Устройство для вырезки отверстий в трубопроводе под давлением среды Российский патент 2023 года по МПК B23B41/08 F16L41/04 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к технике для вырезки отверстий в трубопроводах, находящихся под давлением жидкостей или газов и может быть использовано для присоединения отводов в действующих нефте- и газопроводах без прекращения подачи среды по ним.

Для вырезки отверстий в действующем трубопроводе при присоединении отводов применяется специализированное оборудование – устройства врезки.

Известно устройство (ПАТЕНТ RU 2380199, кл. МПК B23B 41/08, F16L 41/04, опубл. 27.01.2010) в котором содержится корпус со шпинделем с установленным на конце режущим инструментом и выходящий из корпуса через герметичное уплотнение подвижного контакта, приводимый в действие от вала гидромотора, кинематически соединённого с блоком шестерен, гильзу, установленную в корпусе, имеющую шпоночный паз по высоте своего отверстия, с заложенной в паз шпонкой, выполненной с возможностью скольжения по длине шпоночного паза, винт, установленный в продольном отверстии шпинделя с возможностью вращения вокруг своей продольной оси, гайку, образующую с винтом механическую передачу и неподвижно соединенную с концом шпинделя.

Недостатками данного устройства являются сложность конструкции за счет наличия блока шестерен, смещенный центр тяжести, связанный с расположением привода на верхнем конце устройства и несимметричности конструкции относительно центральной оси врезки, необходимость использования ручного труда для переключения при выведении шпинделя в исходное положение.

Известна установка для врезки отводов в трубопровод (ПАТЕНТ RU 2221960, кл. МПК F16L 41/04, опубл. 20.01.2004). Согласно описания изобретения установка имеет размещенный в корпусе шпиндель с установленным на нем режущим инструментом, привод с шестернями осевого перемещения, связанные с ходовым винтом и углового перемещения, связанные со шпинделем, а также рычажным переключателем положения с тормозной колодкой.

Недостатками данной установки являются сложность конструкции, невозможность регулирования технологических режимов врезки.

Известно устройство для вырезки отверстий в трубопроводе, находящемся под давлением (ПАТЕНТ RU 126644, кл. МПК B23B 41/00, опубл. 10.04.2013), наиболее близкое по технической сущности и выполняемой функции. Согласно описанию, устройство содержит корпус, в котором установлен шпиндель с расположенными на нем винтом и гайкой, режущим инструментом на конце, выходящем из корпуса через герметичное уплотнение подвижного контакта в виде сальниковой камеры с фланцем, в котором выполнен канал для подачи жидкости и сброса избыточного давления, механизм вращения шпинделя от электродвигателя, включающий червячную пару и механизм осевого перемещения связанный со шпинделем, содержащий полый вал, установленный снаружи шпинделя и связанный с ним подвижным шпоночным соединением, и гильзу, жестко связанную с зубчатым колесом и винтом.

Недостатками известного устройства являются сложность и несимметричность конструкции, большие габариты за счет наличия редуктора (червячной пары, зубчатых колес) и присоединенного к нему электродвигателя, недостаточность автоматизации процесса врезки.

Технической задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции, снижение массогабаритных характеристик, расширение технологических возможностей и автоматизация устройства.

Поставленная задача решается за счет того, что устройство для вырезки отверстий в трубопроводе под давлением среды, содержит корпус с соосно установленными в нем двумя кольцевыми электродвигателями, ротор первого из которых соединен с полым валом, установленным снаружи шпинделя, при этом полый вал связан со шпинделем через скользящее шпоночное соединение, а ротор второго – с полой гильзой, установленной снаружи полого вала, ходовой винт, соединённый с полой гильзой и гайку, соединенной со шпинделем, а также сальниковый узел со средством герметизации шпинделя и каналами для подачи рабочей среды и сброса давления с запорными элементами, режущий инструмент, установленный на шпинделе, включающий центральное сверло с элементами захвата и удержания вырезанного фрагмента трубы и кольцевого сверла, и блок электронного управления электродвигателями.

Наличие двух кольцевых, соосно расположенных, электродвигателей позволяет создавать прямой привод главного движения и подачи без необходимости в редукторном узле, а наличие электронного управления – обеспечивать контроль положения режущего инструмента, поддержания заданной частоты и направления вращения электродвигателей, тем самым упрощается конструктивное исполнение, уменьшаются массогабариты, расширяется диапазон использования по технологическим режимам врезки и отпадает необходимость ручного воздействия при работе устройства. Причем контроль положения режущего инструмента осуществляется за счет наличия сервопривода, образованного связью электродвигателей и электронного блока управления.

Наличие центрального сверла с элементами захвата и удержания вырезанного фрагмента трубы обеспечивает надежно удерживать высверленный кольцевым сверлом остаток трубы. При этом элемент захвата и удержания выполнен в виде расположенных в поперечном отверстии на центральном сверле подпружиненных стержней со сферическими концами, выступающими за пределы диаметра сверла.

Предлагаемое устройство иллюстрируется фиг. 1.

Как показано на фиг. 1 устройство для вырезки отверстий в трубопроводе под давлением среды содержит корпус 1 соединённый с сальниковым узлом 2, имеющим каналы 3 для подачи жидкости и сброса давления, закрытые запорными элементами 4 и кожух 5. В корпусе 1 соосно расположены кольцевые электродвигатели главного движения 6 и подачи инструмента 7, соединенные с корпусом 1 своими статорами. Ротор электродвигателя главного движения 6 соединен с полым валом 8, который связан со шпинделем 9, через скользящее шпоночное соединение 10. Ротор электродвигателя подачи инструмента 7 соединен с полой гильзой 11, которая соединена с ходовым винтом 12. На шпинделе 9 с одного конца установлена гайка 13, входящая в зацепление с ходовым винтом 12, а с другого конца установлен режущий инструмент в виде центрального сверла 14 с элементами 15 захвата и удержания вырезанного фрагмента трубы и кольцевого сверла 16. Электродвигатели главного движения 6 и подачи инструмента 7 электрически соединены с блоком электронного управления 17.

Устройство по фиг.1 работает следующим образом.

Устройство устанавливают и герметично крепят на фланце задвижки, закрепленной на приваренном к трубопроводу патрубке, а затем через каналы 3 заполняют образовавшуюся герметичную полость рабочей средой, проводят гидро- или пневмоиспытания и закрывают запорными элементами 4.

Включают устройство в работу, выставив требуемые технологические режимы, с помощью блока электронного управления 17. При этом начинают вращаться кольцевые электродвигатели главного движения 6 и подачи инструмента 7. Крутящий момент от электродвигателя главного движения 6 через полый вал 8 и скользящее шпоночное соединение 10 передается на шпиндель 9, который вращает соединенные с ним центральное 14 и кольцевое 16 сверла. Одновременно с этим кольцевой электродвигатель подачи инструмента 7 передает крутящий момент через полую гильзу 11 на ходовой винт 12, обеспечивая подвод инструмента к месту врезки и вырезку отверстия режущим инструментом за счет зацепления ходового винта 12 с установленной на шпинделе 9 гайкой 13, сначала центральным 14, а затем кольцевым 16 сверлами, при этом, элементы 15 захвата и удержания вырезанного фрагмента трубы, расположенные на центральном сверле 14 по мере заглубления в полость трубопровода, проходя через стенку трубопровода, сначала утапливаются в тело центрального сверла 14 за счет сжатия пружины, а затем, пройдя стенку, раскрываются, обеспечивая удержания вырезанного фрагмента трубы после окончательной вырезки кольцевым сверлом 16.

При врезке, блок электронного управления 17 осуществляет контроль расстояния, пройденного режущим инструментом, путем подсчета количества оборотов кольцевого электродвигателя подачи инструмента 7 и автоматически изменяет направления вращения кольцевого электродвигателя подачи инструмента 7 после вырезки отверстия, выводя шпиндель 9 в начальное положение, и выключает кольцевые электродвигатели главного движения 6 и подачи инструмента 7.

После окончания вырезки отверстия, вывода шпинделя 9 в начальное положение и остановки электродвигателей главного движения 6 и подачи инструмента 7, закрывают задвижку трубопровода и с помощью запорных элементов 4 сбрасывают давление из полости, а затем демонтируют устройство.

Таким образом, заявленное устройство содержит новую совокупность существенных признаков и позволяет упростить конструкцию, снизить массогабаритные характеристики, расширить технологические возможности и автоматизировать процесс работы.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к технике для вырезки отверстий в трубопроводах, находящихся под давлением жидкостей или газов, и может быть использовано для присоединения отводов в действующих нефте- и газопроводах без прекращения подачи среды по ним. Технической задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции, снижение массогабаритных характеристик, расширение технологических возможностей и автоматизация устройства. Поставленная задача решается за счет того, что устройство для вырезки отверстий в трубопроводе под давлением среды содержит корпус с соосно установленными в нем двумя кольцевыми электродвигателями, ротор первого из которых соединен с полым валом, установленным снаружи шпинделя, при этом полый вал связан со шпинделем через скользящее шпоночное соединение, а ротор второго - с полой гильзой, установленной снаружи полого вала, ходовой винт, соединённый с полой гильзой и гайкой, соединенной со шпинделем, а также сальниковый узел со средством герметизации шпинделя и каналами для подачи рабочей среды и сброса давления с запорными элементами, режущий инструмент, установленный на шпинделе, включающий центральное сверло с элементами захвата и удержания вырезанного фрагмента трубы и кольцевого сверла, и блок электронного управления электродвигателями. Заявленное устройство содержит новую совокупность существенных признаков и позволяет упростить конструкцию, снизить массогабаритные характеристики, расширить технологические возможности и автоматизировать процесс работы. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для вырезки отверстий в трубопроводе под давлением среды, содержащее корпус, шпиндель с гайкой и режущим инструментом, сальниковую камеру с каналами, привод со связанным с ним посредством подвижного шпоночного соединения полым валом, и гильзу, связанную с винтом, отличающееся тем, что в корпусе соосно установлены два кольцевых электродвигателя, ротор первого из которых соединен с полым валом и связан со шпинделем, а ротор второго - с полой гильзой, соединённой с ходовым винтом.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что содержит блок электронного управления.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что содержит сервопривод, образованный связью электродвигателей и электронного блока управления.

4. Режущий инструмент устройства по п. 1, содержащий центральное и кольцевое сверла с элементами захвата и удержания вырезанного фрагмента трубы на центральном сверле, отличающийся тем, что элементы удержания выполнены в виде расположенных в поперечном отверстии подпружиненных стержней со сферическими концами, выступающими за пределы диаметра сверла.