УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРЕЗКИ ОТВЕРСТИЙ В ДЕЙСТВУЮЩЕМ ТРУБОПРОВОДЕ Российский патент 2000 года по МПК B23B41/08 F16L41/04 

Изобретение относится к трубопроводному транспорту жидкостей и газов и предназначено для врезки отводов к действующим трубопроводам.

Известно устройство для вырезки окон в действующем трубопроводе (а.с. СССР N 590088, МПК В 23 В 41/08, бюл. N 4, 1978 ), содержащее раздаточную коробку, являющуюся приводом полого шпинделя, на конце которого укреплена сменная универсальная режущая головка, оснащенная двумя сверлами.

Вращение сверл в поворотной головке производится полым валом через ведущую и ведомую шестерни, внутри вала помещена штанга для поддержания и извлечения вырезанного "пятака".

Такое конструктивное исполнение устройства требует применения уплотнительных устройств в трех местах, кроме этого, при вырезке отверстий сверлами, вращающимися относительно оси вырезаемого отверстия на криволинейной поверхности (трубе), создаются периодические ударные нагрузки на сверла, что ограничивает их работоспособность.

Известно устройство для врезки отводов к действующим трубопроводам УВО 100-150 (Проспект Филиала ОАО "Приволжскнефтепровод", г. Новокуйбышевск, 1998 г.). Устройство содержит шпиндель, вал которого снабжен электроприводом и режущим инструментом. Предназначено для врезки отводов диаметром 100, 150 мм к трубопроводам диаметром 325-1220 мм путем вырезки отверстий диаметром 80 и 100 мм через приваренный предварительно отвод и стандартную задвижку. Это устройство имеет массу 150 кг, такая масса неприемлема при выполнении работ в полевых условиях на трассе трубопровода.

Известно устройство для вырезки отверстий в действующем трубопроводе (а. с. СССР 1535678, МПК В 23 В 41/08, бюл. N 2, 1990 ). Устройство состоит из последовательно установленных на трубопроводе переходного патрубка, корпуса, в котором размещена задвижка. Соосно патрубку установлен шпиндель, несущий инструмент. Вращение и осевое перемещение шпинделя осуществляется посредством механизмов вращения и подачи. Коаксиально шпинделю размещен защитный экран, выполненный в виде гильзы, имеющей дно с центральным отверстием.

По своей технической сущности и достигаемому результату устройство по а. с. N 1535678 является наиболее близким к заявляемому техническому решению и может быть принято за прототип.

Устройство-прототип имеет недостатки в следующем:
- исключает применение стандартных задвижек, например 30С82Нж, 30С98Нж;
- наличие самостоятельных механизмов вращения и подачи увеличивает массу устройства, которая создает неудобства при эксплуатации, особенно в полевых условиях.

Задачей настоящего изобретения является создание механизма, имеющего более простую конструкцию по сравнению с прототипом и соответственно более удобную в эксплуатации и более экономичную.

Поставленная задача решается с помощью признаков, изложенных в 1-м пункте формулы изобретения, общих с прототипом, таких как: устройство для врезки отверстий в действующем трубопроводе, содержащее шпиндель, вал которого снабжен приводом его вращения и осевого перемещения, режущий инструмент, а также защитный экран в виде гильзы, имеющей дно с центральным отверстием, и существенных отличительных признаков, таких как: в приводе механизмы вращения и осевого перемещения выполнены объединенными в виде редуктора, включающего червячную пару и два зубчатых колеса, установленных соосно на валу шпинделя и имеющих возможность взаимодействия между собой при помощи шестерни, установленной на выдвижной каретке, причем первое зубчатое колесо жестко соединено с червячным колесом и снабжено скользящими шпонками, второе зубчатое колесо имеет меньшее количество зубьев, чем у первого зубчатого колеса, а ступица его снабжена посадочным резьбовым отверстием. Это позволило создать компактную и менее металлоемкую конструкцию, удобную в эксплуатации.

Особенность выполнения вала шпинделя отражена в пункте 2 формулы изобретения, а именно резьбовая и посадочная части вала шпинделя выполнены одного диаметра. Это позволяет осуществлять монтаж привода в последнюю очередь, что значительно облегчает выполнение монтажных работ, особенно при установке отвода в нижней части магистрального трубопровода, и в полевых условиях, т. е. создана конструкция, удобная в эксплуатации.

Конструктивная особенность защитного экрана нашла отражение в пункте 3 формулы изобретения, а именно защитный экран выполнен из магнитной стали. Такое выполнение экрана позволяет улавливать стружку, исключить попадание ее в уплотнения задвижки, тем самым повышается надежность работы устройства, особенно в полевых условиях.

Изобретение иллюстрируется следующими чертежами. На фиг. 1 показан общий вид устройства; на фиг. 2 приведена кинематическая схема; на фиг. 3 показан привод в разрезе, общий вид; на фиг. 4 - вид А фиг. 3; на фиг. 5 - сечение Б-Б, фиг. 4; на фиг. 6 - сечение В-В, фиг. 1.

Устройство содержит шпиндель 1 (фиг.1), несущий редуктор 2, установленный на валу 3 шпинделя 1. Причем в приводе механизмы вращения и осевого перемещения вала 3 выполнены объединенными в виде редуктора 2 (фиг. 3). Редуктор 2 присоединен к переходнику 4 шпинделя 1 тремя шпильками 5. Вал 3 снабжен режущим инструментом - сверлом 6. Переходник 4 содержит опорную втулку 7, манжету 8 и гайку 9 с сальниковым уплотнением 10.

Редуктор 2 состоит из червячной пары 11 и 12 и двух зубчатых колес 13 и 14, установленных соосно на валу 3 шпинделя 1 и имеющих возможность взаимодействия между собой при помощи шестерни 15, установленной на выдвижной каретке 16 (фиг. 5), имеющей возможность поступательного перемещения в направлении, перпендикулярном оси вала 3 при помощи винта 17, вращаемого вручную при включении или выключении подачи.

Первое зубчатое колесо 13 жестко соединено с червячным колесом 12 и снабжено двумя скользящими шпонками 18, а второе зубчатое колесо 14 имеет ступицу 19 и меньшее число зубьев, чем у зубчатого колеса 13. На валу 3 перед сверлом 6 установлен защитный экран 20, выполненный из магнитной стали. Редуктор 2 снабжен маховиком 21 для обеспечения ручной подачи шпинделя 1 и электродвигателя 22 с ременной передачей 23 (фиг. 4). Зубчатое колесо 14 на ступице 19 имеет посадочное резьбовое отверстие 24. Резьбовая 25 и посадочная 26 части вала 3 выполнены одного диаметра и снабжены двумя шпоночными пазами (на чертеже не показаны).

Устройство работает следующим образом.

Перед началом сверления отверстия необходимо выполнить подготовительные работы, заключающиеся в следующем: к трубе, в которой требуется просверлить отверстие, приваривают патрубок, к которому присоединяют задвижку (не показаны на чертеже), после чего выполняют монтажные работы устройства - к задвижке присоединяют шпиндель 1 через переходник 4, затем устанавливают редуктор 2 и при помощи маховика 21 перемещают его вдоль неподвижного вала 3 на расстояние, достаточное для установки шпилек 5.

После окончания монтажа устройства задвижку открывают и маховиком 21 перемещают шпиндель 1 до упора сверла 6 в тело трубы.

Затем производят перемещение винта 17 и включают электродвигатель 22, в результате чего происходит процесс сверления. Подача сверла 6 осуществляется за счет того, что число зубьев колеса 14 меньше, чем у колеса 13, и, следовательно, частота вращения колеса 13 вследствие разности частоты вращения колес 13 и 14 осуществляется подачей вращающегося вала 3.

При выполнении отверстия в трубе имеющаяся в нем жидкость или газ (находящиеся под давлением) проникает в переходник 4 шпинделя 1, увлекая за собой и стружку высверливаемого отверстия.

Манжета 8 предотвращает пролив транспортируемой жидкости или газа за пределы устройства, а защитный экран 20, выполненный из магнитной стали, улавливает стружку, исключая попадание ее в уплотнительные устройства задвижки и шпинделя 1.

После окончания сверления реверсируют вращение вала электродвигателя 22 и вал 3 шпинделя 1 возвращается в исходное положение. Задвижку перекрывают клиновым затвором и демонтируют устройство врезки.

Изобретение может быть использовано в трубопроводном транспорте жидкостей и газов для врезки отводов в действующие трубопроводы. Вал шпинделя, несущий режущий инструмент, оснащен приводом, имеющим механизмы вращения и осевого перемещения. Упомянутые механизмы объединены и выполнены в виде редуктора. Последний включает червячную пару, выдвижную каретку с шестерней и два зубчатых колеса. Колеса соосно установлены на валу шпинделя и могут взаимодействовать между собой посредством шестерни. Первое зубчатое колесо соединено с червячным колесом червячной пары. Количество зубьев второго колеса меньше, чем у первого. На валу шпинделя имеется резьбовая часть, на которой установлена ступица второго зубчатого колеса. Вал может быть выполнен с посадочной частью, диаметр которой равен диаметру резьбовой части вала. На валу шпинделя перед режущим инструментом смонтирован защитный экран. В результате обеспечивается упрощение конструкции устройства и повышение удобства его эксплуатации. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для вырезки отверстий в действующем трубопроводе, содержащее шпиндель, вал которого связан с приводом его вращения и осевого перемещения с механизмами вращения и осевого перемещения, режущий инструмент и защитный экран в виде гильзы с дном, имеющим центральное отверстие, отличающееся тем, что механизмы вращения и осевого перемещения привода вала шпинделя объединены и выполнены в виде редуктора, включающего червячную пару, выдвижную каретку с установленной на ней шестерней и два зубчатых колеса, соосно расположенных на валу шпинделя с возможностью взаимодействия между собой посредством упомянутой шестерни, при этом первое зубчатое колесо жестко соединено с червячным колесом червячной пары и имеет скользящие шпонки, вал шпинделя выполнен с резьбовой частью, а второе зубчатое колесо выполнено с количеством зубьев меньшим, чем у первого зубчатого колеса, и ступицей с посадочным резьбовым отверстием для установки на резьбовой части вала. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вал выполнен с посадочной частью, диаметр которой равен диаметру резьбовой части вала. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что защитный экран выполнен из магнитной стали.