УСТРОЙСТВО ВЫРЕЗКИ ОТВЕРСТИЙ УВО 10-3,0

Устройство вырезки отверстий УВО 10-3,0 Полезная модель относится к нефтегазодобывающей и химической промышленности, предназначена для вырезки отверстий с использованием приварного патрубка и шарового крана в стенках нефтепроводов и нефтепродуктопроводов без их опорожнения при давлении в трубопроводе до 3,0 МПа.
Известно устройство для удаления дефектных участков действующего трубопровода (см. патент РФ на изобретение RU 2133400 C1, опубликован 20.07.1999; МПК F16L 41/04, F16L 55/18), которое содержит в качестве захватного устройства центрирующий стержень с цангой на конце, привариваемый к дефектному участку. Концентрично стержню приварен к трубопроводу переходной патрубок с наружной и внутренней конической резьбой, с которым соединен патрубок, на его фланце установлена задвижка. На задвижке закреплено приспособление для вырезки и удаления дефектного участка, состоящее из стакана с уплотнением на конце, через которое проходит шпиндель с фрезой на нижнем конце и приводом вращения и подачи фрезы на другом конце.
Недостатком приведенного устройства является большой вес и невозможность его применения через приварной патрубок для контрольно-измерительных приборов.
Известно устройство для вырезки отверстий в действующем трубопроводе при подключении отводов и для монтажа датчиков ультразвуковых расходомеров (см. патент РФ на изобретение RU 2351837 C1, опубликован 10.04.2009; МПК F16L 41/04). Устройство содержит редуктор, корпус которого связан с камерой, шток, размещенный с возможностью вращения и осевого перемещения в переходном патрубке, задвижке и в камере. На нижнем конце штока укреплен режущий инструмент.
К трубопроводу приваривают переходной патрубок, на переходной патрубок устанавливают переходник, на котором укрепляют задвижку.
Вращая рукояткой (маховичком) через ось подачи редуктор, выдвигают из первой камеры выступ штока, на котором закрепляют режущий инструмент (сверло). Вводят режущий инструмент во внутренние полости задвижки, переходника, переходного патрубка и ввинчивают первую камеру в резьбу во фланце задвижки. Вращая ось подачи рукояткой, поводят режущий инструмент к стенке трубопровода. Рукоятку устанавливают на ось оборотов, зажимают муфту подачи и шестерни входят в зацепление. При вращении оси оборотов вращаются втулка оборотов и шток, втулка подачи. При этом осуществляется одновременное вращение и подача вперед режущего инструмента.
Данное устройство для вырезки отверстий в действующем трубопроводе так же, как и заявляемое устройство вырезки отверстий УВО 10-3,0 устанавливается на переходной патрубок, приваренный к трубопроводу, через задвижку или шаровой кран, камера, оснащенная сальником, соединяется с шаровым краном.
Известное устройство наиболее близко к предлагаемому техническому решению и принято за прототип. Недостатком устройства является усложненность конструкции, увеличение массы за счет применения редуктора и возможность работы только в ручном режиме.
Задачей технического решения является создание устройства для вырезки отверстий в стенках трубопроводов через приварной патрубок для контрольно-измерительных приборов и шаровой кран.
Технический результат заявленной полезной модели заключается в упрощении конструкции устройства, уменьшении его веса и обеспечении возможности применения пневматического привода.
Совокупность существенных признаков, достаточная для достижения указанного технического результата и определяющая объем правовой охраны предлагаемой полезной модели включает камеру, герметизируемую сальником и установленную через шаровый кран на приварной к трубопроводу патрубок, шток, на конце которого закреплен режущий инструмент, приводимый во вращение маховичком, при этом с камерой соединена стойка, образующая винтовую пару с соосно установленным корпусом, соединенным со штурвалом, верхняя часть штока непосредственно соединена с маховичком и установлена в радиально-упорном подшипнике, наружная обойма которого размещена в крышке подшипника, а для ограничения осевого перемещения штока установлена стопорная шайба, кроме того введена дополнительная механическая фиксация стойки к приварному патрубку, состоящая из скобы и полухомута, причем скоба крепится с помощью болтов на стыковочных плоскостях, расположенных на противоположных гранях стойки, а полухомут, охватывая приварной патрубок, крепится болтами к скобе.
Другими особенностями настоящей полезной модели является то, что в качестве режущего инструмента используется сверло с лыской, которое закрепляется в ответной части штока, в котором под лыску сверла высверлено отверстие и вставлен штифт, а от осевого перемещения сверло стопорится винтами, а для предотвращения полного свинчивания корпуса со стойки в нем установлена втулка ограничительная.
Кроме того, в качестве средства герметизации штока применяют сальник в виде набивки плетеной из графлекса Н6502 8×8 с уплотнением с помощью грундбуксы и шпилек, обеспечивающих момент подтяжки сальника, равный 4-4,2 H м, камера содержит кран для сброса давления и промывки канала от стружки, при этом сброс перекачиваемого продукта для промывки должен быть не менее шести литров.
-1
Отличительными особенностями настоящей полезной модели является также то, что для уплотнения резьбового соединения камеры с шаровым краном, установленным на приварном патрубке, используют медную шайбу одноразового применения, а для вращения штока в процессе сверления трубопровода применяют пневматический привод мощностью не менее 450 Вт и частотой вращения при нагрузке не более 750 мин.
Полезная модель поясняется фиг. 1 и 2.
На фиг. 1 изображен общий вид предлагаемого устройства в разрезе, а на фиг. 2 изображена принципиальная схема монтажа устройства на приварной патрубок.
На фиг. 1 и 2 обозначено: 1 - маховичок; 2 - корпус; 3 - камера; 4 - шток; 5 - стойка; 6 - сверло; 7 - крышка подшипника; 8 - стопорное кольцо; 9 - грундбукса; 10 - шпильки; 11 - винт; 12 - подшипник; 13 - сальник; 14 - кран сброса давления; 15 - штурвал; 16 - втулка ограничительная; 17 - болт; 18 - линейка; 19 - винт фиксации; 20 - окно; 21 - штуцер; 22 - скоба; 23 - полухомут; 24 - болты; 25 - болты; 26 - шайба уплотнительная; 27 - шаровой кран; 28 - приварной патрубок; 29 - трубопровод; L - длина необходимого хода подачи сверла; H - длина возможного хода подачи сверла.
Камера 3 предназначена для присоединения устройство вырезки отверстий к шаровому крану 27 приварного патрубка 28, установленного с помощью сварки на трубопроводе 29. Для этого в камере 3 выполнено присоединительное отверстие с внутренней резьбой М22×1,5. В камере 3 имеется центральное отверстие, через которое проходит сверло 6, укрепленное в штоке 4. Соединения камеры 3 и шарового крана 27, шарового крана 27 и приварного патрубка 28 при монтаже уплотняют с помощью шайбы уплотнительной 26, выполненной из латунного прутка.
Для герметизации штока 4 камера 3 оборудована сальником 13 и грундбуксой 9 для его уплотнения. Уплотнение сальника производится шпильками 10. Сальник представляет собой набивку плетеную из графлекса Н6502 8×8. Момент подтяжки сальника, обеспечиваемый с помощью грундбуксы 9 и шпилек 10, составляет 4-4,2 H м.
На камере 3 закреплена стойка 5, имеющая на наружной поверхности резьбу. По резьбе стойки 5 перемещается корпус 2, имеющий резьбовую втулку (на фиг.1 не показана). Вращение корпуса 2 осуществляется штурвалом 15. Вращением корпуса 2 производится подача сверла 6 в зону резания, поджим и осевая подача сверла 6 при сверлении, а также отвод инструмента. В корпусе 2 расположен шток 4. Верхняя часть штока 4 установлена в подшипнике 12, наружная обойма которого установлена в крышке подшипника 7. Подшипник использован радиально-упорного типа. Для ограничения осевого перемещения штока 4 установлено стопорное кольцо 8. На штоке 4 закреплен маховичок 1, служащий для вращения штока 4 и сверла 6 при сверлении отверстия. Сверло 6 закрепляется в штоке 4 от осевого перемещения винтом 11. Для исключения проворачивания на конце сверла 6, вставляемого в шток 4, имеется лыска. В ответной части штока под лыску сверла высверлено отверстие и вставлен штифт (на фиг. 1 не показан). Втулка ограничительная 16 предназначена для предотвращения полного свинчивания резьбовой втулки корпуса 2 со стойки 5. Для сброса давления предназначен кран сброса давления 14, в качестве которого применен кран шарового типа. Линейка 18 служит для контроля глубины отверстия.
-1
Вращение штока 4 и закрепленного на нем сверла 6 осуществляется как от ручного, так и пневматического привода. В качестве пневматического привода применяться ручная пневматическая дрель (на фиг. 1, 2 не показана), мощностью не менее 450 Вт и частотой вращения при нагрузке не более 750 мин.
В случае использования пневматического привода для вращения штока 4 отворачивается болт 17, снимается маховичок 1 и вместо него к концу штока 4, имеющего шестигранную форму, присоединяется патрон ручной пневматической дрели. Осевая подача осуществляется вращением штурвала 15 вручную.
Работа устройство вырезки отверстий УВО 10-3,0
Перед монтажом устройство вырезки отверстий на шаровой кран 27 ослабляют затяжку сальника 13, отпустив шпильки 10, устанавливают сверло 6 в шток 4, для чего вращают корпус 2 и подводят конец штока 4 так, чтобы в окне 20 стойки 5 был виден винт 11, который не полностью выворачивают. Вставляют крепежный конец сверла 6 в отверстие штока 4, пропустив его через отверстие в камере 3. Выполняя возвратно-поступательные вращательные движения, совмещают лыску на сверле 6 с посадочным местом в штоке и заворачивают винт 11. Подтягивают сальник. 13, обеспечивая момент подтяжки, равный 4,0-4,2 H м.
С целью охлаждения и смазки сверла 6, исключения искрообразования и температурного воспламенения газовоздушной смеси заливают в отверстие приварного патрубка 28 до уровня верхнего ниппеля шарового крана 27 любое индустриальное или машинное масло.
Устанавливают устройство вырезки отверстий на шаровой кран 27 приварного патрубка 28. Для уплотнения резьбового соединения камеры 3 с шаровым краном используют медную шайбу одноразового применения (на фиг. 2 не показана).
Для разгрузки шарового крана от усилий и моментов, возникающих при резании трубопровода 29, применяют кронштейн, состоящий из скобы 22 и полухомута 23. На стойке 5 имеются две стыковочные плоскости, расположенные на противоположных гранях, на которые устанавливают скобу 22 и закрепляют с помощью болтов 24. Надевают полухомут 23, охватив приварной патрубок 28, и затягивают болты 25. Момент затяжки болтов 24 и 25 должен быть 40±3 Нм.
К штуцеру 21 крана сброса давления 14 подсоединяют ручной маслонасос (на фиг. 2 не показан) и создают давление 4,5+0,1 МПа, которое выдерживают в течение не менее 10 минут. За время проведения испытания наличие утечек через резьбовые соединения и сальник 13 не допускается. После испытаний на герметичность снижают давление до атмосферного открытием клапана сброса давления на маслонасосе и маслонасос отсоединяют.
Для определения длины необходимого хода подачи сверла L измеряют рулеткой кратчайшее расстояние от торца камеры 3 до поверхности трубопровода 29. Затем замеряют длину возможного хода подачи сверла H от нижнего среза корпуса 2 до заплечиков камеры 3.
Вращением корпуса 2 за штурвал 15 по часовой стрелке подводят сверло 6 к поверхности трубопровода 29. Увеличение момента на штурвале 15 и не возможность дальнейшего его вращения указывает, что сверло уперлось в стенку трубопровода. Повторно проводят замер расстояния H. Оно должно быть меньше первоначально измеренного на величину L.
Отпустив винт фиксации 19, совмещают нулевое значение линейки 18 с нижним срезом корпуса 2. Затем винт фиксации 19 затягивают, а кран сброса давления 14 закрывают.
Вращением штока 4 по часовой стрелке в ручном режиме при помощи маховичка 1 или с использованием ручной пневматической дрели производят сверление отверстия в трубопроводе 29. Осевая подача сверла в процессе сверления выполняется вращением корпуса 2.
Для получения гарантийного полного профиля сечения отверстия, сверление выполняют на глубину, превышающую толщину стенки труборовода не менее чем на 5 мм. Глубину сверления контролируют по линейке 18. После окончания сверления выводят сверло 6 обратным вращением корпуса 2. Полный вывод сверла из полости приварного патрубка 28 и шарового крана 27 контролируется измерением расстояния H. Значение H должно быть не менее 350 мм.
Затем к штуцеру 21 крана сброса давления 14 подсоединяют рукав (на фиг. 1, 2 не показан), противоположный конец которого опускают в емкость, открывают и выполняют промывку канала от стружки перекачиваемым продуктом. Объем продукта, используемого для промывки, должен быть не менее 6 л. Затем последовательно закрывают кран сброса давления 14 и шаровой кран 27 на приварном патрубке 28. В завершении выполняют сброс давления в камере 3 открытием крана сброса давления 14.
Изготовлен и испытан опытный образец устройства вырезки отверстий УВО 10-3,0, который имеет следующие технические характеристики, приведенные в таблице.
Таблица
технические характеристики УВО 10-3,0
Наименование параметра
Значение
Вырезаемые отверстия, мм
7, 8, 9, 10
Ход инструмента, мм
290
Рабочее давление в трубопроводе, МПа, не более
3,0
Габаритные размеры, мм:
- ширина наибольшая (по диаметру штурвала)
292
- длина, наибольшая (при задвинутом шпинделе)
982
Масса, кг, не более (без учета веса кронштейна и вспомогательного оборудования)
9,6
Время высверливания отверстия, при толщине стенки трубопровода 4 мм (пневматический привод), мин, не более
15
Время высверливания отверстия, при толщине стенки трубопровода 4 мм (ручной привод), мин, не более
25
Время высверливания отверстия, при толщине стенки трубопровода 30 мм (пневматический привод), мин, не более
60
Время высверливания отверстия, при толщине стенки трубопровода 30 мм (ручной привод), мин, не более
120
В заявляемой полезной модели по сравнению с устройством-прототипом достигнуто упрощение конструкции устройства, уменьшение веса и обеспечена возможность применения пневматического привода.