Герметизирующее устройство для вантуза трубопровода

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к герметизирующим устройствам для перекрытия или полной ликвидации внутренней полости вантузов трубопровода, в том числе выполненных с отклонением от вертикальной оси. Уровень техники
Из уровня техники известно устройство для перекрытия отвода трубопровода, которое может быть использовано для выполнения ремонтных работ на задвижках отводов без опорожнения основного трубопровода. Устройство содержит корпус и пиноль, между которыми цилиндрическое сопряжение уплотнено манжетой. Для сообщения пиноли вращательных и поступательных движений имеется маховик со стопорными винтами. В резьбовом отверстии маховика размещена центральная тяга с шестигранной головкой, левый конец которого левой резьбой соединен с упором. На упоре смонтированы герметизирующее кольцо, конус, тормозные сухари, обтянутые эластичным шнуром. Правые торцы сухарей размещены в пазах прижима. Прижим базируется на резьбовой втулке, кинематически связанной с пинолью посредством шпонки. Между упором и прижимом размещена спиральная пружина сжатия. Благодаря силе пружины, прижим принимает крайнее положение, давит на бурт резьбовой втулки, вводя посадочный поясок последней в расточку пиноли [RU 10828 U1, опубл. 16.08.1999, МПК: F16L 55/10].
Недостатком устройства является возможность сбоя в работе устройства из-за неполного ввода посадочного пояска в расточку пиноли вследствие недостаточного усилия пружины.
Известно устройство, типа «Пакер», для перекрытия и ликвидации вантузов, включающее в себя приспособление, содержащее полый цилиндрический корпус, в основании которого установлен фланец, в полости корпуса с возможностью вращения при помощи независимого ручного привода установлена пиноль, снабженная центральным штоком, на конце которого размещена отделяемая заглушка, отличающееся тем, что отделяемая заглушка выполнена в виде перекрывающей головки, которая содержит прижим, неподвижно установленный на резьбовой оси, герметизатор, подвижный упор в форме клина, пружину, установленную в полости прижима, сухари и верхнюю чашку, посаженную на гайку, установленную на оси прижима, причем прижим выполнен в виде втулки с буртиком, а на цилиндрическую поверхность втулки прижима с упором в указанный буртик посажен упругий герметизатор и подвижный упор, сопряженный по внутренней поверхности с внешней поверхностью втулки прижима с возможностью скольжения, при этом внешняя поверхность подвижного упора выполнена конической формы в виде клина, на конической поверхности подвижного упора размещены сухари, прижатые к подвижному упору резиновым кольцом, сухари расположены в пазах подпружиненной чашки с возможностью перемещения по внешней поверхности подвижного упора [патент RU 125 671 U1, опубл. 10.03.2013, МПК F16L 55/136].
Недостатком устройства является недостаточная надежность снятия перекрывающей головки, обусловленная частыми сбоями в эксплуатации из-за несрабатывания пружины, которая расфиксирует сухари головки.
Из уровня техники известно устройство для перекрытия отвода трубопровода, содержащее средство для ввода головки перекрывающей, включающее в себя ручной привод, полый цилиндрический корпус с прикрепленным фланцем, пиноль с установленным внутри нее штоком, на конце которого крепится головка перекрывающая, включающая в себя прижим, герметизатор, клин, по меньшей мере, четыре сухаря, охваченные резиновым кольцом, корпус головки, резьбовую втулку, навинчиваемую на прижим, и скользящую шайбу, установленную между корпусом и резьбовой втулкой. Прижим выполнен цельнометаллическим, а резьбовая втулка снабжена стопорным кольцом, исключающим осевое перемещение корпуса относительно резьбовой втулки [патент RU 175971 U1, опубл. 25.12.2017, МПК F16L 55/136].
Недостатком устройства является высокая металоемкость устройства и вес, а также габаритные параметры устройства, которые в совокупности не позволяют обеспечить точное и надежное позиционирование герметизирующей головки в патрубке отвода, который обладает смещением оси фланца относительно своей основной оси и отклонением от перпендикулярности присоединительной поверхности фланца и оси патрубка.
Недостатками вышеперечисленных устройств является невозможность их применения при ремонтно-восстановительных работах для полного перекрытия внутренней полости вантуза на трубопроводе, в том числе и при его ликвидации, а также применения для вантузов, выполненных с отклонением от вертикальной оси.
Сущность полезной модели
Техническая проблема, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, состоит в необходимости перекрытия вантузов трубопровода, для проведения как плановых, так и ремонтно-восстановительных работ (включая ликвидацию вантузов, выполненных с отклонением от вертикальной оси, при условии, что перекрываемые вантуза обладают следующими характеристиками:
- не более 100 мм по высоте или при составном патрубке;
- материал изготовления - прямошовная труба, с выпуклостью корня сварного шва или гратом на внутренней поверхности патрубка;
- присутствует отклонение от вертикали до 5° включительно, в плоскости поперечного сечения трубопровода;
- присутствует смещение оси фланца относительно оси патрубка до 5 мм с отклонением от перпендикулярности присоединительной поверхности фланца и оси патрубка не менее 3°;
- присутствует отклонение от нормативной геометрии, в том числе - овальность, эллипсность внутреннего диаметра патрубка в пределах не менее ±1 мм.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является расширение арсенала технических средств за счет обеспечения герметизации полости вантуза трубопровода, выполненного с отклонением от вертикальной оси, от нормативной геометрии (овальность, эллипсность внутреннего диаметра патрубка), от технологии изготовления вантуза (с наличием выпуклости корня сварного шва или гратом на внутренней поверхности патрубка).
Технический результат достигается за счет того, что герметизирующее устройство для вантуза трубопровода содержит средство для ввода герметизирующей головки, включающее полый цилиндрический корпус с прикрепленным фланцем, ручной привод, содержащий пиноль, с установленным внутри нее штоком, на конце которого закреплена герметизирующая головка, содержащая прижим с установленным на нем цилиндром, герметизатор, клин, по меньшей мере три сухаря, охваченные резиновым кольцом, корпус герметизирующей головки, гайку, установленную на прижим и стопорное кольцо, выполненное с возможностью осевого перемещения корпуса герметизирующей головки относительно гайки, причем в корпусе герметизирующей головки выполнено цилиндрическое отверстие, в которое гайка установлена таким образом, что ее верхняя горизонтальная поверхность находится на одном уровне с верхней горизонтальной поверхностью корпуса герметизирующей головки, при этом гайка снабжена буртиком, с помощью которого установлена вплотную на нижнюю внутреннюю поверхность корпуса герметизирующей головки.
Технический результат достигается тем, что размещение гайки таким образом, что ее верхняя горизонтальная поверхность находится на одном уровне с верхней горизонтальной поверхностью корпуса герметизирующей головки, и то, что гайка снабжена буртиком, с помощью которого установлена вплотную на нижнюю внутреннюю поверхность корпуса приводит к уменьшению высоты герметизирующей головки в целом, что позволяет обеспечить полное перекрытие вантуза с отклонением от вертикальной оси за счет высотного габарита, нормативной геометрии или технологии изготовления за счет меньшего диаметра герметизирующей головки в сборе.
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели, дополнительно содержит втулку с буртиком, размещенную между гайкой и корпусом герметизирующей головки.
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели, прижим выполнен из стали, поддающейся упрочняющей закалке.
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели, цилиндр выполнен из стали, поддающейся упрочняющей закалке.
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели, втулка выполнена из бронзы.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели Реализация заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где: на фиг. 1 показан разрез по основной оси герметизирующей головки; на фиг. 2 показан вид герметизирующей головки в рабочем положении; на фиг. 3 показан внешний вид герметизирующей головки в сборе, на фиг. 4 показан внешний вид средства для ввода / вывода герметизирующей головки;
на фиг. 5 показан общий вид прижима 6.
где на чертежах позиции имеют следующие обозначения:
1 - корпус герметизирующей головки;
2 - сухарь;
3 - клин;
4 - герметизатор;
5 - цилиндр;
6 - прижим;
7 - гайка;
8 - втулка;
9 - винт стопорный;
10 - кольцо резиновое;
11 - шайба;
12 - стопорное кольцо;
13 - винт;
14 - патрубок;
15 - трубопровод;
16 - место приварки патрубка 14 к трубопроводу 15;
17 - рукоятка штока;
18 - шток;
19 - штурвал пиноли 20;
20 - пиноль;
21 - штурвал корпуса средства 24 для ввода головки герметизирующей;
22 - гайка резьбовая;
23 - корпус средства 24 для ввода головки герметизирующей;
24 - средство для ввода головки герметизирующей;
25 - шаровой кран;
26 - манометр;
27 - фланец;
28 - вал с резьбовым соединением для ввода / вывода герметизирующей головки в отвод;
29 - основание прижима 6;
30 - выемка цилиндрической формы в прижиме 6;
31 - цилиндрическая площадка крепления цилиндра 5 к прижиму 6;
32 - место крепления винта 13;
33 - вал с резьбой прижима 6;
34 - внутренняя резьба вала 33 для крепления к устройству для ввода / вывода герметизирующей головки.
Герметизирующая головка, выполненная по фиг. 1, 2, 3 и 5, содержит прижим 6, на который устанавливается герметизатор 4, выполненный из маслостойкой резины, и поджимаемый клином 3. Клин 3 передает усилие на сухари 2, которые находятся в фигурных пазах корпуса 1 герметизирующей головки и имеющие одну степень свободы. Сухари 2 охвачены резиновым кольцом 10, благодаря чему они удерживаются от выпадения. Натяжение резинового кольца 10 выполняется за счет использования стопорного винта 9. На прижим 6 сквозь корпус 1 герметизирующей головки навинчивается гайка 7, которая фиксируется шайбой 11 и стопорным кольцом 12. Между корпусом 1 герметизирующей головки и гайкой 7 установлена втулка 8, выполненная из бронзы.
Стопорное кольцо 12 и буртик гайки 7 исключают осевое перемещение корпуса 1 герметизирующей головки относительно резьбовой гайки 7 и обеспечивают возможность передачи усилия корпусу 1 герметизирующей головки гайки 7.
Форма и глубина посадки корпуса 1 герметизирующей головки, выполненной по фиг. 1, 2, 3 обеспечивает уменьшение габаритно-присоединительных размеров всей герметизирующей головки (в частности высоты), что позволяет надежно разместить ее для герметизации в непроектных вантузах, (выполненных с отклонением от вертикальной оси). Кроме того, в корпусе 1 герметизирующей головки выполнены, по меньшей мере, три фигурных паза, в которые устанавливают, по меньшей мере, три сухаря 2, по которым они перемещаются в процессе выполнения работ по установке и выемке герметизирующей головки.
Гайка 7 представляет собой цельнометаллическую деталь с буртиком, разделяющим гайку 7 на верхнюю и нижнюю части, причем верхняя внешняя поверхность гайки 7 выполнена резьбовой.
в
Прижим 6 выполнен цельнометаллическим, с выемкой 30 цилиндрической формы. Выемка 30 выполняется в виде глухого цилиндрического отверстия, на такую глубину Нв, чтобы остаточная толщина стенки не снижала общей прочности конструкции. Прижим 6 состоит из основания 29 прижима 6, цилиндрической площадки крепления 31 цилиндра 5 к прижиму 6 и вала 33 с резьбой прижима 6, выполненную по фиг. 5, при этом основание 29 прижима 6 выполнено в форме тарелки с диаметром D1 и высотой Нв. Вал с резьбой 33 прижима 6 выполнен с внешней и внутренней резьбой 34, при этом внешняя резьба необходима для осевого перемещения прижима 6, при раздавливании герметизатора 4, а внутренняя резьба 34 необходима для крепления герметизирующей головки на установке для ввода / вывода. Прижим 6 изготавливается из стали, поддающейся упрочняющей закалке с последующей термообработкой, что обеспечивает повышение показателя временного сопротивления разрыву σ. В качестве стопорного кольца 12 применено кольцо пружинное упорное плоское наружное, что позволяет прикладывать больший крутящий момент на резьбовую гайку 7. К прижиму 6, на цилиндрическую площадку крепления 31, по меньшей мере, двумя винтами 13 в места крепления 32 крепится цилиндр 5, который обеспечивает перемещение клина 3 в осевом направлении, а также обеспечивает возможность герметизации отвода, без выдавливания герметизатора 4 как в осевом, так и поперечном направлении. При этом цилиндр изготавливается из стали, поддающейся упрочняющей закалке с последующей термообработкой, что повышает его ресурс и ремонтопригодность при многоразовом использовании герметизирующего устройства для вантузов, при установке и выемке последнего.
Для установки стопорного кольца 12, поджимающего шайбу 11 в гайке 7 выполнена канавка (на чертеже не показана).
Средство 24 для ввода головки герметизирующей (см. фиг. 4) известно из патента №RU 125671 U1, опубл. 10.03.2013. Средство 24 для ввода головки герметизирующей содержит полый корпус 23, к которому с одной стороны крепится фланец 27, а с другой - гайка резьбовая 22. Внутри корпуса средства 24 для ввода головки герметизирующей 23 расположена пиноль 20 с закрепленным на ней штурвалом 19 пиноли 20. Внутри пиноли 20 проходит шток 18, на котором закреплена рукоятка 17. Резьбовой конец штока 18 предназначен для удержания перекрывающей головки в сборе (см. фиг. 1-3) в пиноли 20.
Штурвал корпуса 21 средства 24 для ввода головки герметизирующей вместе с резьбовой гайкой 22 головкой герметизирующей в сборе (см. фиг. 1-3), штурвалом 19 пиноли 20 и рукояткой 17 штока 18 составляют ручной привод, обеспечивающий подачу, отсоединение и извлечение перекрывающей головки в сборе (фиг. 1-3) из патрубка 14. Фланец 27 имеет радиальное сквозное резьбовое отверстие, к которому присоединяется через тройник (на фиг. 3 не обозначен) манометр 26 и шаровой кран 25 для контроля герметичности места перекрытия патрубка 14 и контроля герметичности места приварки 16 патрубка 14 к трубопроводу 15.
Работа герметизирующего устройства для вантуза трубопровода осуществляется следующим образом.
Герметизирующая головка устанавливается во внутреннюю полость патрубка 14 через запорную арматуру с помощью средства 24 для ввода герметизирующей головки путем вращения против часовой стрелки штурвала 19 пиноли 20, которая передает вращение гайке 7. При вращении гайки 7 она с помощью резьбового соединения прижимается к прижиму 6 и через корпус 1 герметизирующей головки давит усилием на сухари 2, сухари 2 перемещаются по клину 3 в радиальном направлении и упираются в стенки патрубка 14 трубопровода 15, далее сила сжатия по оси передается на герметизатор 4, который сжимается со стороны клина 3 и прижима 6, изменяя тем самым геометрию наружной поверхности, т.е. она становится выпуклой и увеличивается в диаметре, тем самым перекрывая зазор между герметизирующей головкой и патрубком 14 трубопровода 15, обеспечивая герметичность от перекачиваемой среды.
Снятие герметизирующей головки происходит вращением пиноли 20 по часовой стрелке, которая передает вращение гайке резьбовой 22, тем самым происходит движение клина 3 и прижима 6 по оси в противоположном направлении друг от друга, усилие сжатия, действующее на герметизатор 4, снижается, и он принимает свою первоначальную форму. Затем с помощью стопорного кольца 12 гайка 7 поднимает за собой прижим 6, в фигурных пазах которого установлены сухари 2. Под действием упругих сил резинового кольца 4 сухари 2 отводятся от стенок патрубка вантуза, освобождая герметизирующую головку.
Применение предложенной герметизирующей головки позволяет обеспечить надежное перекрытие непроектных вантузов (выполненных с отклонением от вертикальной оси) на действующем трубопроводе без выполнения дорогостоящих работ по вырезке участка трубопровода или применения типовой ремонтной конструкции из разрезных тройников или муфты, с заполнением межстеночного пространства композитным составом, при этом снижение высотных габаритов и общей массы герметизирующей головки позволяет выполнять работы безопаснее, без снижения общей надежности ремонтной конструкции.