Устройство сверлильное пневматическое
PNEUMATIC DRILLING DEVICE

Изобретение относится к нефтегазодобывающей и химической промышленности, а именно к закрепленному на трубопроводе любого диаметра устройству сверлильному для выполнения технологических отверстий в трубопроводе, предназначенных для отбора проб ГВС, контроля уровня нефти или нефтепродукта во внутренней полости магистрального трубопровода, контроля наличия избыточного давления или вакуума при проведении плановых, ремонтных, аварийных работ в условиях отсутствия избыточного давления и притока нефти/нефтепродукта в магистральном трубопроводе.
Известно устройство для вырезки отверстий в трубопроводе по патенту РФ №140321 U1 (МПК В23В 41/08, F16L 41/04, 10.05.2014), содержащее камеру для присоединения устройства вырезки отверстий на трубопроводе; для этого в камере выполнено присоединительное отверстие, а также дополнительно имеется центральное отверстие, через которое проходит сверло, укрепленное в штоке. По резьбе стойки перемещается корпус, имеющий резьбовую втулку. Вращение корпуса осуществляется штурвалом. Вращением корпуса производится подача сверла в зону резания, поджим и осевая подача сверла при сверлении, а также отвод инструмента. Кроме того, устройство снабжено устройством фиксации на трубопроводе в виде приварного патрубка, режущим инструментом, приводимым во вращение маховичком. С целью охлаждения и смазки сверла, исключения искрообразования и температурного воспламенения газовоздушной смеси заливают в отверстие приварного патрубка до уровня верхнего ниппеля шарового крана, смазочно-охлаждаемую жидкость, в виде индустриального или машинного масла.
Известно устройство для закрепления сверлильного устройства на трубопроводе по патенту US 6761511 В2 (МПК В23В 41/08, 30.01.2003), содержащее корпус, устройство для фиксации корпуса на трубопроводе, устройство для фиксации на корпусе ручной пневматической дрели с режущим инструментом. Устройство для фиксации корпуса на трубопроводе выполнено в виде узла зажима, содержащего перевернутую V-образную раму, которая представляет собой две половины, которые расположены напротив трубы. Цепь, образованная из множества металлических звеньев, проходит вокруг трубы, натягивается, чтобы зажать раму на трубе и соединяется с рамой посредством двух натяжных блоков. Каждый узел натяжения входит в зацепление с цепью, посредством подвижного крюка.
Недостатком вышеуказанных устройств является сложность и неудобство при установке сверлильного устройства на трубопроводе, а также невозможность установки сверлильного устройства на трубопроводе любого диаметра. Кроме того, установка и проведение работ по изготовлению отверстий в трубопроводе осуществляется в присутствии человека во вредных и опасных производственных условиях.
Указанная выше конструкция, по патенту US 6761511 В2, является наиболее близкой по технической сущности и выбрана в качестве прототипа.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение надежности установки (монтажа/фиксации) устройства сверлильного на трубопроводе любого диаметра, в любом пространственном положении, а также безопасности проведения работ по выполнению технологических отверстий в зоне потенциального риска.
Технический результат достигается тем, что устройство сверлильное пневматическое «СПИН» (далее - устройство сверлильное) содержит корпус, дрель, механизм подачи дрели, устройство для фиксации дрели на корпусе, а также устройство для фиксации корпуса на трубопроводе. При этом, механизм подачи дрели расположен внутри корпуса и содержит пружинный механизм и механизм взведения пружины, устройство для фиксации дрели на корпусе выполнено в виде кронштейна, выполненного с возможностью перемещения вдоль оси корпуса посредством механизма подачи дрели. Пружинный механизм механизма подачи дрели состоит из пружины, воздействующей на опорную шайбу, взаимодействующую с кронштейном, механизм взведения пружины представляет собой винтовую пару, образованную валом, вращение которого осуществляется посредством штурвала, и гайкой, наружная поверхность которой взаимодействует с вертикальным пазом, выполненным в стенке корпуса. Причем устройство фиксации корпуса на трубопроводе выполнено в виде двух магнитных опор, шарнирно закрепленных на корпусе.
Кроме того, устройство сверлильное может быть дополнительно снабжено:
- баком-накопителем смазочно-охлаждающей жидкости и механизмом ее подвода к режущему инструменту;
- механизмом фиксации курка дрели, выполненным в виде кронштейна и подпружиненного штифта с рукояткой;
- магнитные опоры выполнены с возможностью активации и отключения магнитного поля;
- штуцером, установленным для подачи сжатого воздуха в дрель.
Данные отличия позволяют безопасно проводить работы по выполнению технологических отверстий в зоне потенциального риска, поскольку обеспечивается автоматическая подача режущего инструмента к трубопроводу.
Конструкция устройства поясняется чертежами, на которых изображено:
Фиг. 1 - устройство сверлильное, общий вид;
Фиг. 2 - устройство сверлильное, вид сбоку;
Фиг. 3 - выноска А, показанная на фиг. 2.
Устройство сверлильное состоит из корпуса (1), выполненного в виде цилиндрической направляющей, устройство для фиксации дрели (3) на корпусе (1), системы подачи смазочно-охлаждающей жидкости, механизма подачи дрели, а также устройство для фиксации корпуса на трубопроводе.
Устройство для фиксации дрели на корпусе выполнено в виде кронштейна (2), в котором закреплена пневматическая дрель (3). Режущий инструмент (4) закрепляется в цанге пневматической дрели (3). В качестве режущего инструмента могут использоваться спиральные сверла.
Внутри корпуса (1) устройства сверлильного расположен механизм подачи дрели, включающий в себя пружину (7), тарированную на заданное усилие, которую ограничивает крышка (11) (фиг. 2) и опорная шайба (9), жестко связанная с кронштейном (2) посредством двух винтов (10) расположенных на цилиндрической поверхности опорной шайбы (9), а также механизм взведения, представляющий собой винтовую пару, образованную валом (5), установленным в подшипниковых опорах и вращаемым штурвалом (8), и гайкой (12), зафиксированной от проворота двумя винтами (13), взаимодействующими с выполненными в корпусе (1) вертикальными пазами (14).
Для подачи смазочно-охлаждающей жидкости к режущему инструменту (4) устройство сверлильное снабжено баком-накопителем, оснащенным подпружиненным поршнем (20). При этом на корпусе бака (18) СОЖ выполнены Г-образные пазы (24), для фиксации поршня (20) в верхнем положении при заправке и индикации уровня жидкости. Кроме того, полый вал (5) снабжен заливной горловиной с крышкой (17). Полость корпуса бака (18) СОЖ сообщена через полый вал (5) с корпусом смесителя (21), через сопло (22) со смесительной головкой (23).
Устройство сверлильное снабжено штуцером (15) быстроразъемного соединения с тройником (16) для разделения и подачи сжатого воздуха в дрель и механизм подачи смазывающе-охлаждающей жидкости на инструмент.
Для подачи сжатого воздуха в механизм подачи смазочно-охлаждающей жидкости на инструмент в устройстве сверлильном расположены дроссель (25) и редуктор давления (26), а также дополнительно выполнена гибкая подводка (27) для подачи сжатого воздуха в корпус смесителя (21) и смесительную головку (23).
Для включения и выключения подачи смазочно-охлаждающей жидкости предусмотрен клапан, состоящий из седла (29) и подпружиненного якоря (28) жестко связанного с рукояткой (30).
Устройство для фиксации корпуса (1) на трубопроводе выполнено в виде двух магнитных опор (32) с отключаемым магнитным полем, шарнирно закрепленных на основании (33) корпуса.
Для фиксации курка дрели (38) в нажатом положении предусмотрен фиксатор, состоящий из кронштейна (35) и подпружиненного штифта (36). Для регулировки положения дрели (3) в осевом направлении осуществляется ослаблением усилия ее зажима в кронштейне (2) поворотом рукоятки (37) против часовой стрелки, и последующим ее зажатием - поворотом по часовой стрелке. Для транспортировки и монтажа устройства предусмотрены ручки (39, 40) расположенные на корпусе.
Кроме того, устройство дополнительно может быть снабжено стяжными ремнями для его фиксации на любых замкнутых немагнитных поверхностях.
Работа устройства сверлильного осуществляется следующим образом.
При вращении штурвала (8) в одном направлении, гайка (12) винтовой пары зафиксированная от проворота на корпусе (1), сообщает поступательное движение опорной шайбе (9) и сжимает пружину (7). Опорная шайба (9) сообщает поступательное движение кронштейну (2) с закрепленной дрелью (3) и режущим инструментом (4), поднимая их над опорной поверхностью.
При вращении штурвала (8) в обратном направлении, гайка (12) винтовой пары и кронштейн (2) опускается к опорной поверхности, пружина (7) возвращается в исходное положение.
Когда дрель (3) зафиксирована в кронштейне (2), а вершина режущего инструмента (4) упирается в опорную поверхность, усилие, создаваемое пружиной (7), через опорную шайбу (9) переносится на кронштейн (2) с дрелью (3) и сохраняется до окончания процесса сверления, обеспечивая подачу режущего инструмента (4) в осевом направлении. По окончании процесса сверления опорная шайба (9) упирается в гайку (12) винтовой пары.
Регулировка положения дрели (3) в осевом направлении осуществляется ослаблением усилия ее зажима в кронштейне (2) поворотом рукоятки (37).
Сжатый воздух подается через штуцер (15) быстроразъемного соединения, после которого в тройнике (16) разделяется на две части: для питания пневматической дрели (3) и для организации подачи смазочно-охлаждающей жидкости на инструмент.
Смазочно-охлаждающая жидкость заливается через заливную горловину с крышкой (17) и через полый вал (5) попадает в корпус бака (18).
Из корпуса бака (18) под действием сжатой пружины (19) на поршень (20), создавая давление на жидкость, через полый вал (5) подает ее в полость корпуса (21) смесителя, и через сопло (22) в смесительную головку (23).
Через дроссель (25), редуктор давления (26), и гибкую подводку (27) сжатый воздух попадает в полость корпуса смесителя (21) и смесительную головку (23).
В смесительной головке (23) происходит смешение смазочно-охлаждающей жидкости с потоком воздуха, который подхватывает и разгоняет ее за счет эжекции и дробит на мелкие брызги, создавая аэрозоль, который через направляющее устройство смесительной головки подается к режущему инструменту (4).
За включение и выключение подачи смазочно-охлаждающей жидкости отвечает клапан, состоящий из подпружиненного якоря (28) и седла (29). Включение подачи смазочно-охлаждающей жидкости осуществляется поворотом ручки (30), соединенной с якорем (28).
Для заправки бака (18) смазочно-охлаждающей жидкостью необходимо подтянуть за штифты (31) поршень (20) к крышке бака, сжав пружину (19), и поворотом зафиксировать в Г- образном пазу (24) бака (18). Уровень смазочно-охлаждающей жидкости в баке (18) контролируется по положению штифта (31) в в Г- образном пазу (24) бака (18).
На трубопроводе устройство сверлильное фиксируется с помощью закрепленного на корпусе основания (32) на двух подвижных магнитных опорах (33) с отключаемым магнитным полем.
Подвижные магнитные опоры (33) основания позволяют принять устройству сверлильному устойчивое положение на образующей трубы.
Для фиксации курка дрели в нажатом положении предусмотрен фиксатор, состоящий из кронштейна (35) и подпружиненного штифта (36). При нажатии курка дрели его возврат блокируется подпружиненным штифтом (36). Для возврата курка в исходное положение необходимо оттянуть рукоятку подпружиненного штифта (36).
Устройство сверлильное позволяет проводить работы во взрывоопасных зонах класса 1 и 2 (ГОСТ 31438.1), где возможно образование взрывоопасных смесей газов и паров с воздухом. Указанное устройство является стойким к воздействию нефти, нефтепродуктов, песку и пыли.