СПОСОБ ДЛЯ РАЗМЕЩЕНИЯ В ТРУБОПРОВОДЕ ЭЛЕМЕНТА ДЛЯ ПРОКАЧКИ ЖИДКОСТИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2012 года по МПК F17D1/14 

Изобретение относится к технологии и технике размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости и может найти применение в нефтедобывающей и других отраслях промышленности, где требуется осуществление, например, отбор пробы жидкости из трубопровода для определения параметров перекачиваемой по трубопроводу жидкости или ввод в трубопровод другой жидкости, например химического реагента, для улучшения реологических свойств перекачиваемой или других целей.

Известен способ для размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости, при котором элемент для прокачки жидкости размещают в трубопроводе через сальник и запорную арматуру входным отверстием навстречу потоку, прокачивают через него жидкость в заданном режиме из условно образованных областей трубопровода пропорционально расходу потока через них [1].

Известно устройство для реализации данного способа, включающее элемент для прокачки жидкости, сальниковый узел с корпусом, запорную арматуру, монтажный патрубок, при этом прочностные характеристики элемента для прокачки жидкости и герметичность устройства обеспечиваются из условия размещения в трубопроводе через сальник и запорную арматуру и прокачки жидкости в заданном режиме из условно образованных областей трубопровода пропорционально расходу потока через них [2].

Недостаток известной технологии - при реализации известного способа размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости применяется известное устройство, в частных вариантах изготовления которого элемент для прокачки жидкости при извлечении его из трубопровода должен поднимается над корпусом, что при большом диаметре трубопровода требует установки площадки для удобства обслуживания устройства и осуществления известной технологии.

Наиболее близким по технической сущности является способ для размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости, при котором предварительно выполняют в трубопроводе отверстие под монтажный патрубок, соосно которому на трубопроводе монтируют монтажный патрубок с направляющей в виде кольца с конусным отверстием, запорную арматуру, устанавливают на ней съемную камеру с опорным кольцом, содержащим участок, выполненным в виде седла запорного клапана, подсоединяют к камере штуцер для прокачки жидкости в виде патрубка с фланцем, с размещенным в камере элементом для прокачки жидкости, соединенным через сальник с Г-образным механизмом подъема и опускания, осуществляют заполнение камеры жидкостью с верхних слоев трубопровода без применения элемента для прокачки жидкости путем открытия запорной арматуры, под избыточным давлением в трубопроводе размещают в рабочее положение или извлекают из рабочего положения элемент для прокачки жидкости с упругим контактом в конусное отверстие направляющей (кольца), расположенной между монтажным патрубком и запорной арматурой, при помощи Г-образного механизма подъема и опускания, с переводом элемента для прокачки жидкости в рабочее положение между штуцером и элементом для прокачки жидкости формируют (создают) в полости устройства проход для прокачки жидкости через них, после установки (размещения) элемента для прокачки жидкости в рабочее положение прокачивают жидкость через соединенные проходом элемент для прокачки жидкости и штуцер, при этом этот поток разделяют (отделяют) от потока в трубопроводе перегородкой из опорного кольца и участка элемента для прокачки жидкости, выполненного в виде золотника запорного клапана [3].

Известно устройство для реализации данного способа, которое включает устанавливаемые последовательно на трубопроводе монтажный патрубок в виде фланца с направляющей в виде кольца, запорную арматуру, опорное кольцо, которые выполнены с уплотнительными поверхностями или снабжены прокладками на фланцевых соединениях; камеру с сальником и имеющую присоединяемый к камере штуцер для прокачки жидкости в виде патрубка с фланцем с возможностью прокачки жидкости через верхнюю часть элемента для прокачки жидкости; элемент для прокачки жидкости между верхней его частью, которая расположена выше запорной арматуры, и нижней частью, которая в рабочем положении расположена (размещается) в трубопроводе; элемент для прокачки жидкости выполнен в виде трубки с боковыми отверстиями в нижней его части, которые при рабочем его положении располагаются в трубопроводе навстречу потоку; верхнее отверстие элемента для прокачки жидкости в рабочем его положении располагается в нижней части камеры; при этом элемент для прокачки жидкости соединен со смонтированным через сальник Г-образным механизмом подъема и опускания с силовым приводом (установкой) для размещения элемента для прокачки жидкости в трубопровод в рабочее положение и его ориентацией (ориентирования) отверстиями на боковой поверхности навстречу потоку; при этом расположенное между монтажным патрубком (трубопроводом) и запорной арматурой кольцо выполнено с возможностью прохода через него элемента для прокачки жидкости и содержит конусную часть, взаимодействующую с втулкой, смонтированной на элементе для прокачки жидкости с возможностью упругого перемещения, кроме того, смонтированное между запорной арматурой и камерой опорное кольцо выполнено с возможностью прохода через него элемента для прокачки жидкости и содержит участок, выполненный в виде седла запорного клапана, а элемент для прокачки жидкости имеет участок, выполненный в виде золотника запорного клапана, взаимодействующего с седлом опорного кольца при нижнем рабочем положении элемента для прокачки жидкости с образованием перегородки и прохода в камере для отделения (разделения) прокачиваемой жидкости между штуцером и верхней частью элемента для прокачки жидкости от жидкости в трубопроводе [4].

Недостатки известных способа и устройства (технологии и техники) [3-4] - выполнение операций размещения и опускания элемента для прокачки жидкости и его ориентации осуществляется сложным, громоздким и металлоемким Г-образным с силовой установкой механизмом путем подъема и опускания Г-образного механизма, входящего в состав устройства и, как следствие, неудобство при монтаже, обслуживании устройства и осуществлении способа. Действительно, установка на устройстве силового механизма делает неудобным технологический осмотр устройства, поскольку увеличивается вес, габариты устройства и потому усложняет обслуживание устройства. Кроме того, применение расположенного между монтажным патрубком (трубопроводом) и запорной арматурой кольца, выполненного с возможностью прохода через него элемента для прокачки жидкости и содержащего конусную часть, взаимодействующую с втулкой, смонтированной на элементе для прокачки жидкости с возможностью упругого перемещения, приводит к колебательному движению (вибрации) элемента для прокачки жидкости, при котором втулка выталкивается элементом для прокачки жидкости при его отклонении под воздействием потока напора трубопровода и возвращается под воздействием ее же упругости в исходное положение при выпрямлении по вертикали элемента для прокачки жидкости. При этом точка опоры элемента для прокачки жидкости мгновенно перемещается с верхнего опорного кольца на нижнее, - при этом неизбежно происходит резкий удар элемента для прокачки жидкости в конусной части нижнего кольца, который приводит к быстрому износу элемента для прокачки жидкости, потери его прочности и его поломке, нарушению процедуры прокачки жидкости. По этой причине нет необходимости применения второй точки опоры для элемента для прокачки жидкости, как установка направляющей в виде кольца с конусным отверстием между монтажным патрубком и запорной арматурой, - элемент для прокачки жидкости прослужит гораздо больше без указанной направляющей. Кроме того, к недостатку известных технологии и техники следует отнести и ухудшение качества прокачиваемой жидкости и большие ее потери при извлечении или размещении в трубопроводе. Например, при прокачке через штуцер, камеру и элемент для прокачки жидкости химреагента в трубопровод он будет контактировать с большим объемом жидкости трубопровода, находящейся в камере, и изменять свои свойства. Извлечение же элемента из трубопровода приведет к большим потерям химреагента, который будет заполнять камеру в процессе осуществления известной технологии, поскольку при извлечении камера начинает сообщаться с трубопроводом через запорную арматуру, а не через элемент для прокачки жидкости. А в случае, когда через штуцер, камеру и элемент для прокачки жидкости осуществляют при прокачке отбор пробы из трубопровода, последняя будет подвержена расслоению и изменению своих свойств в результате того, что в камере проба будет расслаиваться и перемешиваться с жидкостью, которая до отбора пробы заполнила камеру.

Техническим результатом данного изобретения является повышение надежности технологии, упрощение конструкции, обеспечение удобства монтажа, обслуживания устройства, уменьшение его габаритов, веса.

Для достижения технического результата в способе для размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости, при котором в трубопроводе выполняют отверстие под монтажный патрубок, монтируют монтажный патрубок (с направляющей или без направляющей), запорную арматуру, при необходимости - уплотнительные прокладки на фланцевых соединениях, устанавливают на запорную арматуру камеру с размещенным в ней элементом для прокачки жидкости (зонд), соединенным с механизмом подъема и опускания через сальник, подсоединяют к камере штуцер, при этом между штуцером и элементом для прокачки жидкости формируют (создают, обеспечивают) проход (в полости устройства) для прокачки жидкости через них (проход для создания изолированного от потока в трубопроводе второго потока жидкости между штуцером и верхней частью элемента для прокачки жидкости, то есть проход для прокачки одной жидкости через другую без их контакта и перемешивания, когда одну жидкость прокачивают через другую без их контакта), в трубопроводе размещают элемент для прокачки жидкости в рабочее положение или извлекают его из трубопровода, после установки (размещения) элемента для прокачки жидкости в рабочее положение прокачивают жидкость через соединенные проходом элемент для прокачки жидкости и штуцер, согласно изобретению, применяют (используют при размещении элемента для прокачки жидкости) механизм подъема и опускания (размещения и извлечения) со штурвалом и шпинделем, который соединяют с элементом для прокачки жидкости резьбовым участком (через резьбовое соединение) с возможностью перемещения по резьбе элемента для прокачки жидкости по шпинделю, а размещение (или извлечение) элемента для прокачки жидкости в рабочее положение (из рабочего положения - в исходное) осуществляют путем преобразования вращательного движения штурвала со шпинделем в перемещение (в поступательное движение) элемента для прокачки жидкости в рабочее положение (из рабочего - в исходное положение) путем приложения перемещаемого вдоль элемента для прокачки жидкости усилия к его боковой поверхности в направлении, противоположном вращении штурвала со шпинделем.

Когда в качестве механизма подъема и опускания применяется механизм со штурвалом и шпинделем для преобразования вращательного движения штурвала и соединенного с ним шпинделя в поступательное движение элемента для прокачки жидкости через резьбовое соединение, становится возможным перемещение элемента для прокачки жидкости с вложением одного из них (например, шпинделя в элемент для прокачки жидкости) в другой, то есть эта операция обеспечивает для конструкции механизма подъема и опускания телескопичность и, благодаря этому, размещение элемента для прокачки жидкости происходит при неизменной высоте приложения усилия для вращения штурвала. При этом поступательное движение элемента для прокачки жидкости может быть обеспечено, например, если прикладывают усилие к боковой поверхности элемента для прокачки жидкости для обеспечения его перемещения и ориентации в рабочее положение и которое перемещают вдоль боковой поверхности элемента для прокачки жидкости (путем контакта внутренней поверхности устройства (поверхности полости устройства) с боковой поверхностью элемента для прокачки жидкости). При этом приложение перемещаемого вдоль элемента для прокачки жидкости усилия к его боковой поверхности в направлении, противоположном вращению штурвала со шпинделем, оказывается не только более удобным для осуществления операции преобразования вращательного движения штурвала со шпинделем в поступательное элемента для прокачки жидкости (поскольку усилие прикладывается к элементу для прокачки жидкости не извне устройства, - что не только технически сложно осуществимо для обеспечения герметичности в целом, но и усиливает проявление паразитных сил, препятствующих функционированию сальника и уплотнительных поверхностей, как у прототипа [3], - а непосредственно на участке размещения элемента для прокачки жидкости), что расширяет границы для выбора меньших значений габаритов камеры, уменьшающих ее паразитный объем, в котором жидкость подвержена расслоению и изменению физико-химических свойств, и тем уменьшаются возникновение условий для расслоения жидкости и изменения физико-химических свойств и ее состава, обеспечивает удобство реализации заявляемого способа, его надежности, повышает его технологичность, обеспечивает условия для сохранения качества жидкости и ее потерь при извлечении элемента для прокачки жидкости из трубопровода. Кроме того, поступательное движения элемента для прокачки жидкости обеспечивает, как следствие, и ориентацию элемента для прокачки жидкости, что очень важно, если ориентация элемента для прокачки жидкости какой-либо частью боковой поверхности существенна при размещении его в рабочее положение. Следовательно, при осуществлении заявляемого способа нет необходимости, как при осуществлении способа-прототипа [3], применять для ориентирования элемент для прокачки жидкости снаружи через громоздкую верхнюю часть механизма подъема и опускания. Благодаря этому размещение элемента для прокачки жидкости не требует применения механизма подъема и опускания, выдвигающегося вверх через сальник, а это создает более удобные условия при реализации заявляемого способа, нежели по прототипу [3].

Таким образом, благодаря осуществлению отличительных признаков заявляемого способа, обеспечивается технологичность и надежность осуществления способа, - что в целом и обеспечивает преимущество заявляемого способа, по сравнению с прототипом [3].

Применение заявляемого способа позволит повысить надежность технологии размещения элемента для прокачки жидкости в трубопроводе, в частности под давлением, и прокачки жидкости через элемент для прокачки жидкости.

Для достижения технического результата при реализации заявляемого способа используют устройство, которое включает устанавливаемые последовательно на трубопроводе монтажный патрубок (с направляющей или без направляющей), запорную арматуру, камеру с сальником, имеющие уплотнительные поверхности или прокладки на фланцевых соединениях, элемент (зонд) для прокачки жидкости между верхней его частью, расположенной выше запорной арматуры, и нижней частью, которая в рабочем положении располагается (размещается) в трубопроводе, смонтированный через сальник механизм подъема и опускания для размещения элемента для прокачки жидкости в трубопровод из исходного в рабочее положение, соединенный с элементом для прокачки жидкости, штуцер, присоединяемый к камере, с проходом к верхней части элемента для прокачки жидкости для прокачки жидкости через них, согласно изобретению, для размещения и ориентации в трубопроводе элемента для прокачки жидкости в качестве механизма подъема и опускания применяют механизм со штурвалом и шпинделем, который соединяют с элементом для прокачки жидкости через резьбовой участок (резьбовое соединение), с возможностью перемещения по резьбе элемента для прокачки жидкости по шпинделю (вдоль шпинделя), а боковые поверхности полости устройства и наружную элемента для прокачки жидкости выполняют с рельефом, обеспечивающим упор наружной боковой (по наружной боковой) поверхности элемента для прокачки жидкости в боковую поверхность полости устройства или отдельных его элементов при вращении штурвала со шпинделем и преобразование вращательного движения шпинделя в перемещение и ориентацию элемента для прокачки жидкости из исходного в рабочее положение, а из рабочего - в исходное (по линии размещения элемента для прокачки жидкости).

В заявляемом устройстве, в отличие от прототипа [4], взамен Г-образного механизма подъема и опускания применяется механизм с преобразованием вращения штурвала со шпинделем в поступательное движение элемента для прокачки жидкости, то есть сам механизм подъема и опускания не выдвигается и не опускается через сальник при извлечении из трубопровода или размещении в нем элемента для прокачки жидкости. При этом ориентирование элемента для прокачки жидкости в трубопроводе осуществляется благодаря выполнению боковых поверхностей внутренней устройства и наружной элемента для прокачки жидкости с рельефом, обеспечивающим преобразование вращательного движения шпинделя в поступательное движение элемента для прокачки жидкости и его ориентацию при контакте этих поверхностей с перемещением контакта вдоль элемента для прокачки жидкости (с рельефом, препятствующим провороту вокруг линии размещения и ориентации в рабочее положение элемента для прокачки жидкости при их контакте по боковой поверхности и этим обеспечивающим преобразование вращательного движения шпинделя в поступательное движение элемента для прокачки жидкости и его ориентацию при контакте этих поверхностей с перемещением контакта вдоль элемента для прокачки жидкости). Когда боковые поверхности полости устройства и наружную элемента для прокачки жидкости выполняют с рельефом, обеспечивающим упор наружной боковой (по наружной боковой) поверхности элемента для прокачки жидкости в боковую поверхность полости устройства или отдельных его элементов при вращении штурвала со шпинделем и преобразование вращательного движения шпинделя в перемещение и ориентацию элемента для прокачки жидкости из исходного в рабочее положение, а из рабочего - в исходное, появляется возможность уменьшить диаметр камеры, всех элементов устройства. Внутренняя поверхность устройства превращается в направляющую и фиксатор элемента для прокачки жидкости, что недостижимо для устройства-прототипа [4]. При этом не только уменьшается габариты и вес заявляемого устройства по сравнению с прототипом, но и полностью разгружается сальник от воздействия на него нагрузки от напора потока, передаваемый через систему «элемент для прокачки жидкости - механизм подъема и опускания». При этом перемещение контакта вдоль элемента для прокачки жидкости при преобразовании вращательного движения шпинделя в поступательное движение элемента определяет место контакта, - он обязательно должен находиться в области расположения элемента для прокачки жидкости в рабочем положении, а значит, служит дополнительной точной опоры и ориентира элемента для прокачки жидкости, что способствует более равномерному распределению нагрузки по боковой поверхности элемента для прокачки жидкости и повышению его устойчивости на изгиб под действием напора потока в трубопроводе. Кроме того, выбор таким образом места контакта более предпочтителен не только с точки зрения удобства сборки, при котором сводится к минимуму действие сил (за счет уменьшения зазора между соприкасающимися поверхностями), стремящихся сместить элемент прокачки жидкости от направления перемещения, но и для обслуживания устройства, так как контакт не будет расположен в верхней части камеры, труднодоступной для осмотра или внутренней обработки поверхности при сборке устройства. Такой выбор контакта для заявляемого устройства позволяет оптимизировать наружный диаметр камеры, при котором уменьшается ее объем и масса, путем уменьшения наружного и внутреннего (эквивалентных) диаметров до значений, при которых в ней размещается элемент для прокачки жидкости, и сам корпус камеры служит направляющей элемента для прокачки жидкости; оптимизировать наружный (эквивалентный) диаметр элемента для прокачки жидкости на участках, обеспечивающих контакт поверхностей путем его уменьшения до значений, увеличивающий общую площадь контакта боковой поверхности элемента для прокачки жидкости с внутренней поверхностью устройства; а также не только уменьшить габариты устройства в горизонтальной плоскости, упростить, но и повысить надежность механизма преобразования вращения штурвала в поступательное движение элемента для прокачки жидкости путем увеличения площади контакта соприкасаемых поверхностей, уменьшения плотности распределения механической нагрузки на них. При этом происходит и уменьшение объема камеры, а следовательно, уменьшается ее паразитный объем, что способствует сохранению качества прокачиваемой жидкости, уменьшению ее потерь при извлечении элемента прокачки жидкости из трубопровода. В результате, благодаря отличительным признакам заявляемого устройства, оно получается более компактным, надежным, удобным при эксплуатации, нежели прототип [4].

Таким образом, благодаря осуществлению отличительных признаков заявляемого устройства, упрощается конструкция, уменьшаются габариты устройства, его металлоемкость, повышается надежность - что и обеспечивает преимущество заявляемого устройства, по сравнению с прототипом [4], - обеспечиваются лучшие условия для работы и обслуживания устройства под давлением.

Применение заявляемого устройства повысит надежность технологии прокачки жидкости через элемент для прокачки жидкости и обеспечит удобство при монтаже, профилактике и эксплуатации устройства под давлением в трубопроводе.

Заявляемые способ для размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости и устройство для его осуществления могут конкретно применяться, например, на нефтепромыслах - на коммерческих узлах учета нефти при отборе пробы, в реагентных хозяйствах нефтепромыслов при вводе химреагента в поток в трубопроводе.

Заявляемый способ для размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости осуществляется следующим образом.

В трубопроводе выполняют отверстие под монтажный патрубок, монтируют монтажный патрубок с направляющей или без направляющей, запорную арматуру, при необходимости - уплотнительные прокладки на фланцевых соединениях, устанавливают на запорную арматуру камеру с размещенным в ней элементом для прокачки жидкости, соединенным с механизмом подъема и опускания через сальник, подсоединяют к камере штуцер, при этом между штуцером и элементом для прокачки жидкости формируют в полости устройства проход для прокачки жидкости через них, в трубопроводе размещают элемент для прокачки жидкости в рабочее положение или извлекают его из трубопровода, при этом используют механизм подъема и опускания, в котором применяют штурвал со шпинделем, который соединяют с элементом для прокачки жидкости резьбовым соединением с возможностью перемещения по резьбе элемента для прокачки жидкости по шпинделю, а размещение (или извлечение) элемента для прокачки жидкости в рабочее положение (из рабочего положения - в исходное) осуществляют путем преобразования вращательного движения штурвала со шпинделем в перемещение (в поступательное движение) элемента для прокачки жидкости в рабочее положение (из рабочего - в исходное положение) путем приложения перемещаемого вдоль элемента для прокачки жидкости усилия к его боковой поверхности в направлении, противоположном вращении штурвала со шпинделем, после установки (размещения) элемента для прокачки жидкости в рабочее положение прокачивают жидкость через соединенные проходом элемент для прокачки жидкости и штуцер.

Сущность изобретения поясняется чертежом, представленным на фиг.1.

Устройство для размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости фиг.1 включает устанавливаемые последовательно на трубопроводе 1 монтажный патрубок 2 с размещенной в нем соосно направляющей 3 в виде дополнительного патрубка, запорную арматуру 4 (кран), камеру 5 со смонтированным в ней элементом для прокачки жидкости 6, соединенным через сальник 7 с механизмом подъема и опускания в виде штурвала со шпинделем 8 и имеющую штуцер 9 для прокачки жидкости на нижнем участке 10 камеры 5, при этом нижний участок 10 камеры 5, который выполнен с перегородками 11 и 12 и уплотнительными границами 13 и 14 из упругого гидроизоляционного материала, представляет собой область с плотно прилегающими границами 13 и 14 к боковой поверхности элемента для прокачки жидкости 6 и служит проходом для прокачки жидкости через штуцер 9 и элемент для прокачки жидкости 6; направляющую 3 в виде дополнительного патрубка, которая обеспечивает упругий контакт элемента для прокачки жидкости 6 по боковой поверхности не менее чем на трех уровнях с элементом для прокачки жидкости 6; отверстие в перегородке 12 нижнего участка камеры 5 выполнено с сегментом, а элемент для прокачки жидкости 6 выполнен с лыской - см фиг.2, поперечное сечение в плоскости А-А.

Устройство для размещения в трубопроводе 1 элемента для прокачки жидкости 6, фиг.1, предназначено для размещения в трубопроводе 1 элемента для прокачки жидкости 6 под давлением и прокачки жидкости через него, штуцер 9 и нижний участок 10 камеры 5; монтажный патрубок 2 служит для установки на трубопроводе 1 последовательно направляющей 3 в виде дополнительного патрубка, запорной арматуры 4 (крана), камеры 5 со смонтированным в ней элементом для прокачки жидкости 6, соединенным через сальник 7 с механизмом подъема и опускания 8; элемент для прокачки жидкости 6 служит для размещения в рабочее положение (в трубопровод 1) под давлением в трубопроводе 1 и прокачки жидкости, проходящей через штуцер 9, нижний участок 10 камеры 5; нижний участок 10 камеры 5 служит для размещения в ней верхнего торца с отверстием 15 элемента 6 и представляет собой проход для прокачки жидкости через штуцер 9 и элемент для прокачки жидкости при его установке в рабочее положение в трубопроводе 1 без верхней части 16 камеры 5, представляющую собой мертвую зону (зону, в которой жидкость подвержена расслоению на легкую и тяжелую фазы под воздействием силы гравитации); нижний участок 10 камеры 5 также служит для фиксации (установки в рабочее положение) элемента для прокачки жидкости 6 при его размещении в трубопроводе 1 или извлечении из него при помощи механизма подъема и опускания 8, при этом уплотнительные границы 13 и 14 из упругого гидроизоляционного материала плотно прилегают к боковой поверхности элемента для прокачки жидкости 6, обеспечивают герметичность нижнего участка 10 от верхнего участка 16 камеры 5 и от полости запорной арматуры 4; механизм подъема и опускания в виде штурвала со шпинделем 8 служит для размещения из камеры 5 в трубопроводе 1 элемента для прокачки жидкости 6; отверстие (-я) 17 выполнено на нижней части элемента для прокачки жидкости 6, которая в рабочем положении размещается (оказывается погруженной) в трубопроводе 1, и сообщается с отверстием 15 на верхнем участке элемента для прокачки жидкости 6 через его полость; направляющая 3 обеспечивает упругий контакт элемента для прокачки жидкости 6 по боковой поверхности не менее чем на трех уровнях 18-20 и разгружает сальник 7 и уплотнительные границы 13 и 14 от силового воздействия потока из трубопровода 1 на элемент для прокачки жидкости 6, и этим препятствует нарушению герметичности сальника 7, изгибу и поломке элемента для прокачки жидкости 6 под воздействием напора потока в трубопроводе 1. Отверстие в перегородке 12 нижнего участка камеры 5, выполненное с сегментом, предназначено для преобразования вращательного движения штурвала со шпинделем 8 в поступательное для размещения и ориентацию элемента для прокачки жидкости 6 в рабочее положение путем упора внутренней боковой поверхности устройства на участке сегмента перегородки 12 в боковую поверхность лыски на элементе для прокачки жидкости 6 - см. фиг.2.

Устройство для размещения в трубопроводе 1 элемента для прокачки жидкости 6, фиг.1, работает следующим образом.

При помощи вращения штурвала со шпинделем 8 под избыточным давлением в трубопроводе 1 производят размещение в трубопроводе 1 в рабочее положение элемента для прокачки жидкости 6 через нижний участок 10 камеры 5, запорную арматуру 4, монтажный патрубок 2 и направляющую 3 в виде дополнительного патрубка: боковая поверхность лыски на элементе для прокачки жидкости 6 упирается в боковую поверхность сегмента перегородки 12 и благодаря этому вращательное движения штурвала со шпинделем 8 преобразуется в поступательное для размещения и ориентацию элемента для прокачки жидкости 6 в рабочее положение, при этом усилие, преобразующее вращательное движение штурвала со шпинделем 8 в поступательное элемента для прокачки жидкости 6, передаваемое через боковую поверхность перегородки 12, перемещается вдоль боковой поверхности элемента для прокачки жидкости 6 - см. фиг.1, 2. При размещении элемента для прокачки жидкости 6 в рабочее положение боковое отверстие 15 на верхнем торце элемента для прокачки жидкости 6 размещается между уплотнительными границами 13 и 14 в нижнем участке 10 камеры 5; отверстие (-я) 17, выполненное (-ые) на боковой поверхности элемента для прокачки жидкости 6, располагается (-ются) навстречу потоку трубопровода 1. Под воздействием избыточного давления через элемент для прокачки жидкости 6 с отверстиями 15 и 17, нижнюю часть 10 камеры 5, представляющем собой проход для прокачки жидкости между штуцером 9 и верхней частью с отверстием 15 элемента для прокачки жидкости 6, и штуцер 9 прокачивается жидкость, которая, проходя полость нижнего участка 10, сохраняет свой физико-химический состав и свойства, поскольку не подвержена изменению по составу ввиду герметичного отделения нижнего участка 10 от верхнего 16 участка камеры 5 и от полости арматуры 4. В процессе прокачки жидкости нижняя часть элемента для прокачки жидкости 6, размещенная в трубопроводе 1, не оказывает силового воздействия на верхнюю часть, расположенную выше трубопровода 1, - направляющая 3 обеспечивает упругий контакт элемента для прокачки жидкости 6 по боковой поверхности не менее чем на трех уровнях 18-20, отстоящих друг от друга на расстоянии не менее величин, кратных эквивалентному наружному диаметру элемента для прокачки жидкости 6, благодаря чему разгружает сальник 7 и уплотнительные границы 13 и 14 от силового воздействия потока из трубопровода 1 на элемент для прокачки жидкости 6; препятствует изгибу и поломке элемента для прокачки жидкости 6 под воздействием напора потока в трубопроводе 1 и обеспечивает надежную работу устройства фиг.1. Телескопичность штурвала со шпинделем 8 и элемента для прокачки жидкости 6 обеспечивает удобство при монтаже, работе устройства и его обслуживании устройства фиг.1.

Для испытаний было использовано устройство для размещения в трубопроводе 1 элемента для прокачки жидкости 6, фиг.1, с приводимыми ниже параметрами.

Диаметр трубопровода 1 - 119 мм, отверстие 17 выполнено в виде одной щели на боковой поверхности элемента для прокачки жидкости 6 в нижней его части как для устройства-прототипа [4], так и заявляемого, и было рассчитано по патенту [5]. Длина направляющей для прототипа [3-4] - 30 мм, для заявляемой технологии составила 215 мм с расположением уровней 18-20 приблизительно в 70 мм. Для сравниваемых технологий наружный диаметр элемента для прокачки жидкости 6 в виде трубки составлял 40 мм при толщине стенки 3 мм.

Жидкость в трубопроводе 1 представляла воду. Расход потока в трубопроводе 3 составлял 30,3-40,7 м³/час.

Сравнительные испытания заявляемых способа и устройства размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости были проведены с использованием способа [3] и устройства [4].

Данные сравнительных испытаний таблицы показали, что при реализации заявляемого способа при помощи заявляемого устройства габариты устройства для реализации по заявляемому способу уменьшились: высота - на 255 мм, наружный и внутренний диаметры камеры 5 - на 43 мм, вес - без учета веса силовой установки для устройства-прототипа [4] - на 11,8 кг. Уменьшение при этом внутреннего объема создает условия для сохранения качества пробы, поскольку значительно сократился объем камеры, а также для уменьшения потерь жидкости.

Таким образом, данные экспериментов свидетельствуют о преимуществе заявляемых техники размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости по сравнению с прототипом [3-4] - ввиду того, что заявляемое устройство характеризуется меньшими размерами и массой, обеспечивает уменьшение потерь прокачиваемой жидкости и сохранение ее качества, что обеспечивает удобство реализации заявляемой технологии по сравнению с способом-прототипом и устройством для его реализации [3-4].

Заявляемый способ для размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости и устройство для его осуществления промышленно применимы - заявляемое устройство для реализации заявляемого способа несложно в изготовлении, и работы, связанные с этим, могут быть осуществлены силами обеспечивающих и контролирующих технологический процесс прокачки жидкости через устройство.

Источники информации

1. Способ для размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости и устройство для его осуществления, патент №2144179, МПК G01N 1/10.

2. Устройство для размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости, патент №2144179, МПК G01N 1/10.

3. Способ для размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости. / Патент №2262681, МПК G01N 1/10.

4. Устройство для размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости. / Патент №2262681, МПК G01N 1/10.

5. Устройство для размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости. / Патент №2141105, МПК G01N 1/10.

Изобретение относится к технологии и технике размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости и устройство для его осуществления и может найти применение в нефтедобывающей и других отраслях промышленности, где требуется осуществление, например, отбора пробы жидкости из трубопровода или ввода в трубопровод химического реагента или других целей. При размещении в трубопроводе элемента для прокачки жидкости применяют (используют при размещении элемента для прокачки жидкости) механизм подъема и опускания (размещения и извлечения) со штурвалом и шпинделем, который соединяют с элементом для прокачки жидкости резьбовым участком (через резьбовое соединение) с возможностью перемещения по резьбе элемента для прокачки жидкости по шпинделю, а размещение (или извлечение) элемента для прокачки жидкости в рабочее положение (из рабочего положения - в исходное) осуществляют путем преобразования вращательного движения штурвала со шпинделем в перемещение (в поступательное движение) элемента для прокачки жидкости в рабочее положение (из рабочего - в исходное положение) путем приложения перемещаемого вдоль элемента для прокачки жидкости усилия к его боковой поверхности в направлении, противоположном вращении штурвала со шпинделем. Применение заявляемых способа для размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости и устройства для его осуществления позволит сохранить качество жидкости, прокачиваемой через элемент для прокачки жидкости, повысит надежность технологии прокачки жидкости и обеспечит удобство эксплуатации устройства под давлением в трубопроводе. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ для размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости, при котором в трубопроводе выполняют отверстие под монтажный патрубок, монтируют монтажный патрубок (с направляющей или без направляющей), запорную арматуру, при необходимости уплотнительные прокладки на фланцевых соединениях, устанавливают на запорную арматуру камеру с размещенным в ней элементом для прокачки жидкости, соединенным с механизмом подъема и опускания через сальник, подсоединяют к камере штуцер, при этом между штуцером и элементом для прокачки жидкости формируют (создают, обеспечивают) проход (в полости устройства) для прокачки жидкости через них, в трубопроводе размещают элемент для прокачки жидкости в рабочее положение или извлекают его из трубопровода, после установки (размещения) элемента для прокачки жидкости в рабочее положение прокачивают жидкость через соединенные проходом элемент для прокачки жидкости и штуцер, отличающийся тем, что применяют (используют при размещении элемента для прокачки жидкости) механизм подъема и опускания (размещения и извлечения) со штурвалом и шпинделем, который соединяют с элементом для прокачки жидкости резьбовым участком (через резьбовое соединение) с возможностью перемещения по резьбе элемента для прокачки жидкости по шпинделю, а размещение (или извлечение) элемента для прокачки жидкости в рабочее положение (из рабочего положения - в исходное) осуществляют путем преобразования вращательного движения штурвала со шпинделем в перемещение (в поступательное движение) элемента для прокачки жидкости в рабочее положение (из рабочего - в исходное положение) путем приложения перемещаемого вдоль элемента для прокачки жидкости усилия к его боковой поверхности в направлении, противоположном вращению штурвала со шпинделем.

2. Устройство для размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости, которое включает устанавливаемые последовательно на трубопроводе монтажный патрубок (с направляющей или без направляющей), запорную арматуру, камеру с сальником, имеющие уплотнительные поверхности или прокладки на фланцевых соединениях, элемент (зонд) для прокачки жидкости между верхней его частью, расположенной выше запорной арматуры, и нижней частью, которая в рабочем положении располагается (размещается) в трубопроводе, смонтированный через сальник механизм подъема и опускания для размещения элемента для прокачки жидкости в трубопровод из исходного в рабочее положение, соединенный с элементом для прокачки жидкости, штуцер, присоединяемый к камере, с проходом к верхней части элемента для прокачки жидкости через них, отличающееся тем, что для размещения и ориентации в трубопроводе элемента для прокачки жидкости в качестве механизма подъема и опускания применяют механизм со штурвалом и шпинделем, который соединяют с элементом для прокачки жидкости через резьбовой участок (резьбовое соединение), с возможностью перемещения по резьбе элемента для прокачки жидкости по шпинделю (вдоль шпинделя), а боковые поверхности полости устройства и наружную элемента для прокачки жидкости выполняют с рельефом, обеспечивающим упор наружной боковой (по наружной боковой) поверхности элемента для прокачки жидкости в боковую поверхность полости устройства или отдельных его элементов при вращении штурвала со шпинделем и преобразование вращательного движения шпинделя в перемещение и ориентацию элемента для прокачки жидкости из исходного в рабочее положение, а из рабочего - в исходное (по линии размещения элемента для прокачки жидкости).