УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРЕЗКИ ОТВЕРСТИЙ В ТРУБОПРОВОДЕ, НАХОДЯЩЕМСЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

Полезная модель относится к трубопроводному транспорту, а именно к устройствам для вырезки отверстий в действующих трубопроводах, и может быть использована для врезки отводов в действующие нефтепроводы.
Из уровня техники известно устройство для вырезки отверстий в трубопроводах, содержащее размещенный в корпусе полый шпиндель, в котором установлены винт и гайка, размещенная на винте, режущий инструмент, механизм вращения шпинделя и механизм осевого перемещения, включающие червячную пару, два зубчатых колеса с неравным количеством зубьев, соосно расположенных на шпинделе с возможностью взаимодействия посредством блока из двух шестерен, связанного с механизмом радиального перемещения указанного блока, при этом первое зубчатое колесо жестко связано с червячным колесом червячной пары. Механизм осевого перемещения связан со шпинделем и содержит полый вал, установленный снаружи шпинделя и связанный с ним подвижным в осевом направлении, по меньшей мере, одним шпоночным соединением, и гильзу, жестко связанную со вторым зубчатым колесом и винтом. При этом шпоночный паз для подвижного шпоночного соединения выполнен в полом валу и первом зубчатом колесе, а шестерни блока шестерен выполнены с одинаковым количеством зубьев, причем зубья одной из шестерен выполнены коррегированными. Режущий инструмент состоит из центрального сверла и кольцевого сверла, при этом на наружной поверхности центрального сверла выполнены углубления, в которых размещены захватные элементы, выполненные с возможностью радиального перемещения (см. Патент РФ №2229961).
Недостатком известного устройства является малая производительность вырезки.
Задачей заявленной полезной модели является устранение данного недостатка.
Технический результат заявленной полезной модели заключается в повышении производительности вырезки отверстий.
Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для вырезки отверстий в трубопроводе, находящемся под давлением, содержит корпус, установленный в корпусе полый шпиндель, на конце которого закреплен режущий инструмент, включающий центральное и кольцевое сверла, механизм вращения шпинделя, включающий двигатель, связанные с двигателем червяк и червячное колесо, жестко связанные с червячным колесом первое зубчатое колесо и полый вал, установленный снаружи шпинделя, при этом в первом зубчатом колесе и полом валу выполнен шпоночный паз, в котором размещена шпонка, закрепленная на шпинделе, механизм осевого перемещения шпинделя, включающий второе зубчатое колесо, жестко связанную с ним полую гильзу, установленную снаружи полого вала, а также ходовой винт и гайку, размещенные в шпинделе, при этом полая гильза связана со шпинделем, а первое и второе зубчатое колесо выполнены с разным количеством зубьев, средство включения/выключения механизма осевого перемещения шпинделя, выполненное в виде блока из двух шестерен, установленных на эксцентричной оси и обеспечивающих зацепление первого и второго зубчатого колеса, при этом шестерни блока выполнены с одинаковым количеством зубьев, а зубья одной из шестерен выполнены коррегированными, и средство герметизации шпинделя со стороны режущего инструмента, причем кольцевое сверло режущего инструмента выполнено в виде сменных режущих пластин, а в качестве средства герметизации шпинделя устройство содержит сальниковую камеру, имеющую фланец для соединения устройства с фланцем задвижки, при этом во фланце сальниковой камеры выполнен канал для подачи в полость задвижки жидкости для охлаждения режущего инструмента и сброса из полости задвижки избыточного давления.
Кроме того, указанный технический результат достигается за счет того, что:
- упомянутый канал выполнен угловым, с выходами со стороны боковой и уплотнительной поверхности фланца, при этом на выходе канала со стороны боковой поверхности фланца установлен шаровой кран.
- ходовой винт выполнен полым, при этом в нем установлен указатель перемещения шпинделя в виде стержня.
В отличие от аналога, в заявленном устройстве кольцевое сверло режущего инструмента выполнено в виде сменных режущих пластин, при этом во фланце сальниковой камеры, соединяемом с патрубком, выполнен канал для подачи в патрубок жидкости для охлаждения режущего инструмента и сброса из патрубка избыточного давления. Это позволяет значительно повысить скорость вращения режущего инструмента, а, следовательно, и производительность вырезки отверстий.
Конструкция заявленного устройства показана на фиг 1, где:
1 - корпус,
2 - полый шпиндель,
3 - режущий инструмент,
4 - центральное сверло,
5 - кольцевое сверло,
6 - червяк,
7 - червячное колесо,
8 - первое зубчатое колесо,
9 - полый вал,
10 - шпоночный паз,
11 - шпонка,
12 - второе зубчатое колесо,
13 - полая гильза,
14 - ходовой винт,
15 - гайка,
16, 17 - блок из двух шестерен,
18 - эксцентричная ось,
19 - ручка,
Заявленное устройство содержит корпус 1, в котором установлен полый шпиндель 2. На конце шпинделя 2 закреплен режущий инструмент 3, включающий центральное 4 и кольцевое 5 сверла. При этом кольцевое сверло выполнено в виде сменных режущих пластин, обеспечивающих возможность увеличения скорости вращения инструмента 3, по сравнению с обычным сверлом. Кроме того, в устройстве также предусмотрены механизмы вращения и осевого перемещения шпинделя, средство включения/выключения механизма осевого перемещения, а также средство герметизации шпинделя со стороны режущего инструмента.
Механизм вращения шпинделя 2 включает электродвигатель (не показан), связанные с двигателем червяк 6 и червячное колесо 7, а также первое зубчатое колесо 8 и полый вал 9, установленный снаружи шпинделя 2. При этом червячное колесо 7, первое зубчатое колесо 7 и полый вал 9 жестко соединены между собой. В первом зубчатом колесе 8 и полом валу 9 выполнен шпоночный паз 10, в котором размещена шпонка 11, закрепленная на шпинделе 2.
Механизм осевого перемещения шпинделя 2, включает второе зубчатое колесо 12, и жестко связанную с ним полую гильзу 13, установленную снаружи полого вала 9. При этом в полом шпинделе 2 размещен ходовой винт 14 и установленная на винте гайка 15, а полая гильза связана со шпинделем, например, посредством резьбового соединения. Для обеспечения осевого перемещения шпинделя первое 8 и второе 12 зубчатые колеса выполнены с разным количеством зубьев.
Средство включения/выключения механизма осевого перемещения шпинделя, выполнено в виде блока из двух шестерен 16 и 17, установленных на эксцентричной оси 18, на которой закреплена ручка 19, обеспечивающая приведение в зацепление первого 8 и второго 12 зубчатых колес через шестерни 16 и 17. Причем шестерни 16 и 17 выполнены с одинаковым количеством зубьев, но для обеспечения полного зацепления зубчатых колес, зубья одной из шестерен выполнены коррегированными.
Средство герметизации шпинделя 2 со стороны режущего инструмента 3 выполнено в виде сальниковой камеры 20, содержащей связанную с корпусом 1 устройства обечайку 21, стакан 22 с уплотнением 23 и фланец 24 для крепления устройства к фланцу задвижки (не показана). При этом во фланце 24 выполнен канал 25 для подачи в полость задвижки охлаждающей жидкости для режущего инструмента 3 и сброса из полости задвижки избыточного давления, создаваемого текучей средой (нефть) при вскрытии трубопровода. Предпочтительно, чтобы канал 25 был выполнен угловым с выходами со стороны боковой и уплотнительной поверхностей фланца 24, при этом на выходе канала 25 со стороны боковой поверхности фланца 24 установлен шаровой кран 26.
Кроме того, заявленное устройство может также дополнительно содержать указатель 27 перемещения шпинделя 2, выполненный в виде стержня и установленного внутри шпинделя.
Вырезка отверстий с использованием заявленного устройства осуществляется следующим образом.
Устройство фланцем 24 устанавливают и герметично крепят на фланце задвижки, закрепленной на приваренном к трубопроводу патрубке. Поворотом эксцентричной оси 18 посредством ручки 19 блок шестерен 16 и 17 выводят из зацепления с первым 8 и вторым 12 зубчатыми колесами. Вращением ходового винта 14 через гайку 15 перемещают шпиндель 2 с режущим инструментом 3 до соприкосновения центрального сверла 4 с поверхностью трубы, при этом шпонка 11 скользит по шпоночному пазу 10 полого вала и попадает в шпоночный паз зубчатого колеса 8. Поворотом эксцентричной оси 18 вводят блок шестерен 16 и 11 в зацепление с зубчатыми колесами 8 и 12. Затем включают двигатель вращения червяка 6, от которого вращение передается на червячное колесо 7, зубчатое колесо 8, и далее через полый вал 9 на шпонку 11 шпинделя 2 и на режущий инструмент 3.
Одновременно с этим через блок шестерен 16 и 17 вращение передается второму зубчатому колесу 12, количество зубьев которого не совпадает с количеством зубьев первого зубчатого колеса 8, и далее - на гильзу 13 и винт 14. Из-за разности количества зубьев колес 8 и 11 скорость вращения винта 14 будет больше или меньше скорости вращения шпинделя 2 и закрепленной в нем гайки 15, в результате происходит перемещение гайки 15 по винту 14. При этом движение шпинделя 2 в сторону трубы обеспечивается направлением витков резьбы винта 14. Если число зубьев первого колеса 8 будет меньше, чем у второго колеса 12, то есть скорость вращения винта 14 будет меньше скорости шпинделя 2, то направление резьбы будет правое, а если наоборот - то левое.
При этом перед осуществлением вырезки отверстия открывают шаровой кран 26 и через канал 25 в полость задвижки подают охлаждающую жидкость для режущего инструмента 2.
При вырезке отверстия режущий инструмент 3 сверлит сначала центральное отверстие в трубе центральным сверлом 4, а затем прорезает стенку трубы режущими пластинами кольцевого сверла 5.
После окончания вырезки шпиндель 2 с режущим инструментом 3 отводят назад, перекрывают задвижку и открывают шаровой кран 26, сбрасывая из полости задвижки избыточное давление, создаваемое текучей средой (нефтью).
Таким образом, конструкция заявленного устройства обеспечивает повышение производительности вырезки отверстий в нефтепроводе, надодящемся под давлением.