ВЫРОВНЕННЫЙ И АКСИАЛЬНО НАГРУЖЕННЫЙ ВЕНТИЛЬ ДЛЯ ВВЕДЕНИЯ СКРЕБКА В ТРУБОПРОВОД
LEVELLED AND AXIALLY LOADED VALVE FOR INTRODUCING SCRAPER INTO PIPELINE

Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к способу и устройству для соединения двух резьбовых элементов и, в частности к способу и устройству для аксиальной нагрузки сопряженных резьбовых элементов фланца вентиля и корпуса вентиля при одновременном сохранении выравнивания болтовых отверстий на трубчатом элементе с болтовыми отверстиями фланца вентиля.
Уровень техники
Обычный вентиль для трубопровода снабжен одним или несколькими фланцами. Назначением фланцев является обеспечение соединения вентиля с другим фланцевым вентилем, фланцевой трубой или фланцевым фитингом. Для обеспечения соединения вентиля с сопряженным вентилем необходимо геометрически выравнивать болтовые отверстия на сопрягаемых фланцах.
В конструкциях вентиля, где необходимо соединять фланец вентиля с корпусом вентиля с помощью резьбовых винтов, не всегда возможно обеспечивать прикрепление фланца вентиля к корпусу вентиля так, что болтовые отверстия фланца вентиля находятся в правильном геометрическом выравнивании. Принято прикладывать к фланцу вентиля крутящий момент, так что через сопряженные резьбовые элементы передается аксиальная нагрузка для предотвращения ослабления резьбового соединения. Однако, когда фланец вентиля плотно привинчен к корпусу вентиля, то болтовые отверстия фланца вентиля могут быть неправильно выровнены.
Один существующий подход к проблеме состоит во включении пружины дискового типа так, что при свинчивании двух резьбовых элементов дисковая пружина сжимается и это обеспечивает аксиальную нагрузку сопрягаемых резьбовых элементов при одновременном обеспечении ограниченного поворота сопрягающего резьбового соединения с целью приведения болтовых отверстий фланца вентиля в правильное выравнивание.
Другой подход к этой проблеме состоит в обеспечении деформируемого элемента во фланце вентиля или в корпусе вентиля, так что при привинчивании фланца вентиля на корпус вентиля, деформируемый элемент прикладывает аксиальную нагрузку к сопрягающему резьбовому соединению при одновременном обеспечении ограниченной величины поворота сопрягающего резьбового соединения с целью приведения болтовых отверстий фланца вентиля в правильное выравнивание.
В обоих указанных выше подходах аксиальная нагрузка прикладывается к сопрягающим резьбовым элементам, когда начинает действовать пружина или деформируемый элемент. Поэтому аксиальная нагрузка, прикладываемая к сопрягающим резьбовым элементам, зависит от необходимости обеспечения геометрического выравнивания болтовых отверстий фланца вентиля. Кроме того, сопротивление повороту фланца вентиля относительно корпуса вентиля определяется фрикционным сопротивлением сопрягаемых поверхностей и сопрягаемых резьбовых элементов.
Имеется потребность в устройстве для приложения аксиальной нагрузки к сопряженному резьбовому соединению фланца вентиля и корпуса вентиля при одновременном обеспечении геометрического выравнивания болтовых отверстий во фланце вентиля и обеспечении отсутствия фрикционного сопротивления повороту, которое устраняет недостатки существующего уровня техники.
Сущность изобретения
Данное изобретение относится к способу соединения двух резьбовых элементов, один или оба из которых имеют фланец, и, в частности, к соединению вентильного фитинга с трубчатым элементом, имеющим соединительный фланец. В предпочтительном варианте выполнения вентильный фитинг является задвижкой для запуска скребков в трубопровод для включения в трубопровод.
Согласно одному варианту осуществления изобретения, предлагается способ соединения первого резьбового элемента со вторым резьбовым элементом, при этом один или оба резьбовых элемента включают фланец, содержащий стадию пропускания элемента аксиальной нагрузки через отверстие, определяемое одним или несколькими резьбовыми элементами, для опоры на другой резьбовой элемент с приложением аксиального усилия натяжения между двумя резьбовыми элементами.
Согласно другому варианту осуществления изобретения, предлагается способ соединения трубчатого элемента, имеющего соединительный фланец, определяющий множество болтовых отверстий, с вентильным фитингом, имеющим продольную ось, для соединения с трубчатым элементом, имеющим соединительный фланец, при этом фитинг содержит:
- корпус вентиля, имеющий выход, резьбовой конец и поверхность нагрузки; и
- фланец вентиля, содержащий первый резьбовой конец для сцепления с резьбовым концом корпуса вентиля, фланец для сцепления с соединительным фланцем трубчатого элемента, при этом фланец определяет несколько болтовых отверстий и несколько элементов аксиальной нагрузки, каждый из которых выполнен с возможностью перемещения между первым положением, отодвинутым от поверхности нагрузки, и вторым, выдвинутым положением с опорой на поверхность нагрузки корпуса вентиля для приложения аксиального усилия натяжения между корпусом вентиля и фланцем вентиля;
при этом способ содержит следующие стадии:
(a) навинчивание фланца вентиля на корпус вентиля;
(b) поворот фланца вентиля, пока болтовые отверстия на фланце вентиля не будут геометрически выровнены с болтовыми отверстиями на соединительном фланце трубчатого элемента; и
(c) перемещение элемента аксиальной нагрузки в его второе, выдвинутое положение, так что он опирается на поверхность нагрузки корпуса вентиля.
Согласно другому варианту осуществления изобретения, предлагается вентильный фитинг, имеющий продольную ось, для соединения с трубчатым элементом, имеющим соединительный фланец, при этом фитинг содержит:
(a) корпус вентиля, имеющий выход, резьбовой конец и периферийную поверхность нагрузки по существу под прямым углом к продольной оси фитинга; и
(b) фланец вентиля, содержащий первый резьбовой конец для сцепления с резьбовым концом корпусом вентиля, фланец для сцепления с соединительным фланцем трубчатого элемента, и множество элементов аксиальной нагрузки, каждый из которых выполнен с возможностью перемещения между первым положением, отодвинутым от поверхности нагрузки, и вторым, выдвинутым положением с опорой на поверхность нагрузки корпуса вентиля для приложения аксиального усилия натяжения между корпусом вентиля и фланцем вентиля.
Согласно другому варианту осуществления изобретения, предлагается устройство вентильного фитинга, имеющее продольную ось, для соединения с трубчатым элементом, имеющим соединительный фланец, при этом фитинг содержит:
(a) корпус вентиля, имеющий резьбовой конец, определяющий выход, и поверхность нагрузки; и
(b) фланец вентиля, содержащий резьбовой конец для сцепления с резьбовым концом корпуса вентиля, фланец для сцепления с соединительным фланцем трубчатого элемента, и элемент аксиальной нагрузки, который выполнен с возможностью перемещения между первым положением, отодвинутым от поверхности нагрузки, и вторым, выдвинутым положением с опорой на поверхность нагрузки корпуса вентиля для приложения аксиального усилия натяжения между корпусом вентиля и фланцем вентиля.
Краткое описание чертежей
Ниже приводится подробное описание примеров выполнения изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых упрощенно, схематично и без соблюдения масштаба изображено:
фиг.1 - разрез одного варианта выполнения данного изобретения, на виде сбоку;
фиг.2 - разрез одного варианта выполнения данного изобретения, в изометрической проекции;
фиг.3 - иллюстрация выравнивания болтовых отверстий сопрягаемых фланцев, согласно одному варианту выполнения данного изобретения;
фиг.4 - элемент аксиальной нагрузки, согласно одному варианту выполнения данного изобретения.
Описание вариантов выполнения
В данном описании неопределенный артикль элемента не означает «лишь один», если это не указано особо.
Используемое понятие «скребок» означает устройство, которое перемещают внутри трубопровода с целью очистки, калибровки или проверки.
Ниже приводится описание изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи. В базовом виде изобретение можно применять к любому резьбовому соединению между двумя элементами для оказания сопротивления рассоединению двух элементов или нежелательному движению между двумя элементами и для выравнивания двух элементов. В одном варианте выполнения изобретение относится, в частности, к вентильным фитингам внутри трубопроводов, как будет описано ниже.
Как показано на фиг.1 и 2, устройство содержит вентильный фитинг 10, имеющий фланец 20 вентиля и корпус 12 вентиля. В предпочтительном варианте выполнения вентильный фитинг является задвижкой для введения скребка в трубопровод, как показано на фиг.1 и 2. В соответствии с этим корпус 12 вентиля имеет выходы на каждом конце, которые оба снабжены резьбой 16. Резьбовые выходы соединены каждый с фланцем 20 вентиля. Однако корпус 12 вентиля может иметь любое число резьбовых выходов в зависимости от типа вентильного фитинга. Например, Т-образный вентильный фитинг может иметь три резьбовых выхода, а крестообразный фитинг может иметь четыре резьбовых выхода. Корпус 12 вентиля имеет также, по меньшей мере, одну поверхность 18 нагрузки, используемую для аксиальной нагрузки резьбового соединения между корпусом 12 вентиля и фланцем 20 вентиля, как будет описано ниже. В предпочтительном варианте выполнения, поверхность нагрузки является окружным буртиком, который проходит по существу под прямым углом к продольной оси вентильного фитинга.
Фланец 20 вентиля содержит фланец 24, резьбовой конец 22, который сцепляется с резьбовым концом корпуса 12 вентиля и, по меньшей мере, один элемент 26 аксиальной нагрузки. Между фланцем 20 вентиля и корпусом 12 вентиля могут быть предусмотрены уплотнения, такие как кольца круглого поперечного сечения, как хорошо известно из уровня техники.
В предпочтительном варианте выполнения имеется несколько элементов аксиальной нагрузки. Элемент 26 аксиальной нагрузки выполнен с возможностью перемещения между первым положением, в котором он отодвинут от поверхности нагрузки, когда фланец вентиля соединяется с корпусом вентиля, и вторым положением, в котором он выступает с опорой на поверхность 18 нагрузки. В предпочтительном варианте выполнения элементы аксиальной нагрузки расположены по существу параллельно продольной оси вентильного фитинга и перемещаются вдоль параллельной оси.
Фланец 24 фланца 20 вентиля определяет ряд болтовых отверстий 34, которые геометрически соответствуют болтовым отверстиям фланца трубчатого элемента 44, с которыми соединяется вентильный фитинг 10. На фиг.3 показано требуемое выравнивание соединительных частей или болтовых отверстий во фланце трубчатого элемента 44 с болтовыми отверстиями во фланце 20 вентиля.
В одном варианте выполнения элемент 26 аксиальной нагрузки размещен внутри прохода 32 и упирается во фланец 20 вентиля. Внутренняя поверхность прохода 32 и наружная поверхность элемента 26 аксиальной нагрузки могут быть выполнены с дополняющей друг друга резьбой (не изображена), так что элемент 26 аксиальной нагрузки можно перемещать в его второе, выдвинутое положение посредством его поворота внутри прохода 32. Элемент 26 аксиальной нагрузки может быть винтом, однако можно использовать другие средства, обычно используемые в уровне техники для вдвигания и выдвигания элементов.
В предпочтительном варианте выполнения установочные винты 26 могут иметь коническую вершину, а поверхность 18 нагрузки корпуса 12 вентиля задает несколько углублений 30 для приема установочных винтов 26 при выдвижении в их второе, выдвинутое положение. Понятно, что можно использовать в данном изобретении множество элементов аксиальной нагрузки, поверхностей нагрузки и углублений. В соответствии с этим, когда установочные винты выдвигаются и входят в углубления, то установочные винты прикладывают аксиальное усилие натяжения между корпусом 12 вентиля и фланцем 20 вентиля. Кроме того, корпус вентиля и фланец вентиля нельзя поворачивать относительно друг друга без срезания установочных винтов. Используемое здесь понятие «аксиальное усилие натяжения» является усилием, которое стремится разделить корпус вентиля и фланец вентиля вдоль их продольных осей.
После резьбового соединения фланца 20 вентиля и корпуса 12 вентиля, элемент 26 аксиальной нагрузки перемещают в его второе, выдвинутое положение, так что он выступает в углубление 30 и опирается на поверхность 18 нагрузки. При приложении крутящего момента к элементу 26 аксиальной нагрузки создаваемое усилие аксиального натяжения прикладывается между корпусом 12 вентиля и фланцем 20 вентиля. Другими словами, элементы аксиальной нагрузки прикладывают усилие, стремящееся разъединить корпус 12 вентиля и фланец 20 вентиля. Это приводит к аксиальной нагрузке, приложенной к сопряженным резьбовым элементам фланца 20 вентиля и корпуса 12 вентиля. Таким образом, предотвращается нежелательное ослабление сопрягающего резьбового соединения с помощью выдвинутого элемента 26 аксиальной нагрузки, и создается трение в резьбовом соединении. После выравнивания фланца 24 с фланцем трубопровода можно нагружать резьбовое соединение между корпусом вентиля и фланцем вентиля без дополнительного поворота фланца вентиля.
В предпочтительном варианте выполнения элемент 26 аксиальной нагрузки содержит винт с конической вершиной, расположенный в проходе 32, и используется имеющее коническую форму углубление 30 в поверхности 18 нагрузки. Конец конической вершины винта входит в коническое углубление 30 на поверхности 18 нагрузки, что обеспечивает вклад каждого элемента 26 аксиальной нагрузки в создание аксиальной нагрузки, а также сопротивление среза поворачиванию. На фиг.4 схематично показан винт с конической вершиной, подходящий для использования в данном изобретении. Заданную величину крутящего момента можно прикладывать к каждому элементу 26 аксиальной нагрузки для получения подходящей величины аксиальной нагрузки.
Вентильный фитинг 10 может быть шаровым вентилем или любым другим подходящим вентильным фитингом, выбираемым специалистом в данной области техники. Как показано на фиг.2, вентильный фитинг может подходить для введения или извлечения скребков из трубопровода и может быть задвижкой для запуска скребков, имеющей отверстие 42 и уплотнительный колпачок (не изображен).
Вентильный фитинг 10 может быть выполнен из любого подходящего материала, включая, но не ограничиваясь этим, подходящие металлы или их сплавы, или же подходящие пластмассовые или композитные материалы.
Ниже приводится описание использования изобретения со ссылками на фиг.1 и 2. Корпус 12 вентиля и фланец 20 вентиля свинчивают друг с другом. Фланец 20 вентиля вращают, пока болтовые отверстия во фланце 24 не будут геометрически выровнены с болтовыми соединениями в соединительных фланцах трубчатого элемента 44, с которым соединяется вентильный фитинг 10. Особенно предпочтительный способ состоит в свинчивании друг с другом фланца вентиля и корпуса вентиля, пока не станет возможным дальнейшее вращение. Затем можно слегка повернуть фланец вентиля назад, пока не будут выровнены болтовые отверстия. При типичной схеме расположения болтов соединительного фланца трубопровода это можно осуществлять с помощью поворота на менее чем 90°.
Затем вращают установочные винты 26 с выдвижением их во второе, выдвинутое положение, за счет чего они опираются на поверхность 18 нагрузки корпуса 12 вентиля. К установочным винтам 26 прикладывают достаточный крутящий момент для аксиальной нагрузки сопрягающего резьбового соединения, достаточной для фрикционного зацепления резьбовых элементов. Затем фланец 24 фланца 20 вентиля и соединительный фланец трубчатого элемента 44 соединяют болтами друг с другом. В качестве альтернативного решения фланцы можно соединять болтами друг с другом перед выдвиганием элементов аксиальной нагрузки в их второе положение. Этот процесс повторяют, если вентильный фитинг 10 имеет второй резьбовой конец для соединения со вторым трубчатым элементом.
Для специалистов в данной области техники понятно, что возможны различные модификации, адаптации и вариации изобретения без выхода за объем изобретения, заданного формулой изобретения. Различные признаки и элементы данного изобретения можно комбинировать отлично от указанных в описании и в формуле изобретения комбинаций без выхода за объем изобретения.