устройство для врезки отвода в действующий трубопровод

Формула изобретения

Устройство для врезки отвода в действующий трубопровод, содержащее последовательно установленные на трубопроводе патрубок, задвижку, герметичный корпус с размещенным в нем валом с режущим инструментом и привод вращательного движения вала, а также механизм возвратно-поступательного перемещения вала, выполненный в виде винтов с гайками, и центрирующий элемент, отличающееся тем, что вал выполнен составным и содержит основную ступень и присоединяемую к ней дополнительную ступень, при этом на дополнительной ступени выполнена цилиндрическая проточка, в которой установлено уплотнительное кольцо с возможностью замены на сухари при демонтаже устройства, а механизм возвратно-поступательного перемещения вала снабжен реактивной пластиной с центральным отверстием конической формы, при этом центрирующий элемент имеет форму цилиндрического пояска, выполненного на внутренней поверхности нижней части патрубка.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к трубопроводному транспорту жидкостей и газов и может быть использовано при присоединении ответвлений к действующему трубопроводу без снижения в нем давления.

Известно устройство для присоединения отводов к действующему трубопроводу без снижения в нем давления, переходный патрубок которого и камера режущего инструмента разделены запорным элементом, а режущий инструмент установлен на приводном валу, подвижном в направлении оси патрубка, и снабжен копиром [1].

Недостатками известного устройства являются ненадежность механизма возвратно-поступательного перемещения вала и невозможность его применения для вырезки отверстия в основном трубопроводе при большой длине патрубка.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является устройство для врезки отвода в действующий трубопровод, содержащее последовательно установленные на трубопроводе патрубок, задвижку, герметичный корпус с размещенным в нем валом с режущим инструментом на нижнем конце и привод вращательного движения вала, при этом устройство снабжено механизмом возвратно-поступательного перемещения вала, выполненного в виде винтов и установленных на винтах гаек, и центрирующим элементом [2].

Недостатком известного устройства являются его ограниченные функциональные возможности, обусловленные невозможностью его применения в случаях вырезки отверстия в стенке основного трубопровода при большой длине и относительно малом диаметре патрубка. Такая необходимость возникает при работах на действующих подземных трубопроводах с установкой надземной запорной арматуры. Большая длина патрубка обусловливает необходимость увеличения хода возвратно-поступательного перемещения вала с режущим инструментом, что при данной конструкции устройства возможно только при значительном увеличении его габаритов. Кроме того, устройство не обеспечивает возможности применения сверла в качестве режущего инструмента, что требуется при работах с использованием патрубков малого диаметра.

Задачей заявляемого изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения возможности его применения на патрубках большой длины и различных диаметров.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для врезки отвода в действующий трубопровод, содержащем последовательно установленные на трубопроводе патрубок, задвижку, герметичный корпус с размещенным в нем валом с режущим инструментом и привод вращательного движения вала, а также механизм возвратно-поступательного перемещения вала, выполненный в виде винтов с гайками, и центрирующий элемент, вал выполнен составным и содержит основную ступень и присоединяемую к ней дополнительную ступень, при этом на дополнительной ступени выполнена цилиндрическая проточка, в которой установлено уплотнительное кольцо с возможностью замены на сухари при демонтаже устройства, а механизм возвратно-поступательного перемещения вала снабжен реактивной пластиной с центральным отверстием конической формы, при этом центрирующий элемент имеет форму цилиндрического пояска, выполненного на внутренней поверхности нижней части патрубка.

Технический результат, получаемый за счет выполнения вала составным, состоящим из основной и присоединяемой к ней дополнительной ступени, причем дополнительных ступеней может быть несколько, заключается в обеспечении возможности получения вала такой длины, которая соответствует длине патрубка, не прибегая к увеличению габаритов устройства.

Технический результат, получаемый за счет выполнения на дополнительной ступени вала (если дополнительных ступеней несколько, то на каждой дополнительной ступени вала) цилиндрической проточки с установленным в ней уплотнительным кольцом, заменяемым на сухари при демонтаже устройства, и установка на винтах реактивной пластины с центральным отверстием конической формы, соответствующим профилю сухарей, причем реактивных пластин может быть несколько и их число соответствует числу дополнительных ступеней вала, состоит в исключении возможности выброса дополнительных ступеней вала из полости патрубка при демонтаже устройства вследствие появления в патрубке давления среды после выполнения отверстия в основном трубопроводе.

Технический результат, получаемый за счет выполнения центрирующего элемента в виде цилиндрического пояска на внутренней поверхности нижней части патрубка, состоит в обеспечении возможности исключения отрицательного влияния радиального биения вала при его вращении на процесс выполнения отверстия, которое усиливается при увеличении длины вала. Кроме того, предлагаемое выполнение центрирующего элемента, обеспечивающего центрирование по внешней поверхности режущего инструмента, позволяет выполнять отверстия в основном трубопроводе при использовании патрубков как большого (фрезой), так и малого (сверлом) диаметра.

Таким образом, отличительные признаки предлагаемого устройства обеспечивают возможность выполнения отверстий в основном трубопроводе при использовании патрубков разной длины и диаметра, позволяют исключить отрицательное влияние радиального биения вала на процесс врезки и исключают возможность выброса дополнительных ступеней вала из патрубка при окончании врезки и демонтаже устройства, что обеспечивает расширение функциональных возможностей устройства при сохранении безопасности и надежности его эксплуатации.

В доступных источниках патентной и другой научно-технической информации сведений о технических решениях, содержащих признаки, совпадающие с отличительными признаками заявляемого изобретения и дающие аналогичный технический результат, не выявлено. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявленного технического решения критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 представлен общий вид устройства, на фиг. 2 - вид устройства в процессе демонтажа (после демонтажа основной ступени вала с приводом).

Устройство для врезки отвода в действующий трубопровод содержит последовательно установленные на трубопроводе 1 патрубок 2, на внутренней поверхности нижней части которого выполнен центрирующий элемент 3, имеющий форму цилиндрического пояска, внутренний диаметр которого соответствует наружному диаметру режущего инструмента, запорный элемент 4, герметичный корпус 5 с размещенным в нем валом 6 и уплотнением 7 и привод 8 вращательного движения вала 6. Вал 6 состоит из основной ступени 9 и присоединяемой к ней дополнительной ступени 10 с режущим инструментом 11, в верхней части которой выполнена цилиндрическая проточка 12, в которой установлено уплотнительное кольцо 13, диаметр которого равен наружному диаметру вала 6. Вал 6 может состоять из одной основной и нескольких последовательно соединяемых дополнительных ступеней (на чертеже не показано), при этом на каждой дополнительной ступени выполнена цилиндрическая проточка, в которой установлено уплотнительное кольцо. Устройство снабжено механизмом возвратно-поступательного перемещения вала, выполненным в виде винтов 14 и установленных на винтах гаек 15. На винтах установлена реактивная пластина 16 с центральным отверстием 17 конической формы, профиль которого соответствует сухарям 18. Реактивных пластин может быть несколько (на чертеже не показано), их количество должно соответствовать количеству дополнительных ступеней вала 6. Над реактивной пластиной 16 установлена дополнительная пара гаек 15, при этом количество дополнительных пар гаек должно соответствовать количеству реактивных пластин.

Монтаж, работа и демонтаж устройства осуществляются следующим образом.

К действующему трубопроводу 1 приваривают патрубок 2 необходимого диаметра и длины, определяемой глубиной залегания трубопровода, с выполненным на его внутренней поверхности центрирующим элементом 3; на патрубке устанавливают запорный элемент 4, далее герметичный корпус 5 с уплотнением 7. К фланцу корпуса 5 крепят винты 14 с гайками 15 и реактивной пластиной 16 основанием конического отверстия 17 вниз. Через уплотнение 7 корпуса 5 в полость патрубка 2 через открытый запорный элемент (задвижку) 4 опускают нижнюю дополнительную ступень 10 вала 6 с режущим инструментом 11 (фрезой или сверлом, что определяется диаметром выполняемого отверстия) так, чтобы верхняя часть ступени с проточкой 12 находилась над уплотнением 7 и реактивной пластиной 16. На проточку 12 устанавливают уплотнительное (фторопластовое) кольцо 13 и к дополнительной ступени 10 присоединяют верхнюю основную ступень 9 вала 6 с приводом 8. Если длина патрубка 2 диктует необходимость использования более чем одной дополнительной ступени вала, они последовательно присоединяются и опускаются через уплотнение 7 в полость патрубка 2 с установкой уплотнительных колец в проточках, в этом случае на винтах 14 устанавливают реактивные пластины и дополнительные пары гаек по числу дополнительных ступеней вала. Уплотнительные кольца 13 обеспечивают беспрепятственный проход проточек через уплотнение 7. Присоединенная последней основная ступень вала 6 с приводом 8 вращения подается по винтам 14 с помощью гаек 15 до упора режущего инструмента 11 в стенку трубопровода 1.

После этого включают привод 8 вращения вала 6 с режущим инструментом 11. В процессе вырезки отверстия в трубопроводе осуществляется перемещение по оси патрубка 2 вала 6 с приводом 8 с помощью винтов 14 и гаек 15. При этом центрирующий элемент 3 в виде пояска на внутренней поверхности нижней части патрубка 2 центрирует режущий инструмент 11 по его наружной поверхности и исключает отрицательное влияние радиального биения вала 6 на процесс врезки.

После выполнения отверстия в стенке трубопровода 1 в полости патрубка 2 возникает давление среды трубопровода, создающее силу, выталкивающую вал 6 из полости патрубка 2. При перемещении гаек 15 вверх по винтам 14 происходит обратное движение вала 6 с приводом 8. После прохождения эластичного кольца 13 нижней дополнительной ступени вала 6 через уплотнение 7 прекращают перемещение гаек 15 по винтам 14, что приводит к остановке обратного движения вала; эластичное кольцо 13 разрезают и снимают с проточки 12, реактивную пластину 16 приподнимают над проточкой 12, в которую устанавливают сухари 18, охватывающие цилиндрическую поверхность проточки 12; на наружную коническую поверхность, образованную сухарями 18, устанавливают центральным коническим отверстием 17 реактивную пластину 16, к которой по винтам 14 подгоняют дополнительную пару гаек 15. Таким образом нижняя (дополнительная) ступень 10 вала 6 с режущим инструментом 11 через сухари 18, реактивную пластину 16 и гайки 15 (дополнительную пару) удерживается от выброса из полости патрубка 2 давлением среды трубопровода. Верхнюю (основную) ступень 9 вала 6 отсоединяют от нижней ступени и вместе с приводом 8 снимают с корпуса 5. Перемещением дополнительной пары гаек 15 вверх по винтам 14 выводят нижнюю (дополнительную) ступень 10 вала с режущим инструментом 11 на конце, выталкиваемую из полости патрубка 2 под воздействием давления среды трубопровода 1. После выхода режущего инструмента 11 в положение над запорным элементом 4 последний закрывается, отсекая корпус 5 от патрубка 2 и области высокого давления среды трубопровода 1. Корпус 5 снимают с задвижки 4.

Проводили опытно-промышленные испытания предлагаемого устройства на трубопроводе сероводородсодержащего конденсата диаметром 377 мм при давлении 40 кг/см² (без снижения давления) с целью монтажа перемычки с установкой надземной запорной арматуры на стояке. Испытания проводили при следующих условиях: глубина залегания трубопровода - 1,3 м, соответственно высота патрубка - 1,8 м, что потребовало использования двух дополнительных ступеней вала, диаметр вырезанного отверстия - 80 мм, режущий инструмент - фреза.

Проводили также опытно-промышленные испытания предлагаемого устройства на трубопроводе сероводородсодержащего газа с целью монтажа перемычки. Испытания проводили при следующих условиях: глубина залегания трубопровода, высота патрубка и количество дополнительных ступеней вала - аналогичные вышеприведенному примеру, давление среды - 60 кг/см², диаметр выполняемого отверстия - 40 мм, режущий инструмент - сверло.

Испытания опытного образца предлагаемого устройства показали его высокую надежность, т. к. , несмотря на радиальное биение вала, обусловленное его значительной длиной, вырезка отверстия была произведена в соответствии с требованиями к данного рода работам. Демонтаж устройства также был проведен без осложнений, т. к. реактивные пластины с гайками надежно удерживали дополнительные ступени вала от выброса под воздействием давления среды в патрубке после вырезки отверстия.

Таким образом, предлагаемое устройство имеет более широкие функциональные возможности по сравнению с известным устройством аналогичного назначения, принятым в качестве прототипа, за счет обеспечения возможности работы с применением патрубков различной длины и диаметра. Устройство надежно в эксплуатации и обеспечивает безопасность демонтажа и высокое качество выполнения врезки.

Источники информации

1. Авт. св. СССР N 642570, МПК 6 F 16 L 41/04, опубл. 15.01.79, бюл. N 2;

2. Авт. св. СССР N 1562579, МПК 6 F 16 L 41/04, опубл. 07.05.90, бюл. N 17 (прототип).