УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ ИЗ ТРУБОПРОВОДА

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначена для реализации в устройствах для отбора проб жидких углеводородов, транспортируемых под высоким давлением в трубопроводах большого диаметра.
Из уровня техники известен пробозаборник, в состав которого входят полый корпус с резьбой и мерной шкалой, уплотнительный узел, состоящий из гайки с фторопластовыми уплотнениями, поджимаемыми с двух концов стальным кольцом и втулкой. На полом корпусе смонтированы запорный клапан и гусак. Для фиксирования пробозаборника в рабочем положении уплотнительныой узел содержит затягивающую гайку, цангу, кольцо и гайку (Пробозаборник PACT. 139000.001-01(65): руководство по эксплуатации РАСТ. 139000.001-01(65)РЭ. - Научно-производственное предприятие «Сонар», 2005 г.).
В качестве одного из недостатков данного устройства следует отметить то, что оно предназначено для использования на трубопроводах подземной прокладки, а это определяет его высокую материалоемкость, обусловленную необходимостью применения удлинителей полого корпуса большой длины, и, как следствие, неудобство применения на трубопроводах надземной и неглубокой (до 1 м) подземной прокладки.
7
Известен, принятый нами за прототип, пробоотборник штоковый, содержащий трубопровод, сальниковое устройство, корпус в виде патрубка, приваренного к трубопроводу, шаровой кран и полый шток. Полый шток выполнен съемным с возможностью его спуска и отбора проб жидкости с любого уровня в трубопроводе и содержит мерную шкалу, установленную в нижней его части, а в верхней части полого штока находятся ручки и отвод с вентилем, причем полый шток выполнен с возможностью установки образцов-свидетелей для замера скорости внутренней коррозии трубопровода (Патент РФ №40763, МПК Е21В 49/08, G01N 1/10, опубл. 27.09.2004).
Одним из недостатков приведенного пробоотборника является неудобство его применения при отборе проб из трубопровода большого диаметра. В данном случае требуется удлинять полый шток, а это, в свою очередь, увеличивает суммарное усилие необходимое для ввода полого штока надавливанием в трубопровод.
ш
Основным недостатком обоих из приведенных в данном разделе описания устройств является небезопасность их применения из-за отсутствия надежной фиксации полого корпуса (штока) в сальниковом узле и необходимости приложения большого усилия для ввода полого штока надавливанием в трубопровод. Данный недостаток можно пояснить следующим расчетом при следующих условиях: диаметр полого штока d - 0,016 м; давление в трубопроводе p - 4,0 МПа; высота сальника h - 0,04 м.
0
Усилие, прилагаемое на полый шток (Q) для преодоления давления в трубопроводе, рассчитывается по следующей формуле:
С учетом приведенных выше условий имеем:
c
Усилие, прилагаемое на полый шток для преодоления силы трения в сальнике (Q), рассчитывается по следующей формуле:
,
где f эффициент силы трения сальника.
Имеем:
H
Суммарное усилие, необходимое для ввода полого штока надавливанием в трубопровод, рассчитывается по следующей формуле:
0
C
Q=Q+Q,
Имеем:
Q=803,84+321,54=1122,38, Н
Итак, для ввода полого штока диаметром 0,016 м надавливанием в трубопровод при давлении в нем 4,0 МПа необходимо суммарное усилие 1122,38 Н или 112,24 кг.
В таблице 1 приведены зависимости значений усилия на полом штоке (без учета усилия, прилагаемого на полый шток для преодоления силы трения в сальнике) от диаметра полого штока и давления в трубопроводе.
Таблица 1
Диаметр штока d<sub>ш</sub>, м
Давление в трубопроводе p, МПа
1,0
2,0
4,0
6,0
0,016
200,96
401,92
803,84
1205,76
0,020
314,00
628,00
1256,00
1884,00
Задачей заявляемой полезной модели является создание устройства, устраняющего описанные выше недостатки аналога и прототипа.
Техническим результатом полезной модели является снижение усилия для ввода полого штока надавливанием в трубопровод, а также расширение арсенала технических средств.
Поставленная задача в устройстве для отбора проб из трубопровода, состоящем из корпуса, полого штока с гусаком и запорным вентилем, а также сальникового узла решается тем, что корпус выполнен в виде сменного патрубка, на внутренней поверхности которого параллельно его оси выполнены пазы, обеспечивающие перемещение по ним направляющего ролика, жестко закрепленного на полом штоке, соединенном посредством муфты со шпинделем винтового механизма, смонтированного в верхней части корпуса, при этом сальниковый узел посредством резьбы соединен с основанием, к верхней части которого жестко присоединен корпус, а нижняя часть основания выполнена в виде фланца с отверстиями под болтовое соединение.
шп
0
Из технической литературы известно, что для арматуры с выдвижным шпинделем и маховиком ручного управления при диаметре шпинделя d=0,026 м и диаметре маховика D=0,320 м максимальное усилие по шпинделю Q=20 кН. (Справочник конструктора трубопроводной арматуры. -Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1987. - 518 с: с ил.)
Заявляемая полезная модель поясняется с помощью фиг., на которой изображено устройство для отбора проб из трубопровода, смонтированное на трубопроводе.
Устройство для отбора проб из трубопровода состоит из корпуса 1, выполненного в виде сменного патрубка, полого штока 2 с гусаком 3, выполненного с резьбой для присоединения контейнера для отбора проб, и запорным вентилем 4, а также сальникового узла. В верхней части корпуса 1 смонтирован винтовой механизм, включающий шпиндель 5, ходовую гайку 6 и штурвал 7. Шпиндель 5 соединен с полым штоком 2 посредством муфты 8. В верхней части полого штока 2 жестко закреплен направляющий ролик 9 с указателем 10. На внутренней поверхности корпуса 1 параллельно его оси выполнены пазы (на фиг. не показаны), обеспечивающие прямолинейное перемещение по ним направляющего ролика 9 с указателем 10. В корпусе 1 параллельно его оси выполнены сквозные проточки 11, обеспечивающие свободное перемещение закрепленных на полом штоке 2 гусака 3, запорного вентиля 4 и направляющего ролика 9 с указателем 10. Нижняя часть корпуса 1 жестко соединена с основанием 12, в свою очередь нижняя часть которого выполнена в виде фланца с отверстиями под болтовое соединение 13 и уплотнительной канавкой под уплотнительное кольцо 14. К верхней части основания 12 посредством резьбы присоединен сальниковый узел, состоящий из нажимной гайки 15, набивки 16 и корпуса сальника 17. На внешней поверхности корпуса 1 со стороны указателя 10 вдоль сквозной проточки 11 нанесена мерная шкала 18.
Устройство для отбора проб из трубопровода работает следующим образом.
На предназначенном для отбора проб месте трубопровода 19, определяют присоединительные размеры фланца задвижки (шарового крана) 20, установленной на трубопроводе 19. В случае соответствия размеров фланцев задвижки 20 и основания 12 устройство для отбора проб из трубопровода монтируют на задвижке 20. В случае несоответствия размеров фланцев задвижки 20 и основания 12 применяют фланцевый переводник 23, который устанавливают на задвижке 20 при различных исполнениях фланцев основания 12 и задвижки 20. При использовании фланцевого переводника 23 к нижней части полого штока 2 с помощью переходника 21 присоединяют полый сменный патрубок 22, длина которого соответствует длине фланцевого переводника 23.
Для контроля давления при отборе проб в основание 12 устанавливают манометр 24. Вращением штурвала 7 перемещают в крайнее верхнее положение шпиндель 5, который в свою очередь перемещает полый шток 2, и устанавливают устройство для отбора проб из трубопровода на фланцевом переводнике 23 или на задвижке 20. После закрепления болтового соединения 13 с затяжкой уплотнительного кольца 14, открывают задвижку 20. Далее вращением штурвала 7 перемещают полый шток 2 на необходимый уровень в трубопровод 19. Необходимый уровень отбора пробы определяют по мерной шкале 18. Присоединяют к гусаку 3 контейнер для отбора проб (на фиг. не показан). Открывают вентиль 4, и через гусак 3 производят отбор проб в контейнер для отбора проб. Закрывают вентиль 4 и обратным вращением штурвала 7 поднимают полый шток 2 в крайнее верхнее положение. Закрывают задвижку 20, открывают вентиль 4 и стравливают давление внутри основания 12, фиксируя снижение давления по манометру 24. После от гусака 3 отсоединяют контейнер для отбора проб и, разъединяя болтовое соединение 13, демонтируют устройство для отбора проб из трубопровода.