ЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ТРУБКИ ПИТО-ПРАНДТЛЯ

Полезная модель относится к устройствам для измерения объема и/или массы текучих сред путем пропускания их непрерывным потоком с измерением его скорости и/или скоростного напора как разности полного и статического давлений потока с использованием общеизвестной измерительной трубки Пито-Прандтля и предназначена для работы на токсичных, химически агрессивных и/или взрывоопасных текучих средах.
Уровень техники по данному направлению характеризуется наличием в информационном поле (патентная и техническая документация, Интернет, справочная литература) описаний таких конструкций, какие описаны например в [СССР, а.с. 453599, G01P 5/16, 02.10.72; СССР, а.с. 885894, G01P 5/16, 13.11.79; RU, 2152017 C1, G01N 1/22, 17.12.98; RU, 60724 U1, G01N 1/22, 26.09.06].
В ограниченных стенками потоках текучей среды (вентиляционные короба, газо- и дымоходы, трубопроводы каких-либо локальных сетей или трубопроводы магистральные) широко используется для измерения скорости и/или расхода общеизвестная трубка Пито-Прандтля [Политехнический словарь, М., Советская энциклопедия, 1989, с.380, колонка 2; Попов С.Г., Измерение воздушных потоков, М.-Л., 1947; Физические измерения в газовой динамике и при горении, перевод с англ., ч. 1-2, М., 1957; Горлин С.М., Слезингер И.И., Аэромеханические измерения, М., 1964], входную измерительную часть которой размещают в потоке посредством какого-либо уплотнительно-крепежного узла на стенке объекта для позиционирования трубки в надлежащем положении. К каналам противоположной части трубки подсоединяют измерители полного и статического давлении текучей среды, показания которых характеризуют (при соответствующем пересчете) производительность трубопровода, то есть расход потока. Однако следует отметить, что по целому ряду причин современные трубки Пито-Прандтля приобрели вполне конкретный вид, форму и размеры, так, например, оптимальными являются: наружный диаметр до 8 мм, максимальная длина до 3 м, измерительная часть с полусферическим концом и противоположная часть с равновеликими взаимоперпендикулярными один другому отводами длиной около 50 мм, один из которых соосен самой трубке. Отметим, к тому же, что трубка Пито-Прандтля - цельнометаллическая неразборная конструкция с калиброванными отверстиями в ее измерительной части, она является средством измерения [см. в Госреестре СИ РФ номер 21099-06], то есть должна проходить периодическую поверку в метрологической службе и никаких других функций для этого изделия эксплуатационными нормативами не оговаривается. К недостаткам известных трубок Пито-Прандтля, не касаясь их измерительных качеств, можно и должно отнести их незащищенность от повреждений при транспортировках и неоднократных монтажах-демонтажах на местах измерений, так как эти трубки не всегда являются стационарными средствами КИП и А. Кроме того, современная трубка Пито-Прандтля не обладает достаточной жесткостью, что при значительных вылетах консольных (относительно уплотнительно-крепежного узла на стенке трубопроводов) концов и малом диаметре ограничивает ее применение, а учитывая специфику измерений в средах химически активных и/или обладающих токсичностью в той или иной степени, а также в средах взрывоопасных, делает ее эксплуатацию небезопасной и требует дополнительных средств защиты и мер предосторожности.
Наиболее близким к заявляемому объекту по совокупности существенных признаков, то есть его прототипом, является устройство для отбора проб по сечению трубопровода от нижней до верхней образующей трубы в непрерывном или дискретном режиме [RU, 2171891 С2, 28.09.99], представляющее собой уплотнительно-крепежный узел с элементом его крепления к запорному прямоточному крану на стенке трубопровода и толстостенную, до 4 мм (при ее наружном диаметре 16 мм), трубку из высокопрочной легированной стали с возможностью ее ограниченного осевого возвратно-поступательного перемещения относительно этого узла. Конец наружной части трубки снабжен угловым запорным вентилем с Т-образным корпусом и соосным с трубкой конусным запирающим седло вентиля элементом.
Известная конструкция могла бы быть использована при некоторой конструкторской доработке в качестве трубки Пито-Прандтля непосредственно, однако расширять гамму средств измерений подобного назначения, во-первых - нет настоятельной необходимости при наличии уже существующих и аттестованных типоразмеров, а во-вторых - экономически нецелесообразно.
Поэтому технической задачей по созданию заявляемой полезной модели является создание надежного средства защиты трубки Пито-Прандтля при соответствующей конструкторской доработке уже известного объекта-прототипа, что в итоге дает возможность надежной эксплуатации трубки Пито-Прандтля в условиях, например нефте- или газодобывающего предприятия, то есть в полевых условиях при весьма широких вариациях размеров трубопроводов, а также скоростей, давлений, температур и физико-химических свойств текучих сред.
Поставленная задача решена тем, что в известной конструкции, содержащей уплотнительно-крепежный узел, на одном из двух концов которого выполнен элемент присоединения его к запорной арматуре трубопровода, а другой конец снабжен сальником, сквозь который пропущена толстостенная трубка из высокопрочной легированной стали, размещенная в уплотнительно-крепежном узле с возможностью ее ограниченного осевого возвратно-поступательного перемещения. Трубка на одном из концов снабжена упорным ограничительным элементом, на другом ее конце размещен Т-образный тройник, в котором выполнена L-образная, то есть прямоугольная в плане, прорезь с размером под размещаемую в Т-образном тройнике верхнюю, со взаимоперпендикулярными отводами, часть трубки Пито-Прандтля, нижняя измерительная часть которой выступает из толстостенной трубки на штатную величину Н. В зазоре между ограничительным элементом толстостенной трубки и трубки Пито-Прандтля размещено уплотнение, при этом оба отвода Т-образного тройника и взаимоперпендикулярные отводы трубки Пито-Прандтля равновелики по длине. В теле тройника вокруг отводов трубки Пито-Прандтля выполнены расточки, в которых на отводы трубки Пито-Прандтля надеты центрирующие металлические шайбы и втулки из уплотнительного материала, при этом на внешней стороне каждого из отводов с расточками Т-образного тройника выполнены присоединительные резьбы для накидных концевых гаек отводящих шлангов. Т-образный тройник толстостенной трубки дополнительно может быть снабжен проушиной и/или кронштейном для подвешивания и/или жесткого крепления к какой-либо несущей конструкции при значительном консольном вылете выступающей из трубопровода части толстостенной трубки.
Сопоставительный анализ заявленного устройства, как совокупности существенных признаков (в том числе и отличительных), с решениями, известными из нормативно-технической и патентной документации, позволяет утверждать, что предлагаемое техническое решение удовлетворяет «критериям» полезной модели, то есть обладает «новизной» и «промышленной применимостью».
Полезная модель обеспечивает безопасную и удобную эксплуатацию трубки Пито-Прандтля, при этом позволяет при необходимости заменить последнюю на другую, аналогичную, без демонтажа всего устройства. Для этого достаточно поднять толстостенную трубку до упора ее ограничителя в уплотнительно-крепежный узел, закрыть запорное устройство трубопровода, отсоединить от Т-образного тройника концевые накидные гайки отводящих шлангов, удалить трубку Пито-Прандтля через L-образную прорезь, предварительно сняв центрирующие шайбы и втулки из уплотнительного материала, поставить другую трубку Пито-Прандтля и выполнить все операции в обратном порядке.
Полезная модель поясняется графическими материалами, где на чертеже (фиг.1) приведен общий вид устройства, а на фиг.2 - нижняя часть устройства перед выдвижением его в измерительное положение в полость трубопровода.
Защитное устройство для измерительной трубки Пито-Прандтля содержит (см. фиг.1 и фиг.2) уплотнительно-крепежный узел 1, на одном из двух концов которого выполнен элемент 2 присоединения узла к запорной арматуре трубопровода, а другой конец снабжен сальником 3, сквозь который пропущена толстостенная трубка 4 из высокопрочной легированной стали, размещенная в уплотнительно-крепежном узле 1 с возможностью ее ограниченного осевого возвратно-поступательного перемещения. Толстостенная трубка 4 на одном из концов снабжена упорным ограничительным элементом 5, причем на другом ее конце размещен Т-образный тройник 6. В Т-образном тройнике 6 выполнена L-образная, то есть прямоугольная в плане прорезь 7 с размером под размещаемую в Т-образном тройнике верхнюю, со взаимоперпендикулярными отводами, часть трубки Пито-Прандтля, нижняя измерительная часть которой выступает из толстостенной трубки 4 на штатную величину Н. В зазоре между ограничительным элементом 5 толстостенной трубки 4 и трубкой Пито-Прандтля размещено уплотнение 8. Оба отвода 9 и 10 Т-образного тройника 6 и взаимоперпендикулярные отводы трубки Пито-Прандтля равновелики по длине. В теле Т-образного тройника 6 вокруг отводов трубки Пито-Прандтля выполнены расточки 11 и 12, в которых на отводы трубки Пито-Прандтля надеты центрирующие металлические шайбы 13 и 14 и втулки 15 и 16 из уплотнительного материала, а на внешней стороне каждого из этих отводов Т-образного тройника 6 выполнены присоединительные резьбы 17 для накидных концевых гаек отводящих шлангов.
Т-образный тройник 6 снабжен проушиной и/или кронштейном 18 для подвешивания и/или жесткого крепления к какой-либо несущей конструкции при значительном консольном вылете выступающей из трубопровода части толстостенной трубки 4.
Перед эксплуатацией объекта/конструкции предусмотрены следующие сборочные операции:
- на верхнюю часть толстостенной трубки 4 наворачивается Т-образный тройник 6;
- внутрь толстостенной трубки 4 с Т-образным тройником 6 помещается трубка Пито-Прандтля, которая фиксируется в Т-образном тройнике 6 с помощью центрирующих металлических шайб 13 и 14 и втулок 15 и 16 из уплотнительного материала;
- к каждому из отводов Т-образного тройника 6 на присоединительные резьбы 17 наворачиваются накидные концевые гаки отводящих шлангов, уплотняя втулки 15 и 16;
- толстостенная трубка 4 через сальник 3 вставляется в уплотнительно-крепежный узел 1;
- на нижнюю часть толстостенной трубки 4 устанавливается уплотнение 8 и наворачивается упорный ограничительный элемент 5, толстостенная трубка 4 поднимается вверх в уплотнительно-крепежном узле 1 до упора.
Защитное устройство для измерительной трубки Пито-Прандтля работает следующим образом. Уплотнительно-крепежный узел 1 присоединяется к запорному крану на трубопроводе. Поджимается сальник 3. Отводящие шланги подсоединяются к вторичному прибору. Открывается запорный кран. Толстостенная трубка 4 с помещенной внутри ее трубкой Пито-Прандтля опускается в полость трубопровода на заданную глубину. Производится замер расхода. После замера операции проводятся в обратном порядке.
Примером конкретной реализации полезной модели может служить конструкция, разработанная, изготовленная, испытанная и рекомендуемая к эксплуатации со следующими конструктивными параметрами:
у
- уплотнительно-крепежный узел Д 20;
- Н=100 мм;
н
- толстостенная трубка d=16 мм, δ=3,5 мм.
В дополнение к изложенному можно отметить, что перемещаемая измерительной частью по сечению потока трубка Пито-Прандтля позволяет отобрать пробу текучей среды для определения ее физико-химических параметров через запорно-переключающие устройства (на фигурах не показаны) на отводящих шлангах между измерительным прибором и трубкой Пито-Прандтля.