УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ОТВЕРСТИЯ В ТРУБОПРОВОДЕ, НАХОДЯЩЕМСЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
DEVICE FOR MAKING HOLE IN PIPELINE UNDER PRESSURE

Изобретение относится к трубопроводному транспорту жидкостей и газов и может быть использовано перед подготовкой трубопровода к демонтажу и при проведении ремонтных работ на трубопроводе.
Известно устройство для вырезания отверстия в трубопроводе, находящемся под давлением (Патент RU 2149736, МПК В23В 41/08, F16L 41/04, опубл. 27.05.2000, Бюл. №15), содержащее шпиндель с держателем, несущим режущий инструмент, механизмы поступательного и вращательного движения шпинделя, корпус, патрубок с ответвлением для отвода содержимого ремонтируемого участка трубопровода, элемент герметичного присоединения шпинделя к трубопроводу, кольцевое уплотнение, причем держатель с режущим инструментом, шпиндель и элемент герметичного присоединения шпинделя к трубопроводу установлены с образованием стыка при расположении держателя в крайнем от трубопровода положении, а кольцевое уплотнение размещено на участке стыка и прижато держателем с режущим инструментом к элементу герметичного присоединения шпинделя к трубопроводу. Недостатком известного устройства является сложность конструкции и то, что оно устанавливается снизу трубопровода. При этом содержимое трубопровода удаляется полностью с ремонтируемого участка трубопровода. Однако для такой установки устройства требуется разработка котлована большой глубины со значительной выемкой грунта, большими затратами труда, времени и техники. Кроме того снятие устройства с трубопровода и установка ее на трубопровод увеличивают время ремонта трубопровода.
Наиболее близким к предложенному является устройство для выполнения отверстия в трубопроводе, находящемся под давлением, описанное в патенте (RU 2170874, МПК F16L 41/04, В23В 41/08, опубл. 20.07.2001) «Устройство для врезки отвода в действующий трубопровод», и содержащее установленный на трубопроводе патрубок, вал с режущим инструментом, механизм возвратно-поступательного перемещения вала и центрирующий элемент в форме цилиндрического пояска, выполненного на стенке патрубка. Недостатками прототипа являются сложность конструкции и его ограниченные функциональные возможности, обусловленные невозможностью его применения для извлечения жидкости из нижней части полости трубопровода. При откачке жидкости с использованием прототипа значительная часть жидкости остается в полости трубопровода, т.к. в конце откачки вместо жидкости в устройство поступают газы (воздух из свища, или углеводороды, выделяющиеся из нефти). Необходимость откачки значительного объема жидкости возникает при устранении свища на трубопроводе, а также перед демонтажем нефтепровода, чтобы минимизировать загрязнение почвы нефтью. Сложность конструкции прототипа обусловлена наличием привода вращательного движения вала.
Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения удаления жидкости из нижней части полости трубопровода и упрощение конструкции.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для выполнения отверстия в трубопроводе, находящемся под давлением, содержащем установленный на трубопроводе патрубок, вал с режущим инструментом, механизм возвратно-поступательного перемещения вала и центрирующий элемент в форме цилиндрического пояска, выполненного на стенке патрубка, новым является то, что в качестве режущего инструмента использован боек в форме правильного конуса, в основании которого имеется соосно расположенная трубка, установленная с возможностью осевого перемещения в продольном отверстии, выполненном на валу, причем в качестве механизм возвратно-поступательного перемещения вала использована крышка задвижки клиновой с выдвижным шпинделем без фланцевой части, причем крышка задвижки расположена соосно патрубку и герметично соединена со свободным торцом этого патрубка сваркой, причем крышка задвижки содержит герметично расположенный шпиндель со штурвалом на верхнем конце, а нижняя часть шпинделя, соединенная с клином задвижки, удалена, при этом шпиндель соединен с валом с помощью втулки, в отверстие которой запрессован сверху нижний конец шпинделя, а снизу - верхний конец вала, причем на валу под втулкой просверлены радиальные отверстия, причем на трубке рядом с основанием бойка просверлены сквозные радиальные отверстия, а над этими отверстиями под верхним торцом трубки с боковой стенки этой трубки выполнен сквозной продольный паз, в котором находится один конец штифта, запрессованного в радиальное отверстие, выполненное на валу, причем над трубкой бойка в продольное отверстие вала последовательно установлены пружину сжатия, взаимодействующая с трубкой, и полый цилиндр, служащий упором для пружина сжатия, причем полый цилиндр верхним торцом упирается на один конец штифта, запрессованного в радиальное отверстие, просверленное с боковой стенки вала, причем на внутренней стенке пояска центрирующего элемента выполнена кольцевая канавка, снабженная резиновым уплотнительным кольцом, причем на боковой стенке патрубка выполнено отверстие, напротив которого к наружной стенке этого патрубка приварена труба для отвода жидкости из полости трубопровода.
На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 изображена нижняя половинка устройства в разрезе; на фиг. 3 - вид на вал с бойком, поясняющий работу устройства. Устройство для выполнения отверстия в трубопроводе, находящемся под давлением, содержит установленный на трубопроводе 1 патрубок 2, вал 3 с режущим инструментом, механизм 4 возвратно-поступательного перемещения вала и центрирующий элемент в форме цилиндрического пояска 5, выполненного на стенке патрубка 2. В качестве режущего инструмента использован боек 6 в форме правильного конуса, в основании 7 которого имеется соосно расположенная трубка 8, установленная с возможностью осевого перемещения в продольном отверстии 9, выполненном на валу 3. Боек в форме правильного конуса является телом вращения и поэтому изготавливается на токарном станке быстро. В качестве механизма 4 возвратно-поступательного перемещения вала 2 использована крышка 10 задвижки клиновой с выдвижным шпинделем без фланцевой части 11 (изображена пунктирно). Крышка 10 задвижки расположена соосно патрубку 2 и герметично соединена со свободным торцом этого патрубка сваркой. Крышки 10 задвижки содержит герметично расположенный шпиндель 12 со штурвалом 13 на верхнем конце. Нижняя часть шпинделя 12, соединенная с клином задвижки, удалена. При этом шпиндель 12 соединен с валом 3 с помощью втулки 14, в отверстие которой запрессован сверху нижний конец шпинделя 12, а снизу - верхний конец вала 3. На валу 3 под втулкой 14 просверлены радиальные отверстия 15. На трубке 8 рядом с основанием 7 бойка 6 просверлены сквозные радиальные отверстия 16. Над этими отверстиями 16 под верхним торцом трубки 8 с боковой стенки этой трубки выполнен сквозной продольный паз 17, в котором находится один конец штифта 18, запрессованного в радиальное отверстие, выполненное на валу 3. Над трубкой 8 бойка 6 в продольное отверстие 9 вала 3 последовательно установлены пружина сжатия 19, взаимодействующая с трубкой 8, и полый цилиндр 20, служащий упором для пружина сжатия 19. Полый цилиндр 20 верхним торцом упирается на один конец штифта 21, запрессованного в радиальное отверстие, просверленное с боковой стенки вала 3. На внутренней стенке пояска 5 центрирующего элемента выполнена кольцевая канавка 22, снабженная резиновым уплотнительным кольцом 23. На боковой стенке патрубка 2 выполнено отверстие, напротив которого к наружной стенке этого патрубка приварена труба 24 для отвода жидкости из полости трубопровода 1.
Принцип работы устройства заключается в следующем. Вначале патрубок 2 с помощью сварки герметично крепится к трубопроводу 1. Затем к верхнему концу этого патрубка 2 соединяют сваркой крышку 10 задвижки. К трубе 24 соединяют гибкий рукав для отвода жидкости из полости трубопровода 1 насосным агрегатом. Затем штурвал 12 вращают руками по часовой стрелки. При этом шпиндель 12 из-за сопротивления сальниковой набивки 25 не поворачивается, а только перемещается вниз вместе с валом 3. Расположенный на нижнем конце вала 3 боек 6 острым концом вдавливается в стенку трубопровода 1, образует отверстие 26 и по мере вращения штурвала 13 перемещается до упора в нижнею часть внутренней поверхности стенка трубопровода 1. После этого перестают вращать штурвал 13 по часовой стрелки и вращают его на несколько оборотов в обратном направлении. При этом под действием пружины сжатия 19 боек 6 остается в покое, а вал 3 со шпинделем 12 перемещается вверх на незначительное расстояние. В результате этого между нижним торцом вала 3 и основанием 7 бойка образуется зазор и открываются радиальные отверстия 16 трубки 8. В таком положении вала 3 через его отверстия 16, 9, 15 и через полость патрубка 2 удаляется по трубе 24 жидкость из нижней части полости трубопровода 1 насосным агрегатом. Поступлению углеводородных газов, выделяющихся из нефти, а также воздуха, проникающего в полость трубопровода 1 через свищ, в полость патрубка 2 препятствует резиновое уплотнительное кольцо 23 пояска 5 центрирующего элемента. После откачки жидкости из полости трубопровода 1, штурвал 13 вращают против часовой стрелки. При этом шпиндель 12 перемещается вверх и нижний конец вала 3 вместе с бойком 6, удерживаемым на валу 3 штифтом 18, выходят вверх из отверстия 26, образованного вдавливанием бойка в стенку трубопровода.
В предложенном устройстве в качестве механизма возвратно-поступательного перемещения вала использована крышка задвижки клиновой с выдвижным шпинделем без фланцевой части. Такая крышка может быть взята из не годного для эксплуатации задвижки с изношенной парой клин-седло или с трещиной в корпусе. Этот механизм без привода вращения вала позволяет делать отверстие в трубопроводе вдавливанием бойка. Боек с трубкой, пружиной сжатия, продольным и радиальными отверстиями на валу позволяют извлекать жидкость из нижней части полости трубопровода. В результате этого обеспечивается удаление почти всей жидкости из полости ремонтируемого участка трубопровода. Благодаря этому расширяются функциональные возможности устройства. Из-за отсутствия привода вращательного движения вала упрощается конструкция предложенного устройства.
Перечень использованной информации
1. Патент RU 2149736, МПК В23В 41/08, F16L 41/04, опубл. 27.05.2000, Бюл. №15.
2.Патент RU 2170874, МПК F16L 41/04, В23В 41/08, опубл. 20.07.2001.