной в торце корпуса, и расположен параллельно оси центральной штанги, а зубчатое колесо, закрепленное на ведомом валу, смонтировано на конце этого вала со стороны торца его, установленного в подшипниковой опоре, выполненной в торце корпуса, при этом внутренняя полость корпуса выполнена в размерах по высоте и по диаметру равной или больше размеров высоты и диаметра режущего инструмента для вырезания отверстия в газопроводной магистрали диаметром до 530 мм.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено технологическим патрубком, выполненным в виде трубы с переменным наружным диаметром, на одном конце которого жестко и герметично закреплен уплотнительный фланец, и снабжено запорным силовым фланцем, который взаимодействует с торцом корпуса и фланцем технологического патрубка во время монтажа и работы устройства на объекте, причем запорный силовой фланец может быть выполнен разрезным.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области газовой промышленности, в частности к трубопроводным магистралям подачи газа под давлением, а в конкретном случае к вырезанию отверстий в трубе под давлением в зоне предполагаемого монтажа газоотводящего патрубка с запорным газовым краном.

Известны устройства для вырезания отверстий в газопроводной трубе под давлением, состоящие из корпуса, центральной штанги, смонтированной вдоль оси корпуса с возможностью ее продольного и вращательного движения, режущего инструмента, выполненного в виде торцовой фрезы и сверла, смонтированных на одном конце центральной штанги, и приспособления для передачи центральной штанге поступательного и вращательного движений, смонтированного в корпусе.

Недостатком известных устройств является то, что они требуют изготовления деталей устройства, предназначенных для крепления на газоотводящих патрубках конкретного диаметра, что приводит к увеличению затрат на изготовление и к увеличению номенклатуры этих устройств.

Целью настоящего изобретения является расширение технологических возможностей и снижение затрат.

Это достигается тем, что в устройстве для вырезания отверстия в газопроводной трубе под давлением, включающем в себя корпус, центральную штангу, смонтированную вдоль оси корпуса с возможностью ее продольного и вращательного движений, режущего инструмента, выполненного в виде торцовой фрезы и сверла, смонтированных на одном конце центральной штанги, и приспособления для передачи центральной штанге поступательного и вращательного движений, смонтированных на корпусе, приспособление для передачи центральной штанге поступательного движения выполнено в виде гидравлического цилиндра, смонтированного на торце корпуса и расположенного соосно оси центральной штанги, в поршне которого выполнена подшипниковая опора, а другой конец штанги подвижно закреплен в подшипниковой опоре поршня с возможностью обеспечения вращения центральной штанги в этой опоре поршня, приспособление для передачи вращательного движения центральной штанги с режущим инструментом выполнено в виде привода, состоящего из электродвигателя, клиноременной (или цепной, или зубчатой) передачи, червячного редуктора, смонтированных на глухом торце гидроцилиндра, и пары зубчатых колес, одно из которых жестко закреплено на ведомо валу червячного редуктора, а другое на центральной штанге в зоне взаимодействия ее с подшипниковой опорой поршня гидроцилиндра, причем ведомый вал червячного редуктора смонтирован одним своим концом в подшипниковой опоре, выполненной в торце корпуса, и расположен параллельно оси центральной штанги, а зубчатое колесо, закрепленное на ведомом валу, смонтировано на конце вала со стороны торца, установленного в подшипниковой опоре, внутренняя полость корпуса выполнена в размерах по высоте и диаметру равными или больше размеров высоты и диаметра режущего инструмента для вырезания отверстий в трубопроводных магистралях, устройство снабжено технологическим патрубком, выполненным в виде трубы с переменным наружным диаметром D_н, на одном конце которой жестко закреплен уплотнительный фланец, и снабжено запорным силовым фланцем, который взаимодействует с торцом корпуса и фланцем технологического патрубка во время монтажа и работы устройства на объекте, причем запорный силовой фланец может быть выполнен разрезным.

Существенное отличие заявленного технического решения от известных заключается в том, что в предложенном изобретении применение технологического патрубка, соединяющего отводной патрубок запорного крана с корпусом устройства и используемого для его повторного применения, позволяет значительно расширить технологические возможности всего устройства за счет переменных размеров по наружному диаметру технологического патрубка D_н, а также и за счет его повторного использования. Переменные размеры по наружному диаметру D_н технологического патрубка взаимосвязаны с размерами по наружному диаметру отводного патрубка запорного крана, устанавливаемого на действующую трубопроводную магистраль конкретного трубопровода, на котором предусмотрено вырезать отверстие под отвод трубопроводной магистрали. Конструктивное выполнение устройства отличается от известных тем, что внутренняя полость корпуса выполнена в размерах, по диаметру и высоте соответствующих максимальным размерам и высоте режущего инструмента, в частности максимальным габаритам торцовой фрезы, предназначенной для вырезания отверстий в максимальных по диаметру и толщине стенки трубах газопроводной магистрали, что позволяет использовать все устройство для вырезания отверстий в более широком диапазоне типоразмеров труб, этим достигается расширение технологических возможностей устройства при использовании в монтажных работах по сооружению отвода от действующей трубопроводной магистрали. Выполнение приспособления для передачи центральной штанге поступательного движения в виде гидроцилиндра позволяет обеспечить бесступенчатую плавную подачу режущего инструмента при вырезании отверстия, что значительно улучшает условия режима резания и соответственно обеспечивает "мягкую" нагрузку на режущий инструмент, чем позволяет повысить стойкость инструмента и надежность его работы, выполнение приспособления для передачи центральной штанге вращательного движения в виде привода с клиноременной передачей, червячного редуктора и пары зубчатых колес, смонтированных соответственно на выходном валу редуктора и на центральной штанге, позволяет значительно упростить конструкцию и одновременно с этим обеспечить надежность его работы.

На фиг.1 показан общий вид устройства, смонтированного на патрубке трубопроводной магистрали в исходном положении, на фиг.2 показано устройство, смонтированное там же, в конечном положении после вырезания отверстия, на фиг. 3 показан вид сверху устройства, на фиг.4 показан разрез по А-А устройства, представленного на фиг.1, на фиг.5 показана схема выполнения запорного силового фланца, на фиг.6 показана схема выполнения технологического фланца.

Устройство для вырезания отверстия в трубе действующей трубопроводной магистрали (в сосуде под давлением) включает в себя корпус 1 и соосно с ним установленную центральную штангу 2, режущий инструмент, состоящий из торцовой фрезы 3 и сверла 4, расположенный во внутренней полости 5 корпуса 1 и жестко прикрепленный к одному торцу центральной штанги 2. Приспособление для передачи центральной штанге 2 поступательного движения выполнено в виде гидроцилиндра, состоящего из цилиндра 6, смонтированного на корпусе 1, и поршня 7, размещенного во внутренней полости этого цилиндра. В поршне 7 выполнено глухое отверстие, в котором смонтирован подшипниковый блок, состоящий из двух радиальных подшипников 8 и одного упорного подшипника 9. В этом подшипниковом блоке подвижно с возможностью осуществления вращательного движения установлен другой конец центральной штанги 2. Поршень 7 снабжен двумя уплотнительными кольцами 10. Приспособление для передачи центральной штанги 2 вращательного движения выполнено в виде привода, состоящего из электродвигателя 11, смонтированного на плите 12, которая установлена на глухом торце цилиндра 6, двух шкивов 13 и 14 и клиновых ремней 15 редукторной передачи, состоящей из червячного вала 16, установленного в подшипниковых опорах 17 и 18, червячного колеса 19 и выходного вала 20, подвижно установленного в подшипниковых опорах 21 и 22, а также в опоре бобышки 23, выполненной в цилиндре 6. Вал 20 в опоре бобышки 23 уплотнен резиновым кольцом 24. Для передачи крутящего момента от вала 20 на центральную штангу 2 на валу 20 жестко закреплено зубчатое колесо 25, которое размещено во внутренней полости 26 бобышки 23 цилиндра 6, а на центральной штанге 2 со стороны торца ее, размещенного в подшипниковой опоре, жестко установлено зубчатое колесо 27, которое периодически может взаимодействовать с зубчатым колесом 25 во время включения в работу режущего инструмента, то есть во время включения приспособления для передачи вращательного движения центральной штанге 2.

Устройство снабжено запорным силовым фланцем 28, а на корпусе 1 выполнен ответный силовой запорный фланец 29 с возможностью их взаимодействия друг с другом при монтаже устройства на рабочий объект. Устройство также снабжено технологическим патрубком, выполненным в виде трубы 30 с наружным диаметром D_{тр.макс} или D_тр.мин, на одном конце которой герметично приварен фланец 31 с наружным диаметром D_фл постоянного максимального размера и соответственно равного диаметру D_фл, выполненного во фланце 29 и во фланце 28. Для обеспечения герметизации между фланцами 28, 29 и 31 предусмотрено уплотнительное кольцо 32, размещенное в кольцевой канавке, выполненное во фланце 29 корпуса 1. Устройство снабжено насосной установкой 33, смонтированной на торце корпуса 1, и гидравлическим трубопроводом 34 и 35, подающим рабочее давление в верхнюю и нижнюю полости гидроцилиндра, и пультом управления 36, который смонтирован на наружной поверхности цилиндра 6. В корпусе 1 выполнено центральное отверстие, через которое подвижно проходит центральная штанга 2, причем штанга 2 герметично уплотнена в месте ее прохождения в отверстии корпуса уплотнительным элементом 37 и направляющей втулкой 38. В корпусе 1 выполнено отверстие 39, предназначенное для подачи во внутреннюю полость 5 противодавления через штуцер 40 перед началом работы режущего инструмента 3. Для предохранения устройства от механических повреждений оно снабжено кожухом 41, который жестко прикреплен к наружной поверхности корпуса 1 по диаметру, а для удобства его транспортировки в кожухе 41 предусмотрены два рым-болта 42. На наружной поверхности кожуха 41 в зоне размещения пульта 36 выполнено окно 43, закрываемое крышкой 44.

Заявленное техническое решение осуществляется следующим образом. К наружной поверхности трубы 45 действующей трубопроводной магистрали герметично приваривают запорный механизм, состоящий из газоотводящего патрубка 46, запорного крана 47 и выходного патрубка 48. Затем к выходному патрубку 48 приваривают технологический патрубок, состоящий из трубы 30 с внутренним диаметром D_{тр. мин или макс}, то есть в соответствии с диаметром проходного сечения запорного крана 47 и выходного патрубка 48, причем все сварные швы должны обеспечивать надежную их герметизацию и надежную прочность на разрыв. После приварки технологического патрубка (поз 30 и 31) на последний осуществляют монтаж всего устройства, то есть на фланец 31 технологического патрубка устанавливают устройство фланец 29 с уплотнительным кольцом 32 и скрепляют их запорным силовым фланцем 28, обеспечивая надежную герметизацию между плоскостями фланцев 28, 29 и 31 за счет плотного прилегания фланца 31 с уплотнительным кольцом 32. После монтажа устройства на технологический патрубок открывают запорный кран 47, включают на рабочий режим приспособление для передачи поступательного движения центральной штанге 2 нажатием кнопки "пуск" на пульте управления 36, обеспечивая тем самым подачу из насосной станции 33 по трубопроводу 34 в верхнюю полость цилиндра 6 рабочей среды, которая, создавая повышенное давление в полости этого цилиндра, перемещает поршень 7, а заодно и центральную штангу 2 с режущим инструментом до упора последнего в наружную стенку трубы 45, и одновременно с этим зубчатое колесо 27 входит в зацепление с зубчатым колесом 25 ведомого вала 20 червячного редуктора. После этого через отверстие 39, выполненное в корпусе 1, и штуцер 40, соединенный с трубопроводом газового баллона (не показан), заполненного нейтральным газом, например гелием и др. под давлением, наполняют внутреннюю полость 5 корпуса и всю остальную полость, заключенную в технологическом патрубке и запорном кране 48, и при достижении давления в указанных внутренних полостях (контролируется спецприборами типа манометра и т.п.), соответствующего давлению в трубопроводе действующей газовой магистрали, включают в работу приспособление для передачи центральной штанге 2 вращательного движения, а заодно и режущему инструменту (фрезе 3 и сверлу 4), то есть с пульта управления 36 включают электродвигатель 11, который передает крутящий момент через клиноременную передачу (шкивы 1, 13, 14 и клиновые ремни 15) на червячный вал 16, червячное колесо 19 и далее через ведомый вал 20 и зубчатые колеса 25 и 27 на центральную штангу 2 и режущий инструмент (фрезу 3 и сверло 4), который осуществляет процесс резания с одновременным продольным перемещением штанги 2 и гидравлическую подачу режущего инструмента до полного вырезания отверстия в трубе 45.

После окончания процесса вырезания отверстия в трубе 45 газопроводной магистрали выводят центральную штангу 2 с режущим инструментом в исходное нерабочее крайнее положение при выключенном приспособлении передачи штанге 2 вращательного движения путем подачи рабочей жидкости в нижнюю полость корпуса цилиндра 6, отключают с рабочего режима насосную станцию 33, закрывают герметично запорный кран 48, стравливают давление во внутренней полости 5 корпуса 1 через отверстие 39, снимают с устройства силовой запорный фланец 28, демонтируют устройство с технологического патрубка 31, трубу 30 отрезают по диаметру от выходного патрубка 49, после этого по торцу выходного патрубка 49 герметично присоединяют технологическую заглушку.

Повторное использование устройства осуществляется вышеописанным способом.