Устройство для разжима фланцевого соединения

Предложение относится трубопроводному транспорту жидкости и газа, а именно к ручному инструменту разборки фланцевых соединений.
Известен кулачковый клин для разъединения фланцевого соединения арматуры (патент RU №2206708, МПК E21B 33/03, B25B 27/16, опубл. 20.06.2003, Бюл. № 17), состоящего из крепежных шпилек с гайками, включающий клин, расположенный с возможностью захода в пространство между фланцами, причем он содержит крюк с ручкой и зевом под диаметр крепежных шпилек, шарнирно соединенный осью, параллельной оси крепежных шпилек, с клином, который выполнен в виде торцового двустороннего кулачка с рабочими участками на кольцевой периферии, ручкой и рабочим ходом в соответствии с изменением зазора между фланцами на расчетную величину и предназначен, преимущественно для использования при замене штуцера устьевой арматуры нагнетательных скважин.
Недостатками данного клина являются узкая область применения для фланцев, расположенных на расстоянии больше толщины крюка для ввода его между ними для зацепа за крепежные винты, и возможность нарушения целостности резьбы соответствующих крепежных винтов, взаимодействующих с крюком.
Известно также устройство для разгонки смежных (патент SU №142963, МПК B25B 27/16, опубл. 1961 г., Бюл. № 22), например, труб с фланцами, используемое преимущественно при замене прокладок в трубопроводах, включающее разъемную скобу, составленную из отдельных элементов, и винты, причем элементы его скобы выполнены с выступающими частями в виде вилок, входящими при соединении одна в другую и образующими зазор, в котором помещены подлежащие разборке фланцы труб, а винты, создающие усилия для разгонки, снабжены наконечниками с самотормозящимися клиньями, заходящими встык труб между фланцами.
Недостатками данного устройства являются узкая область применения из-за возможности работы с фланцами, по размеру входящими внутрь разъемной скобы, высокая металлоемкость из-за конструкции, требующей полного охвата фланцевого соединения, и сложность использования, так как требуется держать все устройство на весу во время сборки и установки до взаимодействия клиньев со стыком фланцев.
Наиболее близким является разжиматель фланцев (патент на ПМ RU №105610, МПК B25B 27/16, опубл. 20.06.2011, Бюл. № 17), содержащий силовой орган, разжимной элемент, размещаемый между фланцами, съемный фиксатор, причем дополнительно снабжен траверсой, в которой выполнено два отверстия, и двумя захватами, которые установлены с возможностью перемещения в отверстиях траверсы, а силовой орган выполнен в виде гидроцилиндра, в нижней части корпуса которого установлена траверса и на шток-поршне закреплен разжимной элемент, выполненный в виде клина, имеющего паз в середине острой части.
Недостатками данного разжимателя являются сложность изготовления из-за наличия точно подгоняемых деталей, необходимость при работе наличия агрегата, создающего давление, достаточное для перемещения поршня и разжима фланцев, и сложное соединение захватов с корпусом, что осложняет их замену и ремонт при выходе из строя.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является создание простой в изготовлении, обслуживании и работе универсальной конструкции устройства для разжима фланцевого соединения, позволяющего без применения специального оборудования производить работу даже в полевых условиях разжим фланцев.
Техническая задача решается устройством для разжима фланцевого соединения, включающим силовой орган, размещенный в корпусе, разжимной элемент в виде клина, соединенный с силовым органом и выполненный с возможностью входа между фланцами, захваты, оснащенные на свободных концах отверстиями под съемные фиксаторы и соединенные с двух сторон корпуса подвижно.
Новым является то, что силовой орган выполнен в виде силового винта, вставленного в резьбовое отверстие корпуса, клин соединен с силовым винтом с возможностью вращения, а каждый захват выполнен в виде парных пластин, подвижно соединенных с корпусом на одной оси, при этом клин при вершине изготовлен с углом большим угла заклинивания.
Новым также является то, что боковые расширяющиеся поверхности клина изготовлены в виде вогнутой внутрь поверхности.
На фиг. 1 изображена схема устройства (вид сбоку).
На фиг. 2 изображена схема устройства (вид спереди).
На фиг. 3 изображена схема установки устройства (изометрия).
Устройство для разжима фланцевого соединения включает силовой орган - силовой винт 1 (фиг. 1-3), размещенный в резьбовом отверстии 2 (фиг. 2 и 3) корпуса 3 (фиг. 1-3), разжимной элемент в виде клина 4, соединенный с силовым винтом 1 с возможностью вращения и выполненный с возможностью входа между фланцами 5 (фиг. 3) и 6, захваты - в виде парных пластин 7 (фиг. 1-3) и 8, оснащенные на свободных концах отверстиями 9 (фиг. 2 и 3) под съемные фиксаторы 10 и 11 (фиг. 1 и 3) и соединенные с двух сторон корпуса подвижно - каждая пара пластин 7 (фиг. 2 и 3) и 8 на одной соответствующей оси 12. Для исключения заклинивания при вхождении между фланцев 5 (фиг. 3) и 6 клин 4 (фиг. 2) при вершине изготовлен с углом α большим угла заклинивания (для металла - 13°, для пластика - 18°, или т.п.). Для увеличения силы разжима на начальном этапе разжима фланцев 5 (фиг. 3) и 6 и увеличении хода на конечном этапе боковые расширяющиеся поверхности клина 4 (фиг. 2) могут быть изготовлены в виде вогнутой внутрь поверхности 13.
Для вращения силового винта 1 противоположный от клина 4 (фиг. 1-3) конец его может быть оснащен квадратом 14, шестигранником (не показан) под соответствующий ключ (не показан), рукояткой (не показана), вставленной в отверстие (не показано) винта 1 или т.п. Для вращения на конце винта 1 клина 4 они могут быть соединены штырем с проточкой (не показаны), вставляемыми в отверстие с пружинным держателем (не показан), охватывающим проточку, или скобой 15 (фиг. 2 и 3), вставляемой снаружи в проточку, или гайкой с шайбами (не показаны), накручиваемыми на конец винта 1 или т.п. Съемные фиксаторы 10 и 11 могут быть изготовлены в виде цилиндрических прутков, патрубков (не показаны), болтов 10 и 11 (например, с гайками 16) диаметром, позволяющим вставлять их в отверстия 17 (фиг. 3) фланцев 5 и 6, или т.п. Технологий, выполняющих такие же функции, известно много из открытых источников, поэтому авторы на них не претендуют.
Конструктивные элементы и технологические соединения, не влияющие на работоспособность устройства на фиг. 1 - 3 не показаны или показаны условно.
Устройство работает следующим образом.
Устройство в сборе доставляется месту трубопровода 18 (фиг. 3), соединенного фланцами 5 и 6. Силовой винт 1 с клином 4 максимально выкручивается из резьбового отверстия 2 корпуса 3, например, при помощи ключа, взаимодействующего с квадратом 14. Как минимум, два фиксирующих болта 19 выкручиваются полностью из отверстий 17 фланцев 5 и 6. Раздвигая и сдвигая парные пластины 7 и 8 вокруг соответствующих осей 12 добиваются совмещения отверстий 9 (фиг. 2) этих пластин 7 (фиг. 3) и 8 с освобожденными от болтов 19 отверстиями 17 снаружи торцов соответствующих фланцев 5 и 6. После чего съемными фиксаторами 10 и 11 (например, винтами 10 и 11 с гайками 16), проходящими через отверстия 9 (фиг. 2) и 17 (фиг. 3) фиксирует пластины относительно фланцев 5 и 6. Так как пластины 7 и 8 соответствующие фланцы 5 и 6 образуют жесткий треугольник благодаря съемным фиксаторам 10 и 11 и оси 12, то корпус надежно и жестко фиксируется относительно стыка фланцев 5 и 6. Клин 4 поворачивают (например, при помощи скобы 15) на силовом винте 1 так, чтобы острие клина 4 с углом α входило встык между фланцами 5 и 6. Оставшиеся фиксирующие болты 19 ослабляют или полностью удаляют. При помощи вращения силового винта 1 в корпусе 3 клин 4 вдавливают встык между фланцами 5 и 6, разжимая их в стороны.
Если требуется большой ход для разжима фланцев 5 и 6 клина 4, боковые расширяющиеся поверхности клина 4 (фиг. 2) изготавливают в виде вогнутой внутрь поверхности 13. При входе встык между фланцами 5 (фиг. 3) и 6 такой клин 4 сначала развивает большое усилие сдвига при малом ходе разжима во время вкручивания силового винта 1 в резьбовое отверстие 2 корпуса 3, а после срыва, когда большие усилия уже не требуются, при дальнейшем входе клина встык фланцами 5 и 6 клин при меньших усилиях на большее расстояние раздвигает фланцы 5 и 6 при том же ходе силового винта в корпусе 3, ускоряя разборку фланцевого соединения, состоящего из фланцев 5 и 6.
Для работы устройства не требуются внешние источники питания и механизмы, то есть удобно в работе даже в полевых условиях. Раздвигая и сдвигая парные пластины 7 и 8 вокруг соответствующих осей 12 можно добиться совмещения отверстий 9 (фиг. 2) этих пластин 7 (фиг. 3) и 8 с отверстиями 17 фланцев 5 и 6 практически любых типоразмеров. Простая и надежная конструкция (механизм типа винт-гайка - силовой винт 1 и резьбовое отверстие 2 корпуса 1) устройства позволяет длительно работать без поломок, а ремонт и обслуживание производится простыми слесарными инструментами. Все детали кроме клина 4 устройства 1-3 и 7-16 просты в изготовлении. Однако клин 4 изготавливают из прочного износостойкого материала, срок службы которого значительно превосходит срок службы остальных деталей.
Предлагаемое устройство для разжима фланцевого соединения является универсальным, просто в изготовлении, обслуживании и работе, при этом позволяет без применения специального оборудования производить работу даже в полевых условиях разжим фланцев.