КРАН-МАНИПУЛЯТОР ТРУБОПОРШНЕВОЙ УСТАНОВКИ

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для поверки и градуировки счетчиков жидкости.
Для поверки и градуировки счетчиков жидкости используют трубопоршневые установки (ТПУ), в составе которых присутствует кран-манипулятор.
Известны однонаправленные ТПУ с краном-манипулятором для пуска и приема шарового поршня, с размещенным в нем клапаном, предназначенным для закладки и выемки шарового поршня, и для осуществления герметичного уплотнения крана-манипулятора при проведении цикла измерения [1].
Недостатком данного устройства является отсутствие контроля протечек через пространство, образуемое между внутренней поверхностью корпуса пуско-приемного устройства и клапаном.
Известен кран-манипулятор в составе ТПУ, содержащий корпус, внутри которого помещен клапан с наружной сферической поверхностью, вращаемый и фиксируемый в крайних положениях с помощью редуктора и стопорного устройства, и расположенную в нижней его части уплотнительную подпружиненную манжету [2, 3].
Данный кран-манипулятор имеет низкую степень ремонтопригодности, так как при замене уплотнительной манжеты необходима разборка всего корпуса, а значит его демонтаж. Кроме того, наличие деталей работающих с трением, пружин и других частей, постоянно находящихся в рабочей среде, снижает надежность крана-манипулятора. В устройстве также отсутствует контроль за состоянием манжеты и протечками.
Известен кран-манипулятор, содержащий две подпружиненные манжеты и два стопорных устройства, и имеющий пространство между манжетами, позволяющее определить отсутствие или наличие протечек. Но данный кран-манипулятор имеет сложную конструкцию, низкую надежность и ремонтопригодность, не предусматривает автоматический контроль протечек Прототип.[4].
Задачей заявляемой полезной модели является повышение ремонтопригодности и надежности работы крана-манипулятора за счет исключения из внутренней полости корпуса пружин и подвижных частей, работающих с трением и постоянно находящихся в рабочей среде, получения возможности замены уплотнительной манжеты без демонтажа крана-манипулятора с объекта, обеспечения автоматизации контроля за состоянием манжеты, наличием или отсутствием протечек, что в совокупности повышает точность поверки и градуировки счетчиков жидкости.
Указанная задача решается тем, что в кране-манипуляторе трубопоршневой установки, содержащем: корпус, клапан, вращаемый с помощью редуктора и фиксируемый стопорным устройством, уплотнительную манжету с кассетой, установленную в верхней части корпуса, указанная уплотнительная манжета снабжена регулятором давления и датчиком давления, выполнена с полостью, заполненной маслом, с одной стороны гидравлически соединенной с регулятором давления, а с другой стороны - с датчиком давления, кроме того, стопорное устройство установлено снаружи корпуса на валу редуктора с возможностью взаимодействия с регулятором давления посредством подпружиненного штока с поршнем, надпоршневое пространство которого гидравлически связано с полостью уплотнительной манжеты, при этом регулятор давления выполнен в виде гидроцилиндра с поршнем, надпоршневое пространство которого гидравлически связано с внутренней полостью крана-манипулятора.
Гидроцилиндр с поршнем установлен с возможностью регулируемого с помощью стопорной гайки перемещения по резьбе в корпусе регулятора давления и снабжен шайбой для упора пружины упомянутого штока. Стопорное устройство закреплено на валу редуктора посредством шпонки и выполнено в виде втулки, имеющей диаметрально противоположные гнезда для фиксации упомянутого штока, и снабженной пальцами для зацепления с пазами кулачка, жестко соединенного с зубчатым колесом редуктора.
Полость уплотнительной манжеты с датчиком давления и регулятором давления соединена посредством радиальных отверстий в кассете и отводных трубок.
На фиг.1 представлен общий вид крана-манипулятора.
На фиг.2 - вид сбоку.
На фиг.3 дан разрез по А-А, раскрывающий механизм зацепления подпружиненного штока со стопорным устройством
На фиг.4 представлен разрез стопорного устройства по Д-Д.
На фиг 5 изображена схема ТПУ с краном-манипулятором.
Заявляемое устройство состоит: из корпуса 1, в котором расположены клапан 2, манжета 3 с полостью «Г», которая заполнена маслом, кассета 4 с радиальными отверстиями 5 и 6. Снаружи корпуса 1 полая манжета 3 снабжена регулятором давления 7 и датчиком давления 8, с которыми она соединена посредством радиальных отверстий 5 и 6 в кассете 4 и отводных трубок 9 и 10 (фиг.1). Клапан 2 вращается с помощью редуктора 11, на валу 12 которого и снаружи корпуса 1 установлено стопорное устройство 13, фиксирующее поворот клапана 2 в крайних положениях «прием» и «пуск». Стопорное устройство 13 взаимодействует с регулятором давления 7 посредством подпружиненного штока 14 с поршнем 15, надпоршневое пространство «Б» которого при помощи отводной трубки 9 и радиального отверстия 5 соединено с полостью «Г» манжеты 3 (фиг.2).
Регулятор давления 7 расположен на корпусе редуктора 11. Выходной шток 14 регулятора давления 7 является толкателем-фиксатором стопорного устройства 13. Регулятор давления 7 выполнен в виде гидроцилиндра 16 с поршнем 17, надпоршневое пространство «В» которого посредством отводной трубки 10 соединено с рабочей средой, находящейся в кране-манипуляторе. Гидроцилиндр 16 установлен в корпусе 18 на резьбе 19 с возможностью перемещения, фиксируемого с помощью стопорной гайки 20, и снабжен шайбой 21 для упора пружины 22 подпружиненного штока 14, выполненного с возможностью взаимодействия с поршнем 17 (фиг.2).
Стопорное устройство 13 выполнено в виде втулки 23, которая установлена на валу 12 при помощи шпонки 24, имеет диаметрально противоположные гнезда 25 для фиксации упомянутого штока 14 и снабжена пальцами 26 для зацепления с пазами 27 кулачка 28, жестко соединенного с зубчатым колесом 29 редуктора 11 (фиг.3 и 4).
Кран-манипулятор 1 с клапаном 2 и с размещенным в нем шаровым поршнем 30 входит в состав ТПУ с «входом» и «выходом», содержащей калиброванный участок трубопровода 31 с сигнализаторами 32, расширитель 33, тройник 34. На «вход» ТПУ присоединяются для поверки счетчики жидкости (на фиг.5 - не показано).
Кран-манипулятор в составе ТПУ работает следующим образом:
Поток измеряемой жидкости с «входам трубопровода проходит в тройник 34, попадает в калиброванный участок трубопровода 31, затем в расширитель 33, далее - на «выход». Клапан 2 с размещенным в нем шаровым поршнем 30 переводится из положения «прием» в положение «пуск» при помощи редуктора 11. Шаровой поршень 30, увлекаемый потоком жидкости, проходит по калиброванному участку трубопровода 31 и воздействует поочередно на сигнализаторы 32, которые выдают электрические сигналы на контроллер (на черт. не показан). Контроллер по сигналу сигнализаторов 32 производит счет электрических импульсов поверяемого измерителя и времени измерения. Шаровой поршень 30 из расширителя 33 под действием собственного веса попадает в кран-манипулятор 1 и при повороте клапана 2 в положение «прием», попадает во внутреннюю полость клапана.
Во время поворота клапана 2, подпружиненный шток 14 отжимается кулачком 28 стопорного устройства 13, при этом в надпоршневом пространстве «Б» регулятора давления 7 и в уплотнительной манжете 3 понижается давление. Уплотнительная манжета 3 сужается и отходит от сферической поверхности клапана 2. При этом пружина 22 сжимается, опираясь на шайбу 21, а подпружиненный шток 14 воздействует на поршень 17 регулятора давления 16. Поршень 17, перемещаясь, повышает давление в надпоршневой полости «В».
После поворота клапана 2 в положение «пуск», он фиксируется подпружиненным штоком 14, регулятора 7. Давление в полости «Б» регулятора давления 7 повышается, манжета 3 расширяется и плотно обхватывает сферическую поверхность клапана 2. Изменения давления в манжете отображает датчик давления 8.
Шаровой поршень 30 попадает в калиброванный участок 31 ТПУ и под действием потока жидкости после цикла измерения возвращается в кран-манипулятор 1, при этом клапан 2 переводится в положение «прием».
Благодаря тому, что стопорное устройство 13 вынесено наружу корпуса 1 и установлено на вал редуктора 11, а внутри кран-манипулятор лишен пружин и каких-либо подвижных деталей, работающих с трением и постоянно находящихся в рабочей среде, достигается повышение надежности при его работе.
Установка уплотнительной манжеты 3 в верхней части корпуса 1 позволяет без демонтажа крана-манипулятора с объекта заменить при необходимости вышедшее из строя уплотнение.
Благодаря тому, что уплотнительная манжета выполнена полой, заполнена маслом и изменяет свое сечение в зависимости от положения клапана, исключается трение между манжетой и сферической поверхностью клапана. Так как ее состояние контролируется датчиком давления, то достигается возможность автоматизации контроля состояния уплотнительной манжеты и отсутствия или наличия протечек.
Предлагаемая полезная модель крана-манипулятора в составе однонаправленной ТПУ повышает надежность и точность поверки счетчиков жидкости, обеспечивает высокую степень ремонтопригодности. Возможно ее применение на всех типоразмерах однонаправленных ТПУ.
1. Л.Н Бусыгин, «Трубопоршневые установки». М., Недра, 1978 г.
2. А.Ш.Фатхутдинов, М.А.Слепян, Н.И.Ханов, Е.А.Золотухин, М.С.Немиров, Т.А.Фатхутдинов, «Автоматизированный учет нефти и нефтепродуктов при добыче, транспортировке и переработке». М., Недра, 2002 г.
3. Установки Трубопоршневые «Сапфир». Руководство по эксплуатации Ха 1.560.044. РЭ, 2008 г.
4. Патент на полезную модель №25348, «Кран-манипулятор трубопоршневой установки», заявлено 08.04.2002 г., опубл. 27.09.2002 г