Затвор быстродействующий концевой для камеры запуска и приема поточных средств промысловых трубопроводов

Полезная модель относится к конструкциям быстродействующих затворов сосудов давления и может быть использована при эксплуатации промысловых трубопроводов, в частности для очистки их полости и камер запуска и приема поточных средств от грязи и посторонних механических примесей, а также в различных отраслях промышленности, производящих и эксплуатирующих емкости и аппараты, работающие под давлением.
Известен затвор, включающий корпус, по периметру которого закреплены на осях откидные болты с гайками, крышку с фланцем, имеющим радиальные пазы, при этом крышка имеет кольцевой выступ, взаимодействующий с выступами болтов (а.с. СССР №583343, F16J 13/06, опубл. 05.12.1977).
Недостатком аналога является то, что герметичность затвора обеспечивается затяжкой с усилием каждой гайки откидного болта, что при выполнении профилактических работ по очистке нефтяного фильтра требует значительных затрат времени и трудоемкости для снятия крышки.
Известен байонетный затвор (а.с. СССР №655853, F16J 13/02, B01J 3/02, опубл.05.04.1979), содержащий корпус и крышку, которые совмещаются фланцами таким образом, что зубья крышки входят в прорези фланца корпуса до упора. Поворот крышки относительно корпуса обеспечивает необходимый натяг в соединении и герметизацию стыка.
Недостатком аналога является быстрый износ уплотнительного элемента за счет поворотного движения крышки по поверхности с уплотнительным элементом.
Известен быстродействующий затвор для сосудов (а.с. СССР №696227, F16J 13/12, опубл. 05.11.1979), выполненный в виде разрезного упругого кольца и запирающего механизма. Упругое кольцо установлено в кольцевых пазах на смежных поверхностях фланцев крышки и корпуса сосуда. Кольцевые пазы во фланцах смещены один относительно другого в осевом направлении, а одна из боковых поверхностей кольцевого паза охватываемого фланца и контактирующая с ней торцовая поверхность кольца выполнены коническими.
Недостатком аналога является недостаточная герметичность затвора за счет многократного сжимания и разжимания упругого кольца и нарушения его геометрии при установке в кольцевые пазы.
Известен затвор быстродействующий (патент РФ №2384777, F16J 13/02, опубл. 20.03.2010), содержащий корпус, установленную в нем на резьбе крышку с кронштейнами, уплотнительный элемент и запорное устройство, выполненное с гибкой связью. Гибкая связь обеспечивает максимальный крутящий момент, воздействующий на резьбовую часть крышки, и прижатие крышки к корпусу.
Недостатками затвора являются быстрый износ подвижной тяги, находящейся под воздействием внешней среды, возможность задира уплотнительного элемента во время герметизации затвора, а также сложностью настройки запорного устройства на работу в определенном секторе, необходимом для обеспечения момента затяжки. Это свойство запорного механизма отрицательно влияет на эксплуатационные характеристики, снижает усилие затяжки и, как следствие - герметичность соединения.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является концевой затвор камеры для запуска и приема поточных снарядов магистрального трубопровода (патент РФ №2400665, F16L 45/00, F16J 13/16, В08В 9/00, опубл. 27.09.2009), содержащий корпус, откидную крышку с элементом герметизации, поворотный узел открытия и закрытия крышки и узел ее фиксации.
Недостатками прототипа является невозможность регулирования положения крышки относительно корпуса затвора, сложность изготовления, высокая металлоемкость затвора и отсутствие защиты от несанкционированного доступа.
Техническая проблема, решаемая полезной моделью, заключается в расширении арсенала средств для обеспечения герметичности камер приема и запуска поточных средств, повышения удобства при эксплуатации затвора, снижении металлоемкости и исключении несанкционированного доступа к трубопроводу.
Технический результат состоит в повышении технологичности затвора и защите от несанкционированного доступа к затвору.
Указанный результат достигается за счет того, что в затворе быстродействующем концевом для камеры запуска и приема поточных средств промысловых трубопроводов, содержащем корпус, крышку с элементом герметизации, поворотный узел открытия и закрытия крышки и узел ее фиксации, согласно полезной модели, узел фиксации крышки выполнен в виде прижимного стакана с резьбой на внутренней поверхности и с замками на наружной поверхности, установлен на корпусе и снабжен храповым механизмом, один из элементов которого размещен на поворотном узле, причем корпус затвора выполнен с наружной резьбой на одном конце для соединения с прижимным стаканом, поворотный узел одним концом жестко соединен с крышкой с возможностью регулирования ее положения в направлении, перпендикулярном оси корпуса, а другой конец поворотного узла соединен с корпусом с обеспечением перемещения крышки вдоль оси корпуса. Кроме того, поворотное устройство выполнено в виде кронштейна.
Выполнение узла фиксации крышки в виде прижимного стакана, размещенного на корпусе при помощи резьбового соединения, плотно прижимает крышку к корпусу затвора, исключая ее перемещение и истирание уплотнительного элемента, что повышает технологичность при изготовлении и обслуживании затвора при требуемой герметичности. Прижимной стакан выполнен с замками на наружной поверхности и снабжен храповым механизмом, один из элементов которого, в частности храповое колесо размещено на поворотном узле, что обеспечивает защиту от самопроизвольного отвинчивания, предотвращает разгерметизацию затвора и несанкционированное открытие затвора.
Поворотный узел, жестко соединенный одним концом с крышкой, а другим концом соединенный с корпусом, обеспечивает перемещение крышки вдоль оси корпуса и позволяет регулировать ее положение в направлении, перпендикулярном оси корпуса, обеспечивая плотное прижатие крышки и герметизацию затвора. Выполнение поворотного узла, например в виде кронштейна повышает технологичность изготовления и облегчает эксплуатацию при открывании и закрывании крышки и регулировании ее положения, что упрощает выполнение работ при герметизации затвора и снижает возникновение травмоопасных ситуаций для оператора. Затвор предлагаемой конструкции не требует изготовления корпуса затвора увеличенного диаметра, что значительно снижает металлоемкость.
Полезная модель иллюстрируется рисунками, где на фиг. 1а изображен общий вид затвора быстродействующего концевого, на фиг. 1б - вид А на фигуре 1а, на фиг. 2 показано сечение Б-Б на фиг. 1б.
Затвор быстродействующий концевой содержит корпус 1, крышку 2 с уплотнительным элементом 3, прижимной стакан 4, храповой механизм, состоящий из храпового колеса 5 и промежуточного звена (собачки) 6, поворотный узел 7 с регулировочными гайками 8, замки 9.
Затвор работает следующим образом. В закрытом положении крышка 2 затвора установлена на корпусе 1 и зафиксирована при помощи прижимного стакана 4, давление внутри полости затвора составляет не более 0,001 МПа по сравнению с внешним атмосферным давлением. Защита от самопроизвольного отвинчивания обеспечена за счет упора собачки 6 в храповое колесо 5. Для открытия крышки необходимо перевести собачку 6 храпового механизма в нейтральное положение, вставить накидной ключ 10 в замок 9 на прижимном стакане 4 и поворотом прижимного стакана вокруг оси произвести открытие затвора.
После проведения мероприятий, в частности по очистке внутренней полости трубопровода или загрузке внутритрубного диагностического устройства затвор закрывают следующим образом. Перед закрытием при необходимости на крышке 2 устанавливают сменный уплотнительный элемент 3. Производят регулировку расположения крышки 2 и прижимного стакана 4 путем вращения регулировочных гаек 8. Вращением поворотного узла 7 устанавливают крышку 2 к торцу корпуса 1 и переводят собачку 6 храпового механизма в рабочее положение. Устанавливают прижимной стакан 4 резьбовой частью на резьбу корпуса 1 и поворачивают прижимной стакан до упора при помощи накидного ключа 10, который устанавливают в замок 9. При этом происходит соприкосновение уплотнительного элемента крышки с корпусом, обеспечивая герметичность затвора. При повороте прижимного стакана происходит движение собачки по колесу храпового механизма и блокировка прижимного стакана, что предотвращает его самопроизвольное отвинчивание и обеспечивает защиту от несанкционированного доступа к затвору.
Затвор быстродействующий концевой был опробован на промысловом нефтепроводе, расположенном недалеко от города Атырау в Казахстане. Во время эксплуатации затвора при рабочем давлении внутренней среды 16,0 МПа течи или образования капель не наблюдалось, все элементы затвора работали в штатном режиме, отказа оборудования не происходило. При разгерметизации и открытии затвора перемещение крышки не создавало травмоопасной ситуации для оператора.
Использование предлагаемого затвора позволяет повысить технологичность, удобство эксплуатации, обеспечить защиту от самопроизвольного отвинчивания и несанкционированного доступа и снизить металлоемкость.