Устройство для герметизации трубопровода при ремонте и замене шарового крана Российский патент 2024 года по МПК F16K43/00 F16L55/18 

Изобретение относится к области магистрального трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов, в частности к вспомогательным герметизирующим средствам для обеспечения ремонта и замены шаровых кранов.

Известно устройство для снятия шарового крана, содержащее присоединяемый к крану корпус, в котором установлена труба. В трубе установлен с возможностью поступательного и вращательного движения вал с манжетой. После манжеты на первом конце вала установлены шайба нажимная и фиксирующая гайка, а на противоположном конце вала установлена гайка приводная. На конце трубы со стороны гайки приводной выполнена шестигранная поверхность для зацепления с ключом. Манжета расположена на цилиндрической части вала и имеет вытянутую цилиндрическую форму со скошенными внешними углами. Внутренний диаметр манжеты равен диаметру вала. Длина манжеты больше диаметра цилиндрической части. Между шайбой нажимной и фиксирующей гайкой на валу установлен упорный подшипник. Со стороны гайки приводной расположена пара винт-гайка для поступательного перемещения вала, которая образована шпилькой и резьбовой втулкой (RU 200377 U1, F16K 43/00, 21.10.2020).

Недостатками наиболее близкого аналога являются:

- способность герметизировать только при незначительном давлении среды, поскольку в его конструкции отсутствуют элементы, компенсирующие осевую силу от давления среды в положении, когда корпус устройства и заменяемый кран демонтированы (кроме силы трения эластичного уплотняющего кольца о внутреннюю поверхность трубопровода, которая ограничена допускаемыми контактными напряжениями и коэффициентом трения соответствующих поверхностей);

- минимальное проходное отверстие данного устройства составляет 15 мм;

- узел уплотнения имеет одно уплотнительное кольцо. В совокупности с низким качеством поверхности и возможными отклонениями геометрических параметров поперечного сечения внутренней поверхности трубопровода значительно повышает риск не герметичности трубопровода;

- нет возможности проверки герметичности уплотняющего элемента в трубопроводе.

Известно устройство для герметизации газопровода при ремонте крана с плавающим шаром, содержащее опорную конструкцию и штангу. Опорная конструкция включает в себя направляющие шпильки с шайбами и гайками, нижнюю составную опору, среднюю составную опору и верхнюю цельную опору. Опоры посредством выполненных в них осевых каналов размещены на направляющих шпильках с возможностью их поступательного перемещения посредством вращения гаек. При этом опорная конструкция включает четыре направляющих шпильки с шайбами и гайками. Нижняя опора состоит из скрепленных между собой двумя болтами с шайбами и гайками двух одинаковых частей, имеющих общую расточку, бурт с вырезами и четыре осевых канала в виде отверстий. Средняя опора состоит из скрепленных между собой двумя шпильками с шайбами и гайками двух частей, имеющих общее центральное отверстие и четыре осевых канала в виде открытых пазов. Верхняя опора имеет установленный в ее центральном отверстии стакан с расточкой и резьбовым отверстием, в котором размещен болт с концом в виде полусферы, и четыре осевых канала в виде отверстий. Штанга вверху имеет центрирующую поверхность и плоский верхний торец. На нижнем участке штанги выполнена канавка, а в самом низу штанги выполнен упор, имеющий коническую контактную поверхность (RU 183288 U1, F16L 55/10, 17.09.2018).

Недостатками известного устройства являются:

- конструкция приспособления предназначена для габаритных кранов;

- массивная и технологически сложная конструкция крепления данного приспособления к трубопроводу (нет возможности крепления к бобышке отбора давления);

- данное приспособление предназначено для ремонта кранов и не предусматривает их замену.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является приспособление для герметизации стояка отбора газа при ремонте нижнего шарового крана, содержащее опорную конструкцию, колонну и узел уплотнения. Опорная конструкция содержит нижнюю составную опору, среднюю составную опору, среднюю цельную опору и два направляющих резьбовых элемента, выполненные в виде шпилек с шайбами и гайками. Колонна включает в себя полую штангу, на нижнем участке которой выполнены внутренняя резьба, наружный конусный упор, уступ, продольные пазы и внутренняя канавка с уплотнительным кольцом. Внутри штанги размещен цельный винт, в нижней части которого выполнены поперечное отверстие и наружная резьба с возможностью сопряжения с внутренней резьбой штанги. На нижнем конце винта установлено герметизирующее уплотнение и подвижный конусный упор с штифтом. Нижняя составная опора выполнена из скрепленных между собой основания и накладки, сверху которых установлены упоры с цилиндрическими головками. Основание и накладка имеют общее отверстие, внутри которого установлены регулировочные полукольца. Узел уплотнения включает в себя полый корпус, с одной стороны соединенный с краном высокого давления. Упомянутый полый корпус с двух торцевых сторон имеет расточки разного диаметра с канавками, в которых помещено по одному уплотнительному кольцу. Приспособление содержит верхнюю опору с закрепленным на ней домкратом. В средней цельной опоре жестко установлены четыре направляющие втулки. Герметизирующее уплотнение выполнено многорядным кольцевым, а узел уплотнения содержит дополнительные уплотнительные кольца. (RU 121025 U1, F16K 43/00, 10.10.2012).

Недостатками известного технического решения являются:

- конструкция герметизирующего элемента аналога усложнена подвижным конусным упором и предназначена для габаритных кранов;

- массивная и технологически сложная конструкция крепления данного приспособления к трубопроводу (нет возможности крепления к бобышке отбора давления);

- данное приспособление предназначено для ремонта кранов и не предусматривает их замену.

Технической проблемой, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание технологичного, надежного и безопасного приспособления для ремонта и замены шаровых кранов.

Техническим результатом заявленного изобретения является сокращение времени ремонта шарового крана, а также обеспечение возможности его замены без остановки и освобождения трубопровода.

Технический результат заявленного изобретения достигается тем, что устройство для герметизации трубопровода при ремонте и замене шарового крана содержит удерживающее устройство, шток и узел уплотнения, причем удерживающее устройство выполнено с возможностью закрепления на приваренной к трубопроводу бобышке отбора давления и состоит из закрепленных на талрепах съемных верхней прижимной планки и фиксирующей планки и разрезного корпуса, закрепленного одной стороной посредством втулок на оси и выполненного с возможностью раскрытия его противоположной стороны для установки на наружный диаметр бобышки отбора давления и стягивания посредством зажатия колпачковой гайки к болту через площадку, предназначенную для передачи усилия зажима крепления разрезного корпуса, причем на разрезном корпусе установлены платики крепления для установки талрепов, обеспечивающих осевое перемещение штока вдоль шарового крана и бобышки отбора давления, при этом упомянутая фиксирующая планка выполнена из двух сопрягаемых посредством винтов частей и содержит стопорный винт, установленный с возможностью удержания штока от осевого смещения и его фиксации при демонтировании верхней прижимной планки, причем верхняя прижимная планка выполнена с возможностью удержания штока от осевого смещения при демонтировании фиксирующей планки и установлена в верхней части талрепов, а фиксирующая планка - в средней части талрепов, шток выполнен с конусным наконечником и содержит уплотняющие элементы в виде основного и резервного резиновых колец, установленных между распорными втулками и расположенных параллельно относительно оси штока, на которой установлены гайки для поворота штока, при этом в упомянутом наконечнике выполнено резьбовое отверстие длиной, обеспечивающей обжатие резиновых колец за счет поворота штока посредством упомянутых гаек и давления распорных втулок, узел уплотнения выполнен в виде сальниковой камеры, выполненной с возможностью накручивания на шаровой кран и содержащей корпус, в котором установлены сальниковое уплотнение и уплотнительная втулка, расположенная под сальниковым уплотнением, и кран Маевского для сброса давления.

Кроме того, верхняя прижимная планка может быть закреплена посредством шпилек.

Кроме того, конусный наконечник штока может быть выполнен из бронзы.

Кроме того, упомянутые платики крепления могут быть установлены на разрезном корпусе посредством сварки.

Технический результат достигается за счет того, что:

- механическая фиксация штока на каждом этапе работ позволяет исключить осевое смещение штока под действием силы давления в трубопроводе, что позволяет производить работы при давлении в трубопроводе до 1,5 МПа.

- конструкция устройства предусматривает как ремонт, так и замену шарового крана.

- надежное и простое крепление приспособления к бобышке отбора давления.

- на штоке установлено резервное резиновое кольцо, что значительно уменьшает риск выхода перекачиваемой среды трубопровода.

- кран Маевского позволяет провести проверку герметичности, уплотняющего элемента в трубопроводе.

Заявителем был изготовлен образец заявленного устройства для герметизации трубопровода при ремонте и замене шарового крана, испытания которого показали достижение заявленного технического результата, заключающегося сокращении времени ремонта шарового крана, а также обеспечении возможности его замены без остановки и освобождения трубопровода.

Заявленное изобретение представлено на чертежах, где:

На фиг. 1 представлено устройство для герметизации трубопровода при ремонте и замене шарового крана.

На фиг. 2 представлен шток, герметизирующий отверстие.

На фиг. 3 представлена сальниковая камера, уплотняющая шток от выхода перекачиваемой жидкости.

На фиг. 4 представлено удерживающее устройство необходимого для крепления данного приспособления на бобышке отбора давления типа БПЗ по ОТТ-75.180.00-КТН-299-19.

На фиг. 5 представлено устройство для герметизации трубопровода при ремонте и замене шарового крана, установленное на макет трубопровода.

Перечень позиций, приведенных на фиг. 1-5:

1 - шток; 2 - удерживающее устройство; 3 - талреп; 4 - фиксирующая планка; 5 - сальниковая камера; 6 - гайка для поворота штока; 7 - кран шаровой; 8 - бобышка отбора давления; 9 - верхняя прижимная планка; 10 - кран Маевского; 11 - ось штока; 12 - бронзовый конусный наконечник; 13 - втулка; 14 - основное резиновое кольцо; 15 - резервное резиновое кольцо; 16 - корпус; 17 - втулка; 18 - сальниковое уплотнение; 19 - разрезной корпус; 20 - платик крепления; 21 - площадка; 22 - болт; 23 - гайка колпачковая; 24 - ось; 25 - втулка, 26 - стенка трубы.

Устройство для герметизации трубопровода при ремонте и замене шарового крана (фиг. 1, 5) содержит удерживающее устройство, шток (1) и узел уплотнения.

Шток (1) предназначен для герметизации отверстия в полости бобышки отбора давления, состоящий из оси (11) с бронзовым конусным наконечником (12) и уплотняющими элементами: основным (14) и резервным (15) в виде резиновых колец, установленных между распорными втулками (13) и расположенных параллельно относительно оси (11) штока (1). В упомянутом наконечнике (12) выполнено резьбовое отверстие с учетом необходимой длины для обжатия уплотнительных колец (14; 15) за счет смещения оси (11) штока (1) и давления распорных втулок (13) (фиг. 2).

Удерживающее устройство (2) предназначено для надежного крепления приспособления на бобышке отбора давления, предотвращающее его осевое смещение под действием силы давления в трубопроводе и является основанием для установки талрепов. Устройство (2) состоит из разрезного корпуса (19) (фиг. 4), который с одной стороны закреплен на оси (24), установленной во втулках (25), что позволяет корпусу (19) раскрываться и без лишних усилий устанавливаться на наружный диаметр бобышки. Удерживающее устройство стягивается за счет зажатия колпачковой гайки (23) к болту (22) через площадку (21). К корпусу (19) приварены платики крепления (20) для установки талрепов (3). Талрепы (3) предназначены для осевого перемещения штока (1) вдоль оси шарового крана (7) и бобышки отбора давления (8) за счет накручивания на шпильки с нарезанной резьбой. Так же талрепы (3) служат для установки и крепления на них фиксирующей планки (4). Фиксирующая планка (4) состоит из двух сопрягаемых частей и выполняет функцию фиксации штока (1) при замене и ремонте шарового крана (7) в момент работы, когда верхняя прижимная планка (9) демонтирована с устройства (для возможности демонтажа шарового крана). Фиксирующая планка (4) установлена на талрепы (3) и обжимается двумя винтами, при этом шток (1) фиксируется стопорным винтом, установленным в фиксирующей планке, и механически удерживает шток (1) от осевого смещения под действием силы давления в трубопроводе. Верхняя прижимная планка (9) установлена в верхней части талрепов (3) и закреплена на шпильки талрепов (3), фиксируя шток (1), а фиксирующая планка (4) - в средней части талрепов (9). Верхняя прижимная планка (9) служит для удержания штока (1) от осевого смещения под действием силы давления в трубопроводе.

Узел уплотнения (фиг. 3) представляет собой сальниковую камеру (5), которая необходима для герметизации устройства по поверхности штока (1). В состав сальниковой камеры (5) входит корпус (16), сальниковое уплотнение (18), уплотнительная втулка (17) и кран Маевского (10). Сальниковая камера (5) накручивается на шаровой кран (7). За счет осевого смещения втулки (17) происходит обжатие сальникового уплотнения (18) и герметизация устройства по поверхности штока (1). Кран Маевского (10) предназначен для сброса давления, а также проверки герметичности. Гайки (6) устанавливаются на ось (11) для поворота штока (1), с целью обжатия резиновых колец (14; 15).

Пример работы заявленного устройства для герметизации трубопровода при ремонте и замене шарового крана, приведенного на фиг. 1-5.

Шток (1) (фиг. 2) устанавливается в полость закрытого шарового крана (7) и герметизируется при помощи сальниковой камеры (5) путем накручивания на корпус шарового крана (7). На бобышку отбора давления (8) устанавливается удерживающее устройство (2) с талрепами (3), затем крепится верхняя прижимная планка (9), которая фиксирует шток (1). После фиксации штока (1) открывают шаровой кран (7) и при помощи талрепов (3) опускают шток с бронзовым конусным наконечником (1) в стенку трубы (26) (фиг. 1) до упора. Поворачивают шток (1) при помощи гаек (6) вокруг своей оси по часовой стрелке, вследствие чего происходит сжатие резиновых колец (14; 15) и герметизируется поверхность внутри бобышки отбора давления (8). Открывают кран Маевского (10) для сброса давления в сальниковой камере (5) и проверки герметичности устройства. Ослабляют затяжку сальниковой камеры (5) и откручивают шаровой кран (7). Извлекают уплотнительное медное кольцо, служащее герметизирующей прокладкой между шаровым краном (7) и бобышкой (8), поднимают все демонтированные детали к верхней планке (9). Установить фиксирующую планку (4) на талрепы (3). При помощи винта закрепить шток (1) к фиксирующей планке (4).

После фиксации штока (1) от его осевого смещения, снимают верхнюю прижимную планку (9). Демонтируют запорную арматуру (например, шаровой кран DN10), либо дефектное уплотнительное кольцо. Устанавливают замененные детали на верхней части штока (1). При замене запорной арматуры необходимо произвести предварительное накручивание сальниковой камеры (5), установить верхнюю прижимную планку (9), демонтировать фиксирующую планку (4), установить уплотнительное медное кольцо, запорную арматуру и обтянуть сальниковую камеру (5), закрыть кран Маевского (10). Затем необходимо провернуть шток (1) при помощи гайки (6) вокруг своей оси против часовой стрелки, для ослабления уплотняющего элемента. При помощи талрепов (3) поднять шток выше плоскости шарового крана (7), упомянутый кран перекрыть. Открыть кран Маевского (10) для проверки герметичности устройства. Снять устройство с бобышки отбора давления.

Таким образом, с помощью заявленного устройства для герметизации трубопровода при ремонте и замене шарового крана, например DN10 с проходным отверстием 10 мм и максимально допустимым давлением в трубопроводе 1,5 МПа, устанавливаемого на бобышке отбора давления типа БПЗ по ОТТ-75.180.00-КТН-299-19, осуществляется герметизация трубопровода через кран шаровой без остановки и откачки нефти/нефтепродукта из трубопровода, исключая критический выход перекачиваемой жидкости, тем самым сокращая время ремонта шарового крана.

Изобретение относится к области магистрального трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов, в частности к вспомогательным герметизирующим средствам для обеспечения ремонта и замены шаровых кранов. Устройство для герметизации трубопровода при ремонте и замене шарового крана содержит удерживающее устройство, шток и узел уплотнения. Удерживающее устройство выполнено с возможностью закрепления на приваренной к трубопроводу бобышке отбора давления и состоит из съемных: верхней прижимной планки и фиксирующей планки, закрепленных на талрепах, и разрезного корпуса, который выполнен с возможностью раскрытия для установки на наружный диаметр бобышки отбора давления и стягивания посредством зажатия колпачковой гайки к болту через площадку. На разрезном корпусе установлены посредством сварки платики крепления для установки талрепов. Фиксирующая планка выполнена из двух сопрягаемых посредством винтов частей и содержит стопорный винт. Верхняя прижимная планка установлена в верхней части талрепов, а фиксирующая планка - в средней части талрепов. Шток выполнен с конусным наконечником и содержит уплотняющие элементы в виде основного и резервного резиновых колец, установленных между распорными втулками и расположенных параллельно относительно оси штока. На оси штока установлены гайки для поворота штока. В наконечнике выполнено резьбовое отверстие длиной, обеспечивающей обжатие резиновых колец за счет поворота штока посредством упомянутых гаек и давления распорных втулок. Узел уплотнения выполнен в виде сальниковой камеры, содержащей корпус, в котором установлены сальниковое уплотнение, уплотнительная втулка и кран Маевского для сброса давления. Техническим результатом заявленного изобретения является сокращение времени ремонта шарового крана, а также обеспечение возможности его замены без остановки и освобождения трубопровода. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство для герметизации трубопровода при ремонте и замене шарового крана, содержащее удерживающее устройство, шток и узел уплотнения, отличающееся тем, что удерживающее устройство выполнено с возможностью закрепления на приваренной к трубопроводу бобышке отбора давления и состоит из закрепленных на талрепах съемных верхней прижимной планки и фиксирующей планки и разрезного корпуса, закрепленного одной стороной посредством втулок на оси и выполненного с возможностью раскрытия его противоположной стороны для установки на наружный диаметр бобышки отбора давления и стягивания посредством зажатия колпачковой гайки к болту через площадку, предназначенную для передачи усилия зажима крепления разрезного корпуса, причем на разрезном корпусе установлены платики крепления для установки талрепов, обеспечивающих осевое перемещение штока вдоль шарового крана и бобышки отбора давления, при этом упомянутая фиксирующая планка выполнена из двух сопрягаемых посредством винтов частей и содержит стопорный винт, установленный с возможностью удержания штока от осевого смещения и его фиксации при демонтировании верхней прижимной планки, причем верхняя прижимная планка выполнена с возможностью удержания штока от осевого смещения при демонтировании фиксирующей планки и установлена в верхней части талрепов, а фиксирующая планка - в средней части талрепов, шток выполнен с конусным наконечником и содержит уплотняющие элементы в виде основного и резервного резиновых колец, установленных между распорными втулками и расположенных параллельно относительно оси штока, на которой установлены гайки для поворота штока, при этом в упомянутом наконечнике выполнено резьбовое отверстие длиной, обеспечивающей обжатие резиновых колец за счет поворота штока посредством упомянутых гаек и давления распорных втулок, узел уплотнения выполнен в виде сальниковой камеры, выполненной с возможностью накручивания на шаровой кран и содержащей корпус, в котором установлены сальниковое уплотнение и уплотнительная втулка, расположенная под сальниковым уплотнением, и кран Маевского для сброса давления.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что верхняя прижимная планка закреплена посредством шпилек.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что конусный наконечник штока выполнен из бронзы.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что упомянутые платики крепления установлены на разрезном корпусе посредством сварки.