УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТАНОВКИ ЗАПОРНОЙ АРМАТУРЫ В ТРУБОПРОВОД
DEVICE TO INSTALL STOP VALVES INTO PIPELINE

Область техники
Изобретение относится к устройству для установки запорной арматуры в трубопровод по ограничительной части первого пункта формулы изобретения.
Уровень техники
Запорная арматура для закрывания трубопроводов, по которым проходит рабочая среда, имеется во множестве вариантов исполнения. Они могут приводиться в действие вручную или автоматически. Для автоматического управления приведение в закрытое состояние зависит от превышения заданного значения параметра - например недопустимого повышения расхода или температуры. Как правило, запорная арматура вставляется между участками труб на предусмотренных местах во время прокладки трубопровода.
Пример этого описан в патентном документе WO92/01184A1 как предохранительное запирающее устройство для газопровода. Как видно из фиг. 1, корпус состоит из отрезка трубы, который на обоих концах снабжен винтовой резьбой. С помощью этой резьбы предохранительное запирающее устройство ввинчивается в промежутке, предусмотренном на определенном для него месте, во время прокладки газопровода.
Возможно также применение соединительного элемента между трубопроводами, в который вставляется запорная арматура. Так, из зарегистрированного образца DE 93 19 910 U1 известна возможность вставлять запорную арматуру в так называемую электросварочную муфту, какие используются для соединения трубопроводов из пластмассы.
При этих решениях недостатком является то, что последующее встраивание в уже проложенный трубопровод для них возможно только с очень большими издержками, путем раскрытия трубопровода и его разделения. Для трубопроводов, проложенных ранее в земле, эти издержки становятся неприемлемыми.
В патентном документе DE 103 24 041 В4 описана запорная арматура для газовых трубопроводов, так называемое устройство для контроля потока газа. Это устройство для контроля потока газа помещается в газопроводе на месте, оптимальном для выполнения предохранительной функции, и устанавливается там в фиксированном положении. Для этого устройство для контроля потока газа укреплено в передвигаемом элементе, который в свою очередь посредством резьбы соединяется с зажимным кольцом. Зажимное кольцо имеет на стороне, противоположной растягиваемому кольцу, пружинящие эластичные элементы, которые предотвращают проворачивание зажимного кольца в трубопроводе. По окружности передвигаемого элемента расположено растягиваемое кольцо, которое при завинчивании передвигаемого элемента с зажимным кольцом деформируется, увеличиваясь в диаметре.
Наряду со сложностью конструкции и большими затратами на изготовление отдельных частей это решение имеет тот недостаток, что уже с началом вдвигания в трубопровод происходит предварительное сдавливание уплотнительного элемента. Помимо повышенного расхода энергии на протяжении пути к желаемому месту вмонтирования, это влечет за собой прежде всего сильное изнашивающее воздействие на уплотнительный элемент, особенно при сухой внутренней стенке. Кроме того, пружинящие эластичные функциональные элементы воздействуют с образованием царапин на внутреннюю поверхность стенки трубопровода на протяжении всего пути вдвигания вследствие проявляющихся реакций на вращающие усилия при зажимании, и в виде продолжительного воздействие на месте вмонтирования.
Раскрытие изобретения
В основе изобретения лежит задача создания устройства для установки запорной арматуры в трубопровод, которое имеет как можно более простую конструкцию и пригодно для дооснащения им существующих, уже проложенных трубопроводов. Оно должно помещаться в трубопровод на оптимальном для функционирования месте и фиксироваться в этом положении. При этом перемещение устройства до места его встраивания должно происходить с как можно меньшим приложением сил и, в частности, уплотнительный элемент должен перемещаться без соприкосновения и тем самым без износа. Тем не менее, должно обеспечиваться внутреннее уплотнение между устройством и внутренним диаметром трубопровода.
Согласно изобретению проблема решена посредством того, что устройство для установки запорной арматуры в трубопровод состоит из корпуса в форме трубы, внутри которого расположена запорная арматура и который выполнен таким образом, что к передней, если смотреть в направлении введения, цилиндрической части корпуса, наружный диаметр которой несколько меньше внутреннего диаметра трубопровода, присоединяется ступенчатая конусообразная часть, сужающаяся навстречу направлению введения, ограниченная заплечиком, к которой примыкает контур для соединительной детали известного приводного элемента. В конусообразной сужающейся части расположен выполненный из растяжимого материала, подвижный в осевом направлении ползун, диаметр которого в положении, прилегающем к заплечику, несколько меньше внутреннего диаметра трубопровода и который имеет проходящий по окружности паз, в котором размещено упругое зажимное кольцо.
Таким образом, найдено решение, при котором возможно устранение вышеназванных проблем.
Дальнейшие предпочтительные варианты осуществления изобретения следуют из других пунктов формулы изобретения. Так, например, возможно упрощение конструкции вследствие того, что корпус объединен с запорной арматурой, составляя с ней одно целое. При этом запорная арматура может представлять собой, например, устройство контроля потока газа для автоматического запирания газопроводов.
Далее, оказывается благоприятным вариант, при котором зажимное кольцо сужается, уменьшаясь в диаметре в направлении установки в трубопровод, чтобы облегчить его введение в трубопровод и перемещение устройства внутри трубопровода при его прохождении.
Следующий предпочтительный вариант осуществления получается, если коническая часть имеет дополнительную цилиндрическую область на каждом из ее конечных участков соответственно, чтобы избегать появления осевой составляющей силы в обоих конечных положениях.
Чтобы обеспечить дальнейшее улучшение внутреннего уплотнения между устройством и внутренним диаметром трубопровода, возможно наличие в ползуне второго паза, в котором расположено кольцо уплотнительное круглого сечения.
При обеспечении внутреннего уплотнения с помощью кольца круглого сечения создается возможность уменьшать усилие при введении устройства, если имеющиеся на ползуне радиальные перемычки снабжены одним или несколькими осевыми разрезами.
Краткий комментарий к чертежам
Ниже изобретение описывается более подробно в одном из вариантов его осуществления. Показаны:
фиг. 1 - устройство согласно изобретению, частично в разрезе, в положении введения в трубопровод;
фиг. 2 - устройство согласно изобретению с фиг. 1 в конечном положении. Осуществление изобретения
На фиг. 1 представлен пример исполнения устройства согласно изобретению для установки запорной арматуры в трубопровод в уже введенном состоянии в трубопроводе 2 в процессе его прохождения к месту встраивания. Для пояснения в изображении указано стрелкой направление введения. Установка может производиться в гибких растягиваемых трубах, например из полиэтилена, но также и в жестких трубах, например из такого материала как сталь, в любом месте. Перемещение устройства в трубопроводе 2 до предусмотренного места встраивания производится посредством известного приводного элемента, например не показанного здесь известного специалистам гибкого вала.
Устройство согласно изобретению имеет корпус 1 в форме трубы, внешний диаметр которого выполнен таким, что он входит в трубопровод 2. Чтобы упростить введение в трубопровод 2, цилиндрическая область 3, имеющая максимальный диаметр, снабжена со стороны ее начала вводным скосом 4 в направлении введения.
Внутри корпуса 1 в расточке 5 герметично запрессована запорная арматура 6, в данном случае - устройство для контроля потока газа. Конструкция и принцип действия устройства для контроля потока газа известны специалистам. Поэтому в данном варианте осуществления можно отказаться от более детального изображения и пояснения подробностей.
На корпусе 1 в его конце, если смотреть в направлении введения, имеется контур для соединительной детали известного приводного элемента, уже упомянутого выше, - в данном варианте осуществления это винтовая резьба 7. Подразумевается, что возможно также применение байонетного или другого соединения, в зависимости от вида соединительной детали.
Внешний контур корпуса 1 имеет примыкающую к цилиндрической области 3 ступенчатую область 8, которая после первого цилиндрического участка 9 переходит в сужающуюся коническую часть 10, чтобы потом закончиться вторым цилиндрическим участком 11.
На заплечик 12, завершающий ступенчатую область 8, опирается ползун 13, в исходном состоянии помещенный на втором цилиндрическом участке 11 с возможностью перемещения по нему в осевом направлении, выполненный из растяжимого материала, например полиэтилена. На противоположной ступенчатой области 8 стороне заплечик 12 имеет скос 18, позволяющий легче монтировать ползун 13 на корпус 1.
Ползун 13 имеет на своей боковой поверхности два паза. В то время как один паз служит для приема кольца 14 круглого сечения, служащего для обеспечения герметичности, в другом пазе расположено в подпружиненном состоянии металлическое зажимное кольцо 15 с прорезью, диаметр которого в упруго раздвинутом положении больше, чем внутренний диаметр трубопровода 2, и которое сужается в направлении введения. При этом положение и характеристики кольца 14 круглого сечения и зажимного кольца 15 определены таким образом, что во встроенном положении, представленном на фиг.2 и более подробно разъясняемом ниже, зажимное кольцо 15 не оказывает отрицательного влияния на уплотняющее воздействие кольца 14 круглого сечения. Каждый из проходящих по окружности поясков 16, образованных на боковой поверхности ползуна 13 двумя пазами, имеет по четыре разреза 17, равномерно распределенных по окружности.
Встраивание устройства для установки запорной арматуры в трубопровод, описанного в этом варианте осуществления, и принцип его действия показаны ниже:
Устройство, представленное в варианте осуществления на фиг. 1, как описано выше, посредством соединительной детали связывают с не показанным гибким валом. Затем устройство при помощи гибкого вала вводится в трубопровод 2. При этом ползун 13 находится на втором цилиндрическом участке 11. Диаметр ползуна 13, а также внешний диаметр монтируемого кольца круглого сечения 14 меньше, чем внутренний диаметр трубопровода 2, в то время как пружинящее зажимное кольцо 15 подстраивается под этот диаметр и скользит вдоль стенки. Прохождение продолжается до тех пор, пока не достигнуто предусмотренное место встраивания.
После достижения места, предусмотренного для встраивания, для фиксации положения устройства посредством гибкого вала создается сила тяги в направлении, противоположном направлению введения. На фиг. 2 показано устройство, представленное на фиг. 1, в момент фиксации его положения в месте встраивания в трубопроводе 2.
Вследствие создаваемого тягового усилия зажимное кольцо 15 прижимается к стенке трубы или вжимается в эту стенку, в зависимости от материала трубопровода 2, так что ползун 13 удерживается в неподвижном положении. Коническая часть 10 скользит под ползуном 13 и вызывает его расширение его до тех пор, пока ползун 13 не переходит на первый цилиндрический участок 9. Кольцо круглого сечения 14 при этом расширении также прижимается ко внутренней стенке для необходимого уплотнения. При этом разрезы 17, распределенные по окружности поясков 16, служат для того, чтобы уменьшать усилия, прилагаемые при этом расширении.
Затем соединительную деталь отделяют от устройства, что в данном случае производится при помощи вращательного движения, и гибкий вал вместе с соединительной деталью перемещают наружу. На этом процесс встраивания в трубопровод 2 закончен.
Список ссылочных обозначений на чертежах
1. корпус
2. трубопровод
3. цилиндрическая область
4. скос для введения
5. расточка
6. запорная арматура
7. соединительная винтовая резьба
8. ступечатая область
9. первый цилиндрический участок
10. коническая область
11. второй цилиндрический участок
12. заплечик
13. ползун
14. кольцо круглого сечения
15. зажимное кольцо
16. поясок
17. разрез
18. скос