УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРЕЗКИ ОТВЕРСТИЙ В ДЕЙСТВУЮЩЕМ ТРУБОПРОВОДЕ
DEVICE FOR MAKING HOLES IN ACTIVE PIPELINE

Предлагаемое изобретение относится к транспорту жидкостей и газов и может быть использовано, в частности, для вырезки отверстий в действующих трубопроводах.
Известно устройство для вырезки и удаления дефектных участков действующего трубопровода (Патент РФ № 2133400, кл. F16L 41/04, 55/18, опуб. 20.07.99), содержащее участок трубопровода, центрирующий стержень, приваренный к дефектному участку трубопровода, цангу, установленную на конец центрирующего стержня, переходный патрубок с наружной и внутренней конической резьбой, который приварен к трубопроводу концентрично центрирующему стержню, патрубок, соединенный с переходным патрубком, задвижку, которая установлена на фланец патрубка, на задвижке размещен режущий инструмент, состоящий из стакана с уплотнением, через которое проходит шпиндель с фрезой на нижнем конце и приводом вращения и подачи фрезы на другом конце, в отверстие на нижнем конце шпинделя устанавливается центрирующий стержень и фиксируется усиками цанги.
Данное устройство для вырезки и удаления дефектных участков действующего трубопровода так же, как и заявляемое устройство для вырезки отверстий в действующем трубопроводе, предназначено для вырезания в действующем трубопроводе его участка (в данном случае участка, содержащего дефект) и содержит трубопровод, переходной патрубок, переходник, задвижку, камеру (стакан), шток (шпиндель) с фрезой. Однако отсутствие редуктора - осей оборотов и подачи, шестерен оборотов и подачи, двух пар конических шестерен, втулок оборотов и подачи и распорной трубки, а также их связей между собой и с другими элементами устройства - ограничивает функциональные возможности известного устройства, так как при его использовании нельзя вырезать отверстия, расположенные под углом, отличным от прямого к поверхности трубопровода, а также область использования, так как известное устройство можно использовать только там, где есть возможность для работы привода устройства, которая в полевых условиях имеется не всегда.
Известно устройство для вырезки отверстий в действующем трубопроводе (а.с. СССР № 1535678, кл. В23В 41/08, F16L 41/04, Бюл. № 2, опуб. 15.01.90), содержащее трубопровод, переходной патрубок, установленный на трубопровод, корпус, укрепленный на переходном патрубке, задвижку, которая размещена в корпусе, защитный экран, выполненный в виде гильзы, имеющей дно с центральным отверстием, и установленный на корпус, шпиндель с режущим инструментом, установленный в гильзе, в корпусе выполнена расточка и кольцевая канавка, на наружной поверхности гильзы выполнены отверстия, в которых размещены штифты, установленные на цилиндрической поверхности режущего инструмента, кроме того, на наружной поверхности гильзы установлен фиксатор.
Данное устройство для вырезки отверстий в действующем трубопроводе так же, как и заявляемое устройство для вырезки отверстий в действующем трубопроводе, содержит трубопровод, переходной патрубок, задвижку, камеру (гильзу), шток (шпиндель) с режущим инструментом. Однако отсутствие редуктора - осей оборотов и подачи, шестерен оборотов и подачи, двух пар конических шестерен, втулок оборотов и подачи и распорной трубки, а также их связей между собой и с другими элементами устройства ограничивает функциональные возможности известного устройства, так как при его использовании нельзя вырезать отверстия, расположенные под углом, отличным от прямого, к поверхности трубопровода, а также область использования, так как известное устройство можно использовать только там, где есть возможность для работы привода устройства, которая в полевых условиях имеется не всегда.
Наиболее близким по технической сущности является установка для врезки отводов в трубопровод (а.с. СССР № 929953, кл. F16L 41/04, Бюл. № 19, опуб. 28.05.82), содержащая трубопровод, на котором укреплен переходной патрубок, задвижку, которая установлена на переходной патрубок, промежуточную камеру, которая укреплена на задвижке и имеет сливной кран, корпус, который соединен с промежуточной камерой, шпиндель, который размещен с возможностью вращения и осевого передвижения в корпусе, промежуточной камере, задвижке и переходном патрубке, нижний конец шпинделя выполнен в виде сверла, на нем установлен пружинный захват и режущий инструмент - чашечная фреза, в корпусе расположены редуктор и привод, в качестве которого используется электродвигатель, вал которого связан через червячный вал и червячное колесо с приводным валом редуктора, в состав которого входят также первая, вторая и третья шестерни, размещенные на приводном валу, первые подшипники, в которые установлен приводной вал и которые находятся в обойме, укрепленной на корпусе, четвертая, пятая и шестая шестерни, размещенные на верхнем конце шпинделя, при этом первая и четвертая шестерни и вторая и пятая шестерни могут входить в зацепление и выходить из зацепления с помощью рычажного переключателя положения, управляемого электромагнитным приводом, а третья и шестая шестерни находятся в постоянном зацеплении, вторые подшипники, в которые установлен шпиндель и которые находятся в обойме, укрепленной на корпусе, третий подшипник, в который установлен шпиндель и который укреплен на корпусе, четвертый подшипник, в который установлен шпиндель и который укреплен в промежуточной камере.
Данная установка для врезки отводов в трубопровод так же, как и заявляемое устройство для вырезки отверстий в действующем трубопроводе, содержит трубопровод, переходной патрубок, укрепленный на трубопроводе, задвижку, первую (промежуточную) камеру, соединенную с задвижкой, редуктор, корпус редуктора, который соединен с первой камерой, шток (шпиндель), размещенный с возможностью вращения и осевого перемещения в переходном патрубке, задвижке, в первой камере и в редукторе, режущий инструмент, укрепленный на нижнем конце штока, при этом в состав редуктора также входят ось оборотов (приводной вал), шестерня оборотов (первая шестерня), которая укреплена на оси оборотов, первые подшипники, в которые установлена ось оборотов и которые находятся в обойме, укрепленной на корпусе редуктора, ведущая шестерня оборотов (третья шестерня), которая также укреплена на оси оборотов, ведомая шестерня оборотов (вторая шестерня), которая находится в постоянном зацеплении с ведущей шестерней оборотов, шестерня подачи (четвертая шестерня), вторые подшипники, которые находятся в обойме, которая укреплена на корпусе редуктора, ведущая и ведомая шестерни подачи (шестая и пятая, соответственно, шестерни) третий и четвертый подшипники. Однако отсутствие гайки, переходника, крышки редуктора с болтами, оси подачи, муфты, втулки оборотов, втулки подачи, распорной трубки, второй камеры, пробки, их связей между собой и с остальными элементами устройства ограничивает функциональные возможности известного устройства, так как при его использовании нельзя вырезать отверстия, расположенные под углом, отличным от прямого к поверхности трубопровода, а также область использования, так как известное устройство можно использовать только там, где есть возможность для работы привода устройства, которая в полевых условиях имеется не всегда.
В основу предлагаемого изобретения поставлена задача усовершенствования устройства для вырезки отверстий в действующем трубопроводе путем расширения его функциональных возможностей и области использования.
Поставленная задача решается тем, что в известное устройство для вырезки отверстий в действующем трубопроводе, включающее трубопровод и содержащее переходной патрубок, установленный на трубопровод, задвижку, первую камеру, которая укреплена на задвижке, редуктор, корпус которого связан с первой камерой, шток, размещенный с возможностью вращения и осевого перемещения в переходном патрубке, задвижке, в первой камере и в редукторе, режущий инструмент, укрепленный на нижнем конце штока, при этом в состав редуктора также входят ось оборотов, шестерня оборотов, которая укреплена на оси оборотов, первые подшипники, в которые установлена ось оборотов и которые находятся в обойме, укрепленной на корпусе редуктора, ведущая шестерня оборотов, которая укреплена на оси оборотов, ведомая шестерня оборотов, которая находится в постоянном зацеплении с ведущей шестерней оборотов, шестерня подачи, вторые подшипники, которые находятся в обойме, которая укреплена на корпусе редуктора, ведущая и ведомая шестерни подачи, третий и четвертый подшипники, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ введены гайка, переходник, крышка редуктора с болтами, ось подачи, муфта, втулка оборотов, втулка подачи, распорная трубка, вторая камера, пробка, которая установлена в верхний конец второй камеры, нижний конец которой соединен с крышкой редуктора, которая укреплена в верхнем конце корпуса редуктора с помощью болтов, во второй камере расположен шток, нижний конец задвижки соединен с одним концом переходника, другой конец переходника с помощью гайки связан с переходным патрубком, на штоке нарезана винтовая канавка и продольные пазы, на нижнем конце штока выполнен выступ с резьбой, с помощью которого к штоку крепится режущий инструмент, ведущие и ведомые шестерни оборотов и подачи выполнены коническими, ведомая шестерня оборотов укреплена на втулке оборотов, которая установлена в третьем подшипнике, укрепленном в корпусе редуктора, и в дне корпуса редуктора с возможностью вращения, ось подачи установлена во вторые подшипники, шестерня подачи установлена на ось подачи, муфта установлена на шестерню подачи по оси подачи, на ось подачи также установлена ведущая шестерня подачи, которая находится в постоянном зацеплении с ведомой шестерней подачи, которая укреплена на втулке подачи, которая установлена в четвертом подшипнике, укрепленном в крышке корпуса редуктора, и в крышке корпуса редуктора с возможностью вращения, распорная трубка размещена в редукторе на штоке, один ее конец упирается во втулку оборотов, а второй конец - во втулку подачи, во втулке подачи внутри нарезана винтовая канавка, соответствующая винтовой канавке на штоке, во втулке оборотов внутри нарезаны шлицы, которые входят в продольные пазы на штоке, внутри втулок оборотов и подачи размещен шток, шестерня оборотов и шестерня подачи находятся в зацеплении или вне зацепления в зависимости от положения муфты.
Введение гайки, переходника, крышки редуктора с болтами, оси подачи, муфты, втулок оборотов и подачи и распорной трубки, второй камеры и пробки, которая установлена в верхний конец второй камеры, нижний конец которой соединен с крышкой редуктора, которая укреплена в верхнем конце корпуса редуктора с помощью болтов, соединение одного конца переходника с задвижкой, а другого конца с переходным патрубком с помощью гайки, нарезка на штоке винтовой канавки и продольных пазов, выполнение ведущих и ведомых шестерен оборотов и подачи коническими, нарезка внутри втулки подачи винтовой канавки, соответствующей винтовой канавке на штоке, а внутри втулки оборотов шлицов, соответствующих пазам, нарезанным на штоке, размещение штока внутри втулок оборотов и подачи и распорной трубки и выполнение указанным образом связей элементов устройства между собой позволяет отказаться от электропривода и выполнять вырезание отверстий путем вращения рукояткой (на чертеже не показана) одной из осей, что существенно расширяет область использования устройства, так как не требуются источники энергии для работы привода, вырезание отверстий на небольших скоростях вращения позволяет вырезать их под любым углом к поверхности трубопровода, кроме того, применение гайки и переходника позволяет использовать переходные патрубки разных диаметров и, соответственно, вырезать отверстия различных диаметров, что существенно расширяет функциональные возможности устройства.
На чертежах приведены:
фиг.1 - устройство для вырезки отверстий в действующем трубопроводе;
фиг.2 - редуктор.
Устройство для вырезки отверстий в действующем трубопроводе 1 содержит переходной патрубок 2, на наружной поверхности которого нарезана резьба, гайку 3, которая накручена по резьбе на переходной патрубок 2, переходник 4, на нижнем конце которого нарезана резьба, с помощью которой переходник 4 соединен с гайкой 3, задвижку 5, один конец которой связан с переходником 4 с помощью резьбы, которая нарезана на верхнем конце переходника 4, первую камеру 6, на нижнем конце которой нарезана резьба, с помощью которой первая камера 6 укреплена в другом конце задвижки 5, редуктор 7 с корпусом 8, к дну 9 которого присоединен корпус первой камеры 6, например с помощью сварки, крышку редуктора 10, которая укреплена в верхнем конце корпуса редуктора 8 с помощью болтов 11, вторую камеру 12, один конец корпуса которой соединен с крышкой редуктора 10, например с помощью сварки, пробку 13, которая установлена в другой конец корпуса второй камеры 12, шток 14, который размещен с возможностью вращения и осевого перемещения в переходном патрубке 2, переходнике 4, задвижке 5, первой камере 6, редукторе 7 и второй камере 12, на штоке 14 нарезана винтовая канавка и четыре-шесть продольных пазов, находящихся на одинаковом угловом расстоянии друг от друга, на нижнем конце штока 14 выполнен выступ 15, верхний конец штока 14 выполнен в виде гайки 16, режущий инструмент 17, например фрезу, который укреплен на выступе 15 штока 14 с помощью резьбы, в состав редуктора 7 также входят ось оборотов 18, шестерня оборотов 19, которая укреплена на оси оборотов 18, первые подшипники 20, которые установлены на оси оборотов 18 и находятся в обойме 21, укрепленной на корпусе редуктора 8, ведущая шестерня оборотов 22, которая установлена на ось оборотов 18, ведомая шестерня оборотов 23, втулка оборотов 24, которая укреплена, с возможностью вращения, в дне редуктора 9 и в подшипнике 25, установленном в корпусе редуктора 8, на втулке оборотов 24 укреплена ведомая шестерня оборотов 23, ось подачи 26, муфта подачи 27, которая установлена на ось подачи 26, шестерня подачи 28, которая установлена на ось подачи 26, подшипники 29, которые установлены на ось подачи 26 и находятся в обойме 30, укрепленной на корпусе редуктора 8, ведущая шестерня подачи 31, которая установлена на ось подачи 26, ведомая шестерня подачи 32, втулка подачи 33, которая укреплена, с возможностью вращения, в подшипнике 34, установленном в крышке редуктора 10, и в самой крышке редуктора 10, на втулке подачи 33 укреплена ведомая шестерня подачи 32, распорная трубка 35, один конец которой упирается во втулку оборотов 24, а другой - во втулку подачи 33, шток 14 в редукторе 7 установлен во втулках оборотов 24, подачи 33 и распорной трубке 35 с возможностью вращения и осевого перемещения. В состав устройства также входит рукоятка, предназначенная для вращения осей оборотов 18 и подачи 26 вручную и не показанная на чертежах.
Внутри втулки подачи 33 нарезана винтовая канавка, соответствующая канавке, нарезанной на штоке 14, и поэтому шток 14 и втулка 33 образуют пару типа винт-гайка. При вращении оси 26 и при удержании оси 18 (муфта 27 отжата) в неподвижном состоянии втулка 33 вращается и шток 14 двигается вниз или вверх. Во втулке оборотов 24 внутри выполнены шлицы, которые входят в продольные пазы на штоке 14, поэтому при вращении втулки 24 происходит вращение штока 14. При включенной муфте 27 и вращении, например, оси 18 происходит вращение штока 14 и одновременно его подача вниз по направлению к трубопроводу 1.
Число зубцов на шестерне 19 выбирается меньшим, чем на шестерне 28, настолько, чтобы обеспечить заданную подачу штока 14 вниз за один оборот шестерни 19, например подачу вниз на одну сотую миллиметра за один оборот шестерни 19.
Все места стыковки элементов устройства герметизированы с помощью уплотнительных прокладок, которые на чертеже не показаны, все вращающиеся сочленения защищены сальниками, которые на чертеже также не показаны.
Устройство для вырезки отверстий в действующем трубопроводе работает следующим образом.
В исходном состоянии вместе собраны первая камера 6, редуктор 7 и вторая камера 12, на место установлены крышка редуктора 10, пробка 13 и шток 14. Переходной патрубок 2, гайка 3, переходник 4 и задвижка 5 хранятся отдельно.
К трубопроводу 1 предварительно приваривают переходной патрубок 2, соответствующий диаметру отверстия, которое необходимо вырезать. Выбирают переходник 4, соответствующий приваренному патрубку 2, и с помощью соответствующей гайки 3 на переходной патрубок 2 устанавливают переходник 4, на котором укрепляют задвижку 5 с помощью резьбы.
Далее надевают на ось подачи 26 рукоятку (на чертеже не показана), а в редукторе 7 отжимают муфту 27 и этим выводят из зацепления шестерни 19 и 28. Вращая рукояткой ось подачи 26 по часовой стрелке, выдвигают из первой камеры 6 выступ штока 15, на котором с помощью резьбы закрепляют режущий инструмент 17. После этого, вращая рукояткой ось подачи 26, вводят режущий инструмент 17 во внутренние полости задвижки 5, переходника 4 и переходного патрубка 2 и ввинчивают первую камеру 6 в резьбу во фланце задвижки 5. На этом сборка устройства для вырезки отверстий в действующем трубопроводе завершена. Вращая по часовой стрелке рукояткой ось подачи 26, подводят режущий инструмент 17 к стенке трубопровода (до упора в стенку). Затем рукоятку снимают с оси подачи 26 и устанавливают на ось оборотов 18, зажимают муфту подачи 27, при этом входят в зацепление шестерни 19 и 28. При вращении рукояткой оси 18 оборотов вращаются шестерня 19 оборотов, ведущая 22 и ведомая 23 шестерни оборотов и через них вращаются втулка 24 оборотов и шток 14. При вращении шестерни оборотов 19 при зажатой муфте 27 вращаются также шестерня подачи 28 и ось подачи 26, а также ведущая 31 и ведомая 32 шестерни подачи и через них вращается втулка подачи 33, которая обеспечивает установленную подачу штока 14 вниз. Таким образом, при вырезке отверстия в трубопроводе осуществляется одновременное вращение и подача вперед штока 14. В момент окончания вырезания давлением вещества, находящегося внутри трубопровода, вырезанный кусочек вдавливается внутрь режущего инструмента, при этом резко уменьшается сопротивление подаче штока вперед и вращению рукоятки, что четко ощущается человеком, выполняющим вырезание отверстия.
После окончания вырезания отверстия переставляют рукоятку на ось подачи 26, после чего отжимают муфту 27 и этим выводят из зацепления шестерни 19 и 28. Вращая рукояткой ось подачи 26 против часовой стрелки, выводят режущий инструмент 17 из переходного патрубка 2, переходника 4 и задвижки 5, закрывают задвижку 5 и выкручивают первую камеру 6 из верхнего фланца задвижки 5. Процесс вырезания отверстия в трубопроводе окончен.