УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКРЫТИЯ ТРУБОПРОВОДА
DEVICE FOR SHUTTING OFF PIPELINE

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для перекрытия трубопроводов в технологических целях (монтаж, ремонт, испытания и т.п.).
Известно устройство для перекрытия трубопровода (УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКРЫТИЯ ТРУБОПРОВОДА. RU 2 349 828) МПК F16L 55/00.  Приоритет: 28.05.2007 г.), содержащее фланцы с бобышками и поворотный кронштейн, оснащенный вкладышами в виде глухого и кольцевого дисков для перекрытия и пропускания потока транспортируемой среды. Фланцы оснащены уплотнительными кольцами под сопряжение с вкладышами. В бобышках фланцев параллельно трубопроводу в резьбовых соединениях противоположного направления установлены монтажные шпильки, а поворотный кронштейн установлен между фланцами и посажен на одну из монтажных шпилек. В рабочем состоянии фланцы и вкладыши стянуты через уплотнительные кольца шпильками и гайками. Устройство присоединяется к трубопроводу посредством сварки подводящих труб с внешними торцами фланцев.
Известное устройство имеет следующие недостатки.
Монтажные шпильки обеспечивают разведение и сведение фланцев при смене вкладышей за счет деформаций прилегающих участков трубопровода и самих фланцев. При этом в резьбовых соединениях возникают перекосы и значительные нагрузки, которые затрудняют работу персонала и создают опасность повреждения трубопровода.
Уплотнительные кольца, установленные на фланцах, труднодоступны для ревизии и замены.
Устройство не имеет грузоподъемного механизма для смены вкладышей во фланцевом соединении, что затрудняет обслуживание трубопроводов большого диаметра (>400 мм).
Для замены кронштейна, оснащенного вкладышами, в условиях эксплуатации требуется полная переборка устройства перекрытия, что существенно увеличивает трудоемкость и сроки ремонтных работ.
Устройство перекрытия не оснащено средствами контроля наличия среды и снижения давления в трубопроводе, что может стать причиной аварийной ситуации при смене вкладышей между фланцами.
Вкладыш, находящийся вне фланцевого соединения, не защищен от атмосферного воздействия и подвергается коррозии, что снижает надежность устройства перекрытия.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является устройство для перекрытия трубопровода (УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКРЫТИЯ ТРУБОПРОВОДА. RU 2 423 640.  МПК F16L 55/10; F16L 55/18.  Приоритет: 06.08.2009 г.), содержащее неподвижный и подвижный фланцы с бобышками, сальниковое уплотнение, закрепленное на внешней стороне подвижного фланца и поворотный кронштейн, оснащенный вкладышами в виде глухого и кольцевого дисков для перекрытия и пропускания потока транспортируемой среды. Фланцы оснащены уплотнительными кольцами под сопряжение с вкладышами. В бобышках фланцев параллельно трубопроводу установлены по меньшей мере три монтажные шпильки. Одна монтажная шпилька закреплена в бобышке по цилиндрической поверхности с возможностью вращения относительно своей оси. Вторая монтажная шпилька закреплена в бобышке с возможностью вращения в плоскости радиального сечения трубопровода. Противоположные стороны этих шпилек и третья монтажная шпилька введены в резьбовые соединения с гайками, которые закреплены в бобышках посредством сферических подшипников. Поворотный кронштейн установлен на одной из монтажных шпилек посредством втулочной гайки. Резьбовое соединение «втулочная гайка – монтажная шпилька» выполнено с шагом меньшим, чем шаг резьбовых соединений монтажных шпилек с гайками. В рабочем состоянии фланцы и вкладыши стянуты через уплотнительные кольца шпильками и гайками. Устройство присоединяется к трубопроводу посредством сварки торца трубы с внешним торцом неподвижного фланца и посадкой подвижного фланца с закрепленным на его торце сальниковым уплотнением на ответную трубу.
Устройство обеспечивает разведение и сведение фланцев с минимальными усилиями без заклинивания резьбовых соединений монтажных шпилек, но ему присущи другие недостатки аналога, которые особенно проявляются на трубопроводах большого диаметра (> 400 мм), в связи с ростом масс подвижных и сменных частей конструкции.
Кроме того, известное устройство характеризуется следующими недостатками.
Сальниковое уплотнения устанавливается на наружную необработанную поверхность трубы, отклонения размеров и формы которой снижают надежность уплотнения.
Перемещение сальникового уплотнения в рабочее положение после разведения фланцев и смены вкладышей производится вручную ударным инструментом. Операция отличается трудоемкостью и сопровождается повреждением сальника.
Задача, решаемая изобретением, - улучшить следующие эксплуатационные свойства устройства перекрытия трубопровода:
- повысить надежность сальникового уплотнения;
- обеспечить плавное перемещение сальникового уплотнения в рабочее положение после разведения фланцев и смены вкладышей;
- обеспечить доступность уплотнительных колец для ревизии и замены;
- обеспечить устройство грузоподъемным механизмом смены вкладышей;
- обеспечить установку и удаление кронштейна, оснащенного вкладышами, без переборки устройства;
- обеспечить контроль наличия транспортируемой среды в трубопроводе и снижение ее давления перед сменой вкладышей;
- обеспечить защиту вкладыша, находящегося вне фланцевого соединения, от атмосферного воздействия.
Технический результат от использования изобретения заключается в повышении надежности и безопасности устройства перекрытия, а также снижении трудоемкости обслуживания трубопроводов.
Предлагаемое устройство для перекрытия трубопроводов содержит неподвижный и подвижный фланцы с бобышками, сальниковое уплотнение, закрепленное на внешней стороне подвижного фланца и поворотный кронштейн, оснащенный вкладышами в виде глухого и кольцевого дисков для перекрытия и пропускания потока транспортируемой среды. Фланцы оснащены уплотнительными кольцами под сопряжение с вкладышами. В бобышках фланцев параллельно трубопроводу установлены по меньшей мере три монтажные шпильки. Одна монтажная шпилька закреплена в бобышке по цилиндрической поверхности с возможностью вращения относительно своей оси. Вторая монтажная шпилька закреплена в бобышке с возможностью вращения в плоскости радиального сечения трубопровода. Противоположные стороны этих шпилек и третья монтажная шпилька введены в резьбовые соединения с гайками, которые закреплены в бобышках посредством сферических подшипников. Поворотный кронштейн установлен на одной из монтажных шпилек посредством втулочной гайки. Резьбовое соединение «втулочная гайка – монтажная шпилька» выполнено с шагом меньшим, чем шаг резьбовых соединений монтажных шпилек с гайками. В рабочем состоянии фланцы и вкладыши стянуты через уплотнительные кольца шпильками и гайками.
Для достижения указанного технического результата устройство оснащено патрубком под сальниковое уплотнение. На патрубке закреплены упорные втулки с резьбовым отверстием под отжимные болты.
Точность размеров и формы патрубка обеспечивают надежность уплотнения. Упорные втулки и отжимные болты обеспечивают плавное, без повреждений перемещение сальникового уплотнения в рабочее положение.
Уплотнительные кольца выполнены в виде тонкого плоского стального кольца-основания, покрытого уплотнительным графитовым материалом, и фиксируются во фланцах постоянными магнитами, которые установлены вдоль посадочной поверхности уплотнительного кольца.
Легкая конструкция уплотнительного кольца обеспечивает его свободный подвод к посадочному месту и фиксацию постоянными магнитами.
Дальнейшее улучшение эксплуатационных свойств может быть достигнуто следующими исполнениями устройства перекрытия, которые применяются для последовательной доработки ранее изготовленных изделий.
Второе исполнение. Устройство перекрытия в первом исполнении, отличающееся тем, что оснащено грузоподъемным механизмом смены вкладышей, который содержит стойку, закрепленный на стойке блок и проходящую через блок цепь с такелажной скобой. Стойка закреплена на неподвижном фланце так, что блок расположен над вкладышем, находящимся вне фланцевого соединения с возможностью закрепления такелажной скобы в рым-болте, установленном на вкладыше.
Грузоподъемный механизм позволяет снизить физические нагрузки обслуживающего персонала при смене вкладышей во фланцевом соединении.
Третье исполнение. Устройство перекрытия в первом исполнении, отличающееся тем, что поворотный кронштейн выполнен с разъемом по оси посадочного отверстия и состоит из двух частей, которые стянуты между собой болтами или шпильками. Разъемная конструкция обеспечивает установку и удаление кронштейна без переборки устройства перекрытия трубопровода.
Четвертое исполнение. Устройство перекрытия в первом исполнении, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один из вкладышей оснащен клапаном для контроля наличия среды и снижения давления в трубопроводе. Применение клапана повышает безопасность обслуживания устройства перекрытия.
Пятое исполнение. Устройство перекрытия в первом исполнении, отличающееся тем, что вкладыш, находящийся вне фланцевого соединения, оснащен кожухом или чехлом для защиты от атмосферного воздействия.
Устройство перекрытия присоединяется к трубопроводу посредством сварки подводящих труб с внешними торцами неподвижного фланца и патрубка под сальниковое уплотнение.
Предпочтительный вариант устройства перекрытия трубопровода, включает признаки всех исполнений. Общий вид устройства показан на фиг. 1, на фиг. 2 - разрез  А-А на фиг. 1, на фиг. 3 выносной элемент Б на фиг. 2, на фиг. 4 - выносной элемент В на фиг. 2, на фиг. 5 - разрез Г-Г на фиг. 1, на фиг. 6 - разрез Д - Д на фиг. 1, на фиг. 7 -  выносной элемент Е на фиг. 2.
Устройство для перекрытия трубопровода содержит неподвижный и подвижный фланцы 1, 2 с бобышками, сальниковое уплотнение 3, закрепленное на внешней стороне подвижного фланца, патрубок 4 под сальниковое уплотнение, поворотный кронштейн 5, оснащенный вкладышами в виде глухого 6 и кольцевого 7 дисков для перекрытия и пропускания потока транспортируемой среды. Фланцы оснащены уплотнительными кольцами 8 под сопряжение с вкладышами. В бобышках фланцев параллельно трубопроводу установлены три монтажные шпильки. Монтажная шпилька 9 закреплена в бобышке по цилиндрической поверхности с возможностью вращения относительно своей оси, монтажная шпилька 10 закреплена в бобышке с возможностью вращения в плоскости радиального сечения трубопровода, монтажная шпилька 11 закреплена в бобышке посредством сферического подшипника 12, противоположные стороны монтажных шпилек введены в резьбовые соединения с гайками 13, которые также закреплены в бобышках посредством сферических подшипников 12. Поворотный кронштейн 5 установлен на монтажной шпильке 9 посредством втулочной гайки 14. Резьбовое соединение «втулочная гайка – монтажная шпилька» выполнено с шагом меньшим, чем шаг резьбовых соединений монтажных шпилек 9, 10, 11 с гайками 13. В рабочем состоянии фланцы и вкладыши стянуты через уплотнительные кольца 8 шпильками 15 и гайками 16. Сальниковое уплотнение затянуто болтами 17. Уплотнительные кольца 8 выполнены в виде тонкого плоского стального кольца-основания, покрытого уплотнительным графитовым материалом. Уплотнительные кольца фиксируются во фланцах постоянными магнитами 18, которые установлены вдоль посадочной поверхности уплотнительного кольца.
Грузоподъемный механизмом смены вкладышей содержит стойку 19, закрепленный на стойке блок 20 и проходящую через блок цепь 21 с такелажной скобой 22. Стойка 19 закреплена на неподвижном фланце 1 так, что блок расположен над вкладышем, находящимся вне фланцевого соединения с возможностью закрепления такелажной скобы в рым-болте 23, установленном на вкладыше.
Поворотный кронштейн 5 выполнен с разъемом по оси посадочного отверстия и состоит из двух частей, которые стянуты между собой шпильками 24 и гайками 25.
Вкладыш 6 оснащен клапаном 26 для контроля наличия среды и снижения давления в трубопроводе.
Вкладыш 6, находящийся вне фланцевого соединения, оснащен кожухом 27 для защиты от атмосферного воздействия.
На патрубке 4 установлены упорные втулки 28 с резьбовым отверстием под отжимные болты 29, которые в рабочем состоянии стопорятся гайками 30.
Устройство перекрытия присоединяется к трубопроводу посредством сварки подводящих труб с внешними торцами неподвижного фланца 1 и патрубка 4 под сальниковое уплотнение.
Устройство работает следующим образом.
При необходимости перекрыть трубопровод с вкладыша 6 снимают защитный кожух 27 и в рым-болте 23 вкладыша 6 крепят такелажную скобу 22. Цепь 21 фиксируют, чтобы предотвратить падение вкладыша. Вращением болтов 17 снимают натяг в сальниковом уплотнении 3, освобождают болты 29 от стопора гайками 30, вращением болтов 29 их отводят от сальникового уплотнения, освобождая место для перемещения подвижного фланца.
Демонтируют гайки 16 и шпильки 15. Вращением монтажных шпилек 9, 10, 11 разводят фланцы 1, 2, уплотнительные кольца 8 и вкладыш 7. При этом сферические подшипники 12 компенсируют перекос резьбовых соединений монтажных шпилек и гаек 13, а между вкладышем 7 и уплотнительными кольцами 8 образуются зазоры. Зазоры образуются за счет меньшего шага резьбы в соединении шпильки 9 и втулочной гайки 14 относительно шага резьбы в соединении монтажных шпилек 9, 10, 11 с гайками 13. Уплотнительные кольца отделяют от постоянных магнитов 18 и извлекают из фланцевого соединения. После ревизии или замены уплотнительные кольца подводят к посадочным поверхностям фланцев, где они вновь захватываются постоянными магнитами.
Далее снимают фиксацию цепи и, удерживая вкладыш 6 цепью, приводят кронштейн в положение равновесия. Затем такелажную скобу крепят в рым-болте вкладыша 7, натяжением цепи приводят вкладыш 6 в место его сопряжения с уплотнительными кольцами и фиксируют цепь повторно. Вращением монтажных шпилек сводят фланцы, уплотнительные кольца 8 и вкладыш 6. Вращением отжимных болтов 29 в резьбовых втулках 28 перемещают сальниковое уплотнение в рабочее положение и затягивают его болтами 17. Фланцы и вкладыш 6 через уплотнительные кольца стягивают шпильками 15 и гайками 16.
После завершения работ на перекрытом трубопроводе посредством клапана 26 проверяется наличие среды и давления в трубопроводе. Клапан 26 открывают и снижают давление в трубопроводе до атмосферного. Затем клапан закрывают.  Замену вкладыша 6 на вкладыш 7 для пропускания потока транспортируемой и производят теми же действиями, что и при перекрытии трубопровода. После завершения работ на устройстве перекрытия трубопровода устанавливают защитный кожух 27 на вкладыш 6.
Промышленная применимость предлагаемого изобретения подтверждена эксплуатацией установочной серии. Производство устройства перекрытия трубопровода реализовано в условиях металлообрабатывающего завода.
Предлагаемое изобретение позволяет снизить эксплуатационные затраты на технологическое перекрытие трубопроводов.