Устройство подачи реагента в текучую среду трубопровода

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для подачи жидкого реагента в текучую среду, перекачиваемую по трубопроводу под давлением.
Известен дозатор жидких реагентов (патент SU № 348231, МПК B01J 4/02, B03D 1/14, опубл. 23.08.1972 Бюл. № 25), включающий емкость с игольчатым клапаном, причем игольчатый клапан установлен на нагнетательной трубе, внутри которой вмонтировано диффузионное устройство, выполненное в виде лепестков, регулирующих положение клапана в зависимости от количества поступающей в обогатительный аппарат минеральной суспензии.
Недостатками данного дозатора являются сложность изготовления и регулирования внутренних лепестков, которые в быстротекучей и агрессивной среде быстро выходят из строя, снижая надежность, причем при выходе из строя лепестков необходимо удаления участка трубы для замены, что требует остановки перекачки по трубопроводу на длительно время, причем все конструктивные элементы индивидуальны для каждого типоразмера трубопровода, что требует большого количества запасных деталей для ремонта и обслуживания.
Наиболее близким является устройство для размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости (патент RU № 2460934, МПК F17D 01/14, опубл. 10.09.2012 Бюл. № 25), которое включает устанавливаемые последовательно на трубопроводе монтажный патрубок с направляющей или без направляющей, запорную арматуру, камеру со смонтированным в ней элементом для прокачки жидкости, соединенным через сальник с механизмом подъема и опускания, штуцер, присоединяемый к камере, причем производится реконструкция нижнего участка камеры в область с уплотнительными границами из упругого гидроизоляционного материала, плотно прилегающими к боковой поверхности элемента для прокачки жидкости, служащую для формирования в поток жидкости, которую при работе устройства прокачивают через штуцер и элемент для прокачки жидкости, при котором исключается смешение этого потока с жидкостью трубопровода, не пропущенной (не прокачанной) через элемент для прокачки жидкости, а монтажный патрубок с направляющей или без направляющей выполняют из условия соприкосновения с внутренней поверхностью монтажного патрубка или устанавливаемой на нем направляющей не менее чем на трех уровнях.
Недостатками данного дозатора являются сложность изготовления, большие массогабаритные размеры и низкая надежность, связанные с большим количеством точно подгоняемых и разнесенных по длине корпуса элементов с подвижным элементом для прокачки жидкости, причем все конструктивные элементы индивидуальны для каждого типоразмера трубопровода, что требует большого количества запасных деталей для ремонта и обслуживания.
Наиболее близким по технической сущности является устройство аэрозольного ингибирования газопровода жидкости (патент на ПМ RU № 13916, МПК F17D 1/05, C23F 11/02, опубл. 10.06.2000 Бюл. № 16), содержащее емкость для хранения ингибитора, насос-дозатор, фильтр и форсунку, причем оно снабжено установленным на газопроводе узлом вертикального перемещения форсунки, выполненным в виде цилиндрического корпуса с расположенным в нем полым штоком, верхняя резьбовая часть которого входит в соединение с маховиком, а нижняя часть соединена с форсункой, при этом насос-дозатор соединен с полым штоком гибким трубопроводом, а нижняя часть цилиндрического корпуса через задвижку соединена с газопроводом.
Недостатками данного дозатора являются сложность изготовления, большие массогабаритные размеры и низкая надежность, связанные с большим количеством точно подгоняемых и разнесенных по длине корпуса элементов с подвижным штоком, что требует большого количества запасных деталей для ремонта и обслуживания.
Технической задачей предполагаемой полезной модели является создание простой и надежной конструкции устройства подачи реагента в текучую среду трубопровода.
Техническая задача решается устройством подачи реагента в текучую среду трубопровода, включающим емкость для хранения реагента, насос-дозатор с подающим реагент подводящим трубопроводом и форсунку, расположенную в корпусе, соединенном с трубопроводом, и устанавливаемую в трубопроводе при помощи полого штока, который сообщен подающим трубопроводом.
Новым является то, что форсунка изготовлена в виде косого среза нижней части штока, направленным по потоку в трубопроводе, шток оснащен снаружи резьбой, выше которой снабжен уплотнением, а корпус оснащен центральным каналом, под герметизацию уплотнением штока, с нижней резьбой под резьбу штока, который сверху оснащен резьбой для соединения с регулирующей головкой с продольной полостью, сообщенной боковым отводом с подводящим трубопроводом, ниже бокового отвода внутри регулирующей головки выполнено седло запирающего штока, герметично вставленного сверху в полость регулирующей головки и оснащенного резьбой для взаимодействия с внутренней резьбой полости для продольного перемещения во время открытия или перекрытия седла при вращении с помощью верхнего штыря, который соединен с возможностью продольного перемещения с вращающейся воротком, зафиксированным от выпадения на конце регулирующей головки.
Новым также является то, что боковой отвод выполнен съемным с тарированным продольным проходным каналом.
На фиг. 1 изображено устройство в изометрии.
На фиг. 2 изображено устройство спереди в продольном разрезе.
На фиг. 3 изображено устройство сбоку в продольном разрезе.
Устройство подачи реагента в текучую среду трубопровода (не показан) включает емкость для хранения реагента, насос-дозатор с подающим реагент подводящим трубопроводом (не показаны) и форсунку 1 (фиг. 1), расположенную в корпусе 2, соединенном с трубопроводом, и устанавливаемую в трубопроводе при помощи полого штока 3, который сообщен подающим трубопроводом. Форсунка 1 изготовлена в виде косого среза нижней части штока 3, направленным по потоку в трубопроводе. Шток 3 (фиг. 2 и 3) оснащен снаружи резьбой 4, выше которой снабжен уплотнением 5. Корпус 2 (фиг. 3) оснащен центральным каналом 6, под герметизацию уплотнением 5 штока 3, с нижней резьбой 7 под резьбу 4 штока 3. Шток 3 сверху оснащен резьбой 8 для соединения с регулирующей головкой 9. Регулирующая головка 9 снабжена продольной полостью 10, сообщенной боковым отводом 11 с подводящим трубопроводом. Ниже бокового отвода 11 в полости 10 регулирующей головки выполнено седло 12 запирающего штока 13, герметично вставленного сверху в полость 10 регулирующей головки 9 и оснащенного резьбой 14 для взаимодействия с внутренней резьбой 15 полости 10 для продольного перемещения во время открытия или перекрытия седла 12 при вращении с помощью верхнего штыря 16. Штырь 16 соединен с возможностью продольного перемещения с вращающейся воротком 17, зафиксированным от выпадения на конце регулирующей головки 9 (например, винтами 18 – фиг. 2, вальцовкой, пружинными фиксаторами или т.п. – последнее не показано). Штырь 16 (фиг. 2) может быть изготовлен цилиндрическим с лысками, квадратным, прямоугольным, в виде звездочки или т.п., вставленным в соответствующее отверстие 19 (фиг. 1 и 2) в воротке 17. При необходимости регулировки по максимальному расходу реагента, добавляемого в текучий поток трубопровода, боковой отвод 11 (фиг. 3) может быть выполнен сменным с тарированным продольным проходным каналом 20, поперечное сечение которого будет ограничивать максимальный расход реагента.
Устройство подачи реагента в текучую среду трубопровода работает следующим образом.
В месте установки устройства в трубопроводе герметично фиксируют (сваркой, зажимной муфтой или т.п.) специальный отвод (не показан) с соединительной резьбой, фланцем или т.п. После чего вскрывают трубопровод и герметизируют отвод (заглушкой с клапаном, шаровым краном или т.п. – не показано). Перед установкой устройства подбирают корпус 2 (фиг. 2) с соединительной резьбой 21, фланцем (не показан) или т.п. для соединения со специальным отводом. В центральный канал 6 (фиг. 3) подобранного корпуса 2 вставляют шток 3 необходимой длины (выбирается заранее из технологических показателей наиболее эффективной подачи реагента в трубопровод) с форсункой 1 и скручивают их по ответным резьбам 4 и 7. Пространство центрального канала 6 герметизируется уплотнением 5 штока 3. Со стороны направления форсунки 1 на штоке 3 делают метку (не показана) краской или кернером (не показаны), или, вести сборку так, отвод 11 и положение форсунки 1 имели одинаковое направление относительно оси трубопровода по потоку текучей среды. На верхнюю резьбу 8 штока 3 устанавливают герметично регулирующую головку 9 с боковым отводом 11, запирающим штоком 13, герметично установленным в полости 10, и воротком 17, зафиксированным от отсоединения, например, винтами 18 (фиг. 2). При необходимости отвод 11 (фиг. 3) с необходимым проходным каналом 20 устанавливают заранее. Вращением воротка 17 (фиг. 1) при помощи отверстия 19, взаимодействующего скользящей посадкой со штырем 16 (фиг. 3), вращают запирающий шток 13 до его герметичного взаимодействия с седлом 14 при помощи ответных резьб 14 и 15, запирающего штока 13 и полости 10 регулирующей головки 9 соответственно. После чего корпус 2 соединяют со специальным отводом трубопровода, например, при помощи резьбы 21 (фиг. 2), для чего корпус 2 (фиг. 1) могут снабдить шестигранником 22 под стандартные гаечные ключи, технологическими выступами (не показаны) под специальный инструмент, проточками (не показаны) под гаечные ключи или т.п. Поворотом штока 3 (фиг. 3) в корпусе 2 по соответствующим резьбам 4 и 7 на отворот (не более одного оборота для исключения полного выкручивания) добиваются расположения форсунки 1 по направлению потока текучей среды, для этого метку на штоке 3 или боковой отвод 11 располагают по оси трубопровода в сторону уходящего потока. Боковой отвод 11 соединяют с подводящим трубопроводом, который через насос-дозатор соединен с емкостью для хранения реагента (например, ингибитора коррозии, гасителя пены или т.п.). Обратным вращением воротка 17 (фиг. 3) и запирающего штока 13 добиваются отхода его от седла 14, открывая сообщение канала 20 отвода 11 через канал 10, седло 14 и шток 3 с форсункой 1 с текучей средой трубопровода. Включают насос-дозатор и реагент из емкости по подающему трубопроводу подается через устройство в текучую среду (воду, водонефтяную смесь, нефть или т.п.) трубопровода. При необходимости смены насоса-дозатора и/или емкости вращением воротка 17 и запирающего штока 13 добиваются закрытия седла 14 (без сброса давления в трубопроводе), а после смены седло 14 опять открывают отводом от него запирающего штока 13.
Также возможно использование этого устройства и после врезки в трубопровод высокого давления внутри специального отвода при помощи оборудования для «холодной» врезки (не показана – см. патенты RU №№ 133246, 2155295, 2173809, 2221960 или т.п.), у которой режущий инструмент (не показан) при закрытой задвижке над специальным отводом заменяют на корпус 2 (фиг. 3) со штоком 3, оснащенным регулирующей головкой 9 с перекрытым запирающим штоком 13 седлом 14. При этом шестигранник 22 или технологические выступы корпуса 2 стыкуют для возможности вращения с вращающейся головкой (не показана) оборудования для «холодной» врезки. После чего оборудование для холодной врезки герметизируют задвижку полностью открывают и при помощи подающего механизма (не показан) этого оборудования вводят корпус 2 (фиг. 2) внутрь специального отвода с внутренней резьбой, в котором корпус 2 герметично фиксируют вращением при помощи, например, резьбы 21, что определяют отсутствием течи из специального отвода (не показан) герметичного корпуса в оборудовании для «холодной» врезки. После чего оборудование для холодной врезки снимают, а корпус 2 со штоком 3 и регулирующей головкой 9 остаётся на специальном отводе трубопровода. Сверху регулирующей головки 9 устанавливают вороток 17, зафиксированный винтами 18, отверстие 19 которого совмещают со штырем 16 запирающего штока 13 (фиг. 2). К регулирующей головке 9 сбоку присоединяют отвод 11 с каналом 20. Поворотом штока 3 в корпусе 2 добиваются расположения форсунки 1 по направлению потока текучей среды, для этого метку на штоке 3 или боковой отвод 11 располагают по оси трубопровода в сторону уходящего потока. Боковой отвод 11 соединяют с подводящим трубопроводом, который через насос-дозатор соединен с емкостью для хранения реагента (например, ингибитора коррозии, гасителя пены или т.п.). После чего устройство работает аналогично описанному выше.
На технологию и оборудование для «холодной» врезки в трубопровод авторы не претендуют.
Такая конструкция устройства подачи реагента в текучую среду трубопровода позволяет изготовить несколько корпусов 2 (фиг. 2) с соединительными и герметизирующими элементами (например, резьбой 21) под используемые под все используемые типы специальных отводов трубопроводов, но каждый с одинаковым центральным каналом 6 и внутренней резьбой 7. При этом можно использовать одинаковые (унифицированные) штоки 3 (фиг. 3) и регулирующую головку 9 с боковым отводом 11, запирающим штоком 13 и воротком 17, что значительно упрощает изготовление, ремонт и обслуживание устройства в целом. Длину штока 3 можно регулировать при помощи нижней его части в виде патрубка 23 необходимой длины с форсункой 1 (косой срез сделать просто), который впрессовывают, приваривают или приклеивают к верхней части этого штока 3 (авторы на это не претендуют).
Предлагаемое устройство подачи реагента в текучую среду трубопровода простое и надежное, так как состоит из унифицированных, простых, зафиксированных в процессе работы деталей, которые можно использовать под разные типоразмеры диаметра трубопровода с любой глубиной установки штока внутри.