УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕРМЕТИЗАЦИИ ГАЗОПРОВОДА ПРИ РЕМОНТЕ КРАНА С ПЛАВАЮЩИМ ШАРОМ

Полезная модель относится к вспомогательным герметизирующим средствам нефтегазовой промышленности и предназначена для обеспечения ремонта под давлением шаровых кранов, установленных на патрубках для отбора транспортируемой среды на действующих магистральных газонефтепроводах и других напорных коммуникациях.
Известно устройство для герметизации трубопровода при ремонте шарового крана под давлением, содержащее опорную конструкцию, колонну и узел уплотнения, при этом опорная конструкция включает в себя два направляющих резьбовых элемента с гайками, нижнюю составную опору, среднюю составную опору и верхнюю цельную опору, опоры посредством выполненных в них осевых каналов размещены на направляющих резьбовых элементах с возможностью их поступательного перемещения посредством вращения гаек, колонна включает в себя полую штангу, внутри которой размещен цельный винт, на нижнем конце которого установлено герметизирующее уплотнения и подвижный упор, узел уплотнения включает в себя полый корпус, полость которого соединена с краном высокого давления, при этом направляющие резьбовые элементы выполнены в виде шпилек с шайбами и гайками с двух с двух сторон опор, на нижнем участке штанги колонны выполнены внутренняя резьба, наружный конусный упор и внутренняя канавка с уплотнительным кольцом, в нижней части винта выполнена наружная резьба, сопрягаемая с внутренней резьбой штанги, герметизирующее уплотнение выполнено с внутренними коническими поверхностями, подвижный конусный упор выполнен с внутренней канавкой, в которую установлено уплотнительное кольцо, на самом конце винта выполнены поперечное отверстие и резьба, на которую навинчена гайка с двумя шайбами и застопорена штифтом для фиксации подвижного конусного упора, на наружной поверхности нижнего участка штанги выполнен уступ и продольные пазы, узел уплотнения штанги и верхнего патрубка крана выполнен единым, имеющим корпус в виде стакана с двумя боковыми отверстиями, соосно с которыми приварены два патрубка, на одном из которых на конической резьбе установлен крана высокого давления, а на другом на конической резьбе установлена пробка, при этом стакан с двух сторон имеет расточки разного диаметра, посредине которых выполнены канавки, и в них помещены уплотнительные кольца, нижняя опора состоит из скрепленных между собой четырьмя болтами с шайбами и гайками основания и накладки, сверху которых на резьбе установлены четыре упора с цилиндрическими головками, при этом внутри центрального отверстия основания и накладки на винтах установлены регулировочные полукольца (см. описание полезной модели к патенту РФ №121025, МПК F16К 43/00, публикация 10.10.2012).
Недостатком этого известного устройства, принятого за прототип, является то, что его нижняя опора не обеспечивает надежного крепления устройства к шаровым кранам фланцевого типа. Наличие сложного герметизирующего уплотнения с подвижным упором и узла уплотнения штанги и верхнего патрубка крана значительно усложняет конструкцию известного устройства.
Задачей заявляемой полезной модели является создание рационального, надежного и безопасного в работе устройства для герметизации газопровода при ремонте крана с плавающим шаром, в котором за счет того, что устройство снабжено четырьмя направляющими шпильками, нижней составной опорой с расточкой и буртом с вырезами, средней составной опорой с центральным отверстием и открытыми пазами, верхней цельной опорой со стаканом, имеющим расточку и осевое резьбовое отверстие с размещенным в нем болтом с полусферическим концом, а также штангой с центрирующей поверхностью, канавкой и упором, обеспечивается возможность использования устройства на газоотборных патрубках магистральных газопроводов.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в следующем.
Устройство для герметизации газопровода при ремонте крана с плавающим шаром, содержащее опорную конструкцию и штангу, при этом опорная конструкция включает в себя направляющие шпильки с шайбами и гайками, нижнюю составную опору, среднюю составную опору и верхнюю цельную опору, опоры посредством выполненных в них осевых каналов размещены на направляющих шпильках с возможностью их поступательного перемещения посредством вращения гаек, отличающееся тем, что
опорная конструкция включает четыре направляющих шпильки с шайбами и гайками;
нижняя опора состоит из скрепленных между собой двумя болтами с шайбами и гайкам двух одинаковых частей, имеющих общую расточку, бурт с вырезами и четыре осевых канала в виде отверстий;
средняя опора состоит из скрепленных между собой двумя шпильками с шайбами и гайками двух частей, имеющих общее центральное отверстие и четыре осевых канала в виде открытых пазов;
верхняя опора имеет установленный в ее центральном отверстии стакан с расточкой и резьбовым отверстием, в котором размещен болт с концом в виде полусферы, и четыре осевых канала в виде отверстий;
штанга вверху имеет центрирующую поверхность и плоский верхний торец, на нижнем участке штанги выполнена канавка, а в самом низу штанги выполнен упор, имеющий коническую контактную поверхность.
Это позволяет создать рациональное, надежное и безопасное в работе устройство, обеспечивающее герметизацию и безопасный ремонт шарового крана, установленного на газоотборном патрубке действующего магистрального газопровода, находящегося под рабочим давлением и не прекращающем транспортировку газа.
Рациональность предлагаемого устройства относительно прототипа достигается исключением из его конструкции сложных элементов - герметизирующего уплотнения с подвижным упором и узла уплотнения штанги и верхнего патрубка.
Надежность и безопасность в работе достигается тем, что опорная конструкция, включающая четыре направляющих шпильки с шайбами и гайками, повышает устойчивость всего устройства под нагрузкой; нижняя опора, состоящая из скрепленных между собой двумя болтами с шайбами и гайками двух одинаковых частей, имеющих общую расточку, бурт с вырезами и четыре осевых канала в виде отверстий, обеспечивает прочное крепление устройства к шаровым кранам фланцевого типа; верхняя опора, состоящая из установленного в ее центральном отверстии стакана с расточкой и резьбовым отверстием, в котором размещен болт с концом в виде полусферы, и штанга, вверху имеющая центрирующую поверхность и плоский верхний торец, на нижнем участке выполненную канавку, а в самом низу выполненный упор, имеющий коническую контактную поверхность, обеспечивают гарантированное прижатие шара крана к седлу, полную герметизацию и надежную фиксацию его шарового затвора. При этом все монтажно-демонтажные и ремонтные работы производятся не при открытом как в прототипе, а при закрытом шаровом затворе ремонтируемого крана, что также повышает безопасность всех работ.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где
на фиг. 1 изображено устройство для герметизации газопровода при ремонте крана с плавающим шаром, сборочный чертеж с продольным разрезом; изображено положение устройства и крана до и после его разборки, средняя опора еще не установлена;
на фиг. 2 - тоже, разрез А-А;
на фиг. 3 - изображено устройство для герметизации газопровода при ремонте крана с плавающим шаром, сборочный чертеж с продольным разрезом; изображено положение устройства и крана после установки средней опоры;
на фиг. 4 - тоже, разрез Б-Б.
Устройство для герметизации газопровода при ремонте крана с плавающим шаром содержит опорную конструкцию 1 и штангу 2.
Опорная конструкция 1 включает в себя четыре (для обеспечения устойчивости и безопасности устройства) направляющих шпильки 3 с шайбами 4, гайками 5 и четырьмя увеличенными шайбами 6, нижнюю составную опору 7, среднюю составную опору 8 и верхнюю цельную опору 9. При этом опоры 7, 8 и 9, посредством выполненных в них осевых каналов, размещены на шпильках 3 с возможностью их поступательного перемещения и закрепления посредством вращения гаек 5.
Нижняя опора 7 состоит из скрепленных между собой двумя болтами 10 с шайбами 11 и гайками 12 двух одинаковых частей, имеющих общую расточку 13 и бурт 14 с вырезами 15, обеспечивающими ориентацию и возможность размещения нижней опоры 7 при ее монтаже, и четыре осевых канала в виде отверстий 16.
Средняя опора 8 состоит из скрепленных между собой двумя шпильками 17 с шайбами 18 и гайками 19 двух частей, имеющих общее центральное отверстие 20, и четыре осевых канала в виде открытых пазов 21, обеспечивающих установку и снятие средней опоры 8 на шпильки 3 при установленной верхней опоре 9.
Верхняя опора 9 цельная имеет установленный в ее центральном отверстии стакан 22 с расточкой 23 и резьбовым отверстием 24, в котором размещен болт 25 с концом в виде полусферы, и четыре осевых канала в виде отверстий 26.
Штанга 2 вверху имеет центрирующую поверхность 27 и плоский верхний торец 28. На нижнем участке штанги 2 выполнена канавка 29 для размещения на ней средней опоры 8, а в самом низу штанги выполнен упор 30, имеющий коническую контактную поверхность 31 для увеличения устойчивости штанги 2 и всей опорной конструкции 1 под нагрузкой.
Ремонтируемый кран 32 содержит корпус 33, шпиндельный узел 34 с поворотным штоком и рукояткой 35, шар 36, верхний фланец 37 с седлом 38, нижний фланец 39 с седлом 40, четыре стяжные шпильки 41, восемь гаек 42, восемь отгибных шайб 43 и два уплотнительные резиновые кольца 44. Шар 36 имеет сквозное отверстие 45 равное внутреннему диаметру газопровода. Шаровой затвор 46 представляет собой узел, состоящий из плавающего (не имеющего дополнительных опор на корпус 33) шара 36, двух уплотняющих седел 38 и 40 и поворотного штока (шпинделя), размещенного в шпиндельном узле 34. Ремонтируемый кран установлен (приварен своими фланцами) в середину газоотборного патрубка, нижняя часть 47 которого соединена с магистральным газопроводом, а верхняя часть 48 служит для отбора газа на технологическое оборудование, обеспечивающее транспортировку газа.
Заявляемое устройство для герметизации газопровода при ремонте крана с плавающим шаром работает следующим образом.
На нижний фланец 39 закрытого ремонтируемого крана 32 устанавливается до упора в бурт 14 нижняя составная опора 7, при этом нижние концы шпилек 41 с гайками 42 и шайбами 43 размещаются в вырезах 15 нижней опоры 7, обе части которой стягиваются болтами 10 с шайбами 11 и гайками 12. В отверстиях 16 опоры 7 устанавливаются четыре шпильки 3 необходимой длины, которые крепятся к опоре 7 гайками 5 с шайбами 4 (снизу) и увеличенными шайбами 6 (сверху), обеспечивающими осевую фиксацию всей опорной конструкции 1 относительно нижнего фланца 39 крана 32. Внутрь верхней части 48 газоотборного патрубка устанавливается штанга 2 до упора ее в шар 36 закрытого шарового затвора 46 ремонтируемого крана 32. На шпильки 3 и штангу 2 устанавливается верхняя опора 9 с размещением расточки 23 стакана 22 на центрирующей поверхности 27 штанги 2 и обеспечением упора полусферического конца болта 25 в плоский верхний торец 28. Затем верхняя опора 9 слегка поджимается вниз шпилечными гайками 5 с шайбами 4 и ими же фиксируется.
В этом положении вращением болта 25 гаечным ключом по часовой стрелке производится перемещение вниз полусферического конца болта 25, который воздействует на плоский верхний торец 28 и прижимает вниз штангу 2, которая воздействует контактной поверхностью 31 упора 30 на шар 36 шарового затвора 46. При этом под действием осевой силы, возникающей при затяжке резьбы болта 25, уменьшается контактное давление между шаром 36 и верхним седлом 38, преодолевается сила от давления в нижней части 47 газоотборного патрубка и создается необходимое для герметизации контактное давление между шаром 36 и нижним седлом 40. В результате рабочее давление в нижней части 47 газоотборгого патрубка отсекается от внутреннего объема крана 32, происходит его герметизация от рабочего давления. Одновременно остаточное давление газа из внутреннего объема крана 32 само стравливается через стык с уменьшаемым контактным давлением между шаром 36 и верхним седлом 38. Сила от рабочего давления газа в нижней части 47 газоотборгого патрубка воспринимается шаром 36, передается штангой 2 через болт 25 на верхнюю опору 9 и шпильки 3 и через нижнюю опору 7 замыкается на нижнем фланце 39 крана 32, приваренного к нижней части 47 газоотборного патрубка. После стравливания полностью давления из внутреннего объема крана 32 можно приступить к его безопасной разборке и ремонту. Для чего отгибаются шайбы 43, откручиваются гайки 42 на шпильках 41, стягивающих фланцы 37 и 39 ремонтируемого крана 32, разбирается шпиндельный узел 34 крана 32, разъединяется корпус 33 и нижний фланец 39 крана 32. Затем вверх по штанге 2 перемещаются: верхняя часть 48 газоотборного патрубка с приваренным к нему верхним фланцем 37 крана 32, корпус 33 со шпиндельным узлом 34 и уплотнительные кольца 44. Перемещение производится до момента, при котором нижний торец поднимаемого корпуса 33 оказывается выше канавки 29 штанги 2 и не мешает установке средней опоры 8.
В этом положении устанавливается средняя составная опора 8 с размещением ее центрального отверстия 20 в канавке 29 штанги 2 и пазов 21 между гайками 5 и шайбами 4, установленными в этом месте на шпильках 3. Обе части опоры 8 стягиваются шпильками 17 с шайбами 18 и гайками 19. Затем равномерным вращением гаек 5 средняя опора 8 прижимается вниз до упора в нижний торец канавки 29 штанги 2 с усилием, необходимым для восприятия средней опорой 8 действия давления газа на шар 36, герметично прижатый к нижнему седлу 40 штангой 2. Сила от давления газа в нижней части 47 газоотборгого патрубка воспринимается шаром 36, передается штангой 2 через канавку 29 уже на среднюю опору 8 и шпильки 3 и через нижнюю опору 7 замыкается на нижнем фланце 39 крана 32. В этом положении средняя 8 опора фиксируется нижними гайками 5 с шайбами 4. После чего откручиваются и снимаются шпилечные гайки 5 с шайбами 4 над разгруженной верхней опорой 9, которая снимается со штанги 2 и шпилек 3. После чего снимаются со штанги: верхняя часть 48 газоотборного патрубка с приваренным к нему верхним фланцем 37 крана 32, корпус 33 со шпиндельным узлом 34 крана 32 и уплотнительные кольца 44.
После очистки, осмотра и, при необходимости, замены резиновых уплотнительных колец, подшипниковых втулок, крепежа и других деталей крана 32 и его шпиндельного узла 34, верхняя часть 48 газоотборного патрубка с приваренным к нему верхним фланцем 37 крана 32, корпус 33 со шпиндельным узлом 34 и уплотнительные кольца 44 устанавливаются на штангу 2 сверху средней опоры 8 в обратной последовательности. Затем устанавливается на штангу 2 и шпильки 3 верхняя опора 9 с болтом 25. После чего равномерным вращением гаек 5 верхняя опора 9 прижимается вниз до упора полусферического конца болта 25 в плоский верхний торец 28 штанги 2 с усилием, необходимым для восприятия верхней опорой 9 действия давления на шар 36, герметично прижатый к нижнему седлу 40 штангой 2. Затем верхняя часть 48 газоотборного патрубка с приваренным к нему верхним фланцем 37 крана 32, корпус 33 со шпиндельным узлом 34 крана 32 и уплотнительные кольца 44 приподнимаются и удерживаются над средней опорой 8, которая, после откручивания гаек 19 с шайбами 18 со шпилек 17, демонтируется. Узлы и детали ремонтируемого крана 32 опускаются и устанавливаются в рабочее положение, собирается шпиндельный узел 34 с поворотным штоком и рукояткой 35. На нижний фланец 39, приваренный к нижней части газоотборного патрубка 47, устанавливается первое уплотнительное кольцо 44, затем корпус 33 со шпиндельным узлом 34. Затем на корпус 33 устанавливается верхний фланец 37 с патрубком 48 и вторым уплотнительным кольцом 44. Нижний фланец 39, корпус 33 и верхний фланец 37 стягиваются штатными шпильками 41 и гайками 42 с отгибными шайбами 43 до своего штатного собранного состояния.
При вращении болта 25 гаечным ключом против часовой стрелки его полусферический конец приподнимается над верхним плоским торцом 28 штанги 2 на некоторое расстояние, затяжка болта 25 и связанная с ней осевая сила, действующая вниз на штангу 2, снижаются до 0. Поэтому при действии силы рабочего давления в нижней части 47 газоотборного патрубка на шар 36 уменьшается контактное давление между шаром 36 и нижним седлом 40 и создается необходимое для герметизации контактное давление между шаром 36 и верхним седлом 38, что обеспечивает полную герметичность закрытого шарового затвора 46 ремонтируемого крана 32. После этого демонтируется верхняя опора 9, штанга 2, шпильки 3 и нижняя составная опора 7 с выполнением описанных ранее монтажных операций в обратном порядке.
Заявленная полезная модель обеспечивает герметизацию газопровода и позволяет произвести безопасный ремонт шарового крана, установленного на газоотборном патрубке действующего магистрального газопровода, находящегося под рабочим давлением и не прекращающим транспортировку газа.