ФЛАНЕЦ НЕФТЕПРОВОДНОГО ВАНТУЗА ДЛЯ ФИКСАЦИИ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩЕЙ ПРОБКИ И ГЕРМЕТИЗИРУЮЩАЯ ПРОБКА ФЛАНЦА

Полезные модели относятся к средствам для герметичного запирания нефтепроводного вантуза и могут быть использованы в трубопроводном транспорте нефти.
Известна система герметичного запирания пробки в вантузе трубопровода, описанная в материалах патента США №4513788, F16L 55/10, публ. 30.04.1985. Согласно описанию и обозначениям позиций на фигурах к патенту США №4513788 вантуз включает патрубок 18, снабженный фланцем 22. Система запирания содержит пробку 50 с выемкой 54, которая при установке пробки 50 во фланце 22 располагается напротив кольцевой канавки 86 в проеме 25 фланца 22. Воротник 70 установлен в кольцевой канавке 86 фланца 22 и может частично выходить из канавки 86 на фланце 22 и входить в выемку 54 на пробке 50. Для перемещения воротника 70 предусмотрена соединенная с ним передача типа «винт-гайка», расположенная в радиальном отверстии 59 фланца 22 и образованная винтом 66 и неподвижной гайкой 60 (фиг.7 в патенте США №4513788). Соединение передачи с воротником 70 осуществлено следующим образом. В радиальном отверстии 59 установлена шпилька 64, один конец которой соединен по резьбе с воротником 70. Другой конец шпильки 64 снабжен бобышкой 76 с внешней резьбовой частью 78. В центре винта 66 находится сквозное отверстие для установки винта 66 на бобышке 76. Между винтом 66 и бобышкой 76 имеется зазор. Винт 66 закрепляется на бобышке 76 с помощью гайки 68, навинченной на резьбовую часть 78 бобышки 76. В то же время винт 66 соединен по резьбе с гайкой 60. Для сборки описанной выше системы резьбовую часть шпильки 64 вкручивают в отверстие 82 на воротнике 70. Затем шпильку 64 вставляют из проема 25 фланца 22 в радиальное отверстие 59 на фланце 22 (конкретно в отверстие 58 для этой шпильки) так, что внешняя резьбовая часть 78 шпильки 64 входит внутрь гайки 60. Винт 66 вкручивают по гайке 60, устанавливают на бобышке 76 шпильки 64 и закрепляют на ней с помощью гайки 68. Так как диаметр бобышки 76 немного меньше, чем внутренний диаметр сквозного осевого отверстия в винте 66, то бобышка 76 и винт 66 могут слегка перемещаться относительно друг друга. Винт 66 снабжен гнездом для его зацепления со средством для вращения (ключом). При вращении винт 66 движется по резьбе гайки 60 и передвигает закрепленную на нем шпильку 64 в сторону проема 25 во фланце 22 и наоборот. Неподвижное соединение одного конца шпильки 64 с воротником 70, который, находясь в канавке 86 на фланце (и в выемке 54 на пробке), не позволяет шпильке вращаться, и свободная посадка винта 66 на бобышке 76 с другого конца шпильки 64 обеспечивают осевое перемещение шпильки 64 без ее вращения вокруг своей продольной оси. В результате, воротник 70 входит в выемку 54 на пробке 50 и запирает пробку 50 в проеме 25 фланца 22.
Когда воротник 70 одной своей частью входит в выемку 54 на пробке 50, то другая его часть остается в канавке 86 фланца 22 (фиг.4, 5). При этом нагрузка от давления среды трубопровода на пробку 50, установленную в вантузе, через воротник 70 передается на сечение шпильки 64 (фиг.5), что приводит к возникновению в шпильке 64 изгибающих напряжений, нежелательных с точки зрения ее износа.
Уплотнение 72 шпильки 64 перемещается вместе со шпилькой 64 вдоль радиального отверстия 59 (то же, что вдоль отверстия 58). При таком перемещении в уплотнение 72 возможно попадание грязи и механических частиц, что ускоряет износ уплотнения 72, а кромка уплотнения 72 может быть вывернута с нарушением герметичности.
Выемка 54, выполненная в виде канавки на пробке 50, требует точной установки воротника 70 напротив нее.
В конструкции по патенту США №4513788 отсутствуют средства против несанкционированного высвобождения пробки 50, находящейся под давлением нефтепровода, что допускает выведение воротника 70 из выемки 54 на пробке 50 без использования специального приспособления для установки и извлечения пробки (это приспособление создает давление, противоположное давлению на пробку со стороны нефтепровода).
Кроме того, если указанное выше приспособление используется, то при отсутствии давления (разряжении) в нефтепроводе возможно падение пробки на дно трубы из-за ее случайного отцепления от этого приспособления.
Фланец вантуза для фиксации в его проеме герметизирующей пробки и герметизирующая пробка, описанные в материалах патента США №4513788, приняты соответственно за наиболее близкие аналоги (прототипы) заявляемых фланца и пробки.
Задачей полезных моделей «Фланец нефтепроводного вантуза для фиксации герметизирующей пробки» и «Герметизирующая пробка фланца» является повышение надежности фиксации герметизирующей пробки во фланце.
Технический результат для полезной модели «Фланец нефтепроводного вантуза для фиксации герметизирующей пробки» заключается в снижении износа элементов, участвующих в фиксации пробки во фланце, в процессе эксплуатации.
Технический результат для полезной модели «Герметизирующая пробка фланца» заключается в упрощении фиксации пробки и сокращении времени на это.
Как и в прототипе, фланец нефтепроводного вантуза, предназначенный для фиксации в его проеме герметизирующей пробки с выемкой, устанавливаемой напротив стенок проема, и содержащий в проеме канавку, по меньшей мере один размещенный в канавке воротник, сквозное радиальное отверстие, в котором расположена передача «винт - гайка» для частичного выхода воротника из канавки в выемку на пробке, при этом винт передачи соединен с воротником, а гайка установлена без возможности перемещения вдоль своей продольной оси, и герметизирующее уплотнение в радиальном отверстии для предотвращения утечки среды из нефтепровода.
В отличие от прототипа винт соединен с воротником неподвижно, гайка установлена с возможностью вращения вокруг своей продольной оси, отверстие в гайке выполнено глухим с противоположной от воротника стороны, герметизирующее уплотнение размещено между гайкой и стенкой радиального отверстия, воротник выполнен с возможностью опоры на фланец при упоре в него пробки под давлением нефтепровода.
Для ограничения несанкционированного доступа в нефтепровод на торце воротника, устанавливаемом напротив нефтепровода, выполнена проточка с возможностью образования выступа, входящего в проточку, выполненную в выемке на пробке, причем выемка выполнена открытой с торца установленной во фланце пробки, противоположного к нефтепроводу.
Кроме того, для ограничения несанкционированного доступа в нефтепровод воротник соединен с винтом с помощью штифта.
Для предотвращения падения пробки в нефтепровод при отсутствии давления (разряжении) в нефтепроводе из-за случайного отцепления пробки от приспособления для ее установки и извлечения в проеме фланца выполнен буртик.
Как и в прототипе, герметизирующая пробка имеет выемку, расположенную при установке пробки в нефтепроводном вантузном фланце напротив стенок его проема.
В отличие от прототипа выемка выполнена открытой с торца пробки, противоположного нефтепроводу.
Для ограничения несанкционированного доступа в нефтепровод в выемке пробки выполнена проточка с возможностью вмещения выступа, образованного проточкой на устанавливаемом напротив нефтепровода торце воротника.
Для предотвращения падения пробки в нефтепровод при отсутствии давления (разряжении) в нефтепроводе из-за случайного отцепления пробки от приспособления для ее установки и извлечения на ней выполнен буртик для опоры на буртик в проеме фланца.
Устройство изображено на фигурах 1-3 со следующими обозначениями:
1 - фланец (фиг.1-3),
2 - пробка (фиг.1-3),
3 - выемка на пробке (фиг.3),
4 - канавка в проеме фланца (фиг.3),
5 - воротник (фиг.1-3),
6 - сквозное радиальное отверстие фланца (фиг.3),
7 - винт (фиг.1-3),
8 - гайка (фиг.1 -3),
9 - уплотнение (фиг.3),
10 - отверстие в гайке (фиг.3),
11 - торец гайки, выполненный для вращения гайки с помощью ключа (фиг.3),
12 - выступ в радиальном отверстии фланца для ограничения осевого перемещения гайки (фиг.3),
13 - выступ на гайке для ограничения ее осевого перемещения (фиг.3),
14 - резьбовая втулка для ограничения осевого перемещения гайки (фиг.3),
15 - проточка, выполненная в выемке пробки (фиг.3),
16 - выступ от проточки на торце воротника (фиг.3),
17 - штифт, соединяющий воротник и винт (фиг.3),
18 - буртик на фланце 1 для предотвращения падения пробки в нефтепровод (фиг.3),
19 - буртик на пробке 2 для предотвращения ее падения в нефтепровод (фиг.3)
Заявлен фланец 1 нефтепроводного вантуза. Фланец 1 предназначен для фиксации в его продольно-осевом проеме герметизирующей пробки 2 с выемкой 3.
При установке пробки 2 во фланце 1 выемка 3 располагается напротив стенок проема фланца 1. В проеме фланца 1 выполнена канавка 4, в которой установлен по меньшей мере один воротник 5.
В сквозном радиальном отверстии 6 фланца 1 расположена передача «винт - гайка», предназначенная для частичного выхода воротника 5 из канавки 4 в выемку 3 на пробке 2. Винт 7 этой передачи неподвижно соединен с воротником 5, например, с помощью штифта 17 или резьбовым соединением и т.п., а гайка 8 установлена без возможности перемещения вдоль своей продольной оси. Для этого в конкретном исполнении торец гайки 8 со стороны воротника 5 упирается в выступ 12, выполненный в радиальном отверстии 6 фланца 1. С противоположной стороны на гайке 8 имеется выступ 13, в который упирается резьбовая втулка 14, ввинченная в радиальное отверстие 6.
Гайка 8 может вращаться вокруг своей продольной оси, что обеспечивается свободной посадкой гайки 8 в радиальном отверстии 6 и тем, что между гайкой 8 и втулкой 14 имеется зазор. Торец 11 гайки 8 выполнен таким образом, чтобы его можно было зацепить ключом.
Частичный выход воротника 5 из канавки 4 обеспечивается за счет размеров и расположения элементов передачи.
Для того чтобы предотвратить утечку среды из нефтепровода через радиальное отверстие 6, отверстие 10 в гайке 8 заглушено с противоположной от воротника 5 стороны, а герметизирующее уплотнение 9 размещено между гайкой 8 и стенкой радиального отверстия 6.
Конфигурацию и размеры воротника 5 выбирают в зависимости от размеров фланца 1 и пробки 2 таким образом, чтобы воротник 5 своим верхним торцом опирался бы на фланец 1, при этом пробка 2 своим выступом, образованным нижней частью выемки 3, упиралась бы в воротник 5 под давлением нефтепровода. Ширина воротника 5 должна обеспечивать его надежный упор в канавку 4 фланца 1, а пробки 2 - в воротник 5. Высота воротника 5 равна высоте канавки 4 фланца 1 за вычетом зазора, обеспечивающего перемещение воротника 5 в канавке 4 и в выемке 3 пробки 2.
В конкретном исполнении по кольцевой канавке 4 равномерно размещены четыре воротника 5, которые соединены с соответствующими им передачами «винт-гайка», расположенными в четырех радиальных отверстиях 6 (фиг.2).
Для ограничения несанкционированного доступа в нефтепровод на торце воротника 5, обращенном к нефтепроводу (на фигурах не показан) при расположении фланца 1 на патрубке вантуза, выполнена проточка, образующая такой выступ 16, чтобы он мог войти в проточку 15 на выемке 3 пробки 2. Выемка 3 является открытой с торца пробки 2, противоположного нефтепроводу при установке пробки 2 во фланце 1.
Кроме того, для ограничения несанкционированного доступа в нефтепровод воротник 5 неподвижно соединен с винтом 7 с помощью штифта 17 (фиг.3), который разрушится при вращении гайки 8, если не использовать специальное приспособление, предназначенное для установки и извлечения пробки (приспособление на фигурах не показано).
В проеме фланца 1 выполнен буртик 18 для предотвращения падения пробки 2 в нефтепровод при отсутствии давления (разряжении) в нефтепроводе из-за случайного отцепления пробки от вышеуказанного приспособления
В заявляемой герметизирующей пробке 2 выемка 3 выполнена открытой с торца пробки 2, противоположного нефтепроводу, при установке пробки 2 во фланце 1. Такая конструкция не требует точного позиционирования выемки 3 напротив канавки 4, что упрощает фиксацию пробки 2 и сокращает процесс ее установки, а также позволяет осмотреть состояние воротника 5 и его расположение.
Для ограничения несанкционированного доступа в нефтепровод в выемке 3 пробки 2 выполнена проточка 15 таких размеров, что она может вместить выступ 16, образованный проточкой на обращенном к нефтепроводу торце воротника 5. В результате, проточка 15 и выступ 16 создают замок, не позволяющий отвести воротник 5, если не использовать приспособление для установки и извлечения пробки 2.
На пробке 2 выполнен буртик 19, который может опереться на буртик 18 в проеме фланца 1, для предотвращения падения пробки 2 в нефтепровод при отсутствии давления (разряжении) в нефтепроводе из-за случайного отцепления пробки от приспособления для ее установки и извлечения.
Заявленные полезные модели работают следующим образом.
Для установки пробки во фланце 1 используют приспособление (на фигурах не показано), располагаемое на фланце 1 и создающее давление, противоположное давлению на пробку со стороны нефтепровода (на фигурах не показан). С помощью вышеуказанного приспособления закрепленную на нем пробку 2 проталкивают в проем фланца 1 так, чтобы выступ, образованный нижней частью выемки 3 пробки 2, оказался ниже канавки 4 фланца 1. В конкретном исполнении это положение пробки 2 определяют по упору буртика 19 пробки 2 в буртик 18 на фланце 1.
Для фиксации пробки 2 во фланце 1 вращают гайку 8 с помощью ключа в направлении, обеспечивающем передвижение воротника 5 в сторону выемки 3 на пробке 2. Так как гайка 8 не может перемещаться вдоль своей продольной оси, а воротник 5, находясь в канавке 4 (и далее в выемке 3 на пробке 2), не позволяет винту 7 вращаться, то винт 7 передвигается вместе с воротником 5 без вращения. Воротник 5 входит в выемку 3 на пробке 2. Поскольку в заявленном устройстве уплотнение 9, размещенное между гайкой 8 и радиальным отверстием 6, не перемещается, как в прототипе, вдоль отверстия 6, то уплотнение 9 меньше изнашивается, в частности, потому что не подвержено наносу грязи и механических частиц в место уплотнения. Приспособление для установки и извлечения пробки демонтируют с фланца 1. Пробка 2 поднимается под давлением нефтепровода в проеме фланца 1. Нижний выступ выемки 3 пробки 2 упирается в воротник 5. Происходит фиксация (запирание) пробки 2 во фланце 1.
Воротник 5 упирается частью своего верхнего торца во фланец 1, поэтому нагрузка от пробки 2 приходится не на винт 7, а на фланец 1. Винт 7, соединенный с воротником 5, освобожден от нагрузки со стороны находящейся под давлением нефтепровода пробки 2, что снижает износ винта 7 и продлевает время его использования без замены.
Таким образом, по сравнению с прототипом в заявленной полезной модели «Фланец нефтепроводного вантуза для фиксации герметизирующей пробки» снижается износ элементов (износ винта 7 и уплотнения 9), участвующих в фиксации пробки 2 во фланце 1, в процессе эксплуатации. А в полезной модели «Герметизирующая пробка фланца» за счет ее открытой выемки 3 упрощается фиксация пробки 2 и сокращается время фиксации, что приводит к повышению надежности фиксации герметизирующей пробки во фланце.
Когда пробка 2 под давлением нефтепровода упирается в воротник 5, то одновременно выступ 16 от проточки на нижнем торце воротника 5 входит в проточку 15, выполненную в выемке 3 на пробке 2 (фиг.3). Если при несанкционированном доступе в нефтепровод не использовать приспособление для установки и извлечения пробки, создающее давление, противоположное давлению на пробку со стороны нефтепровода, то пробку 2 невозможно «отжать» вниз. Замок, образованный выступом 16 и проточкой 15, сцеплен, а сила трения между воротником 5 и канавкой 4 фланца 1 остается под давлением нефтепровода высокой, поэтому при несанкционированном вращении гайки 8 произойдет разрушение штифта 17 и отсоединение винта 7 от воротника 5.