1.1 Известно устройство для запасовки в трубопровод и извлечения из него снарядов №1
Изобретение относится к технике эксплуатации магистральных трубопроводов и может быть использовано в нефтяной, газовой и других отраслях при запасовке в трубопровод и извлечении из него средств очистки и диагностики (далее «снарядов»).
Известно устройство для запасовки в трубопровод и извлечения из него снарядов (АС SU №1694255, МКИ В08В 9/04, приоритет от 15.05.1989 г.). В устройстве передний конец неподвижного лотка с регулируемыми по высоте ножками и задний конец подвижного запасовочного лотка с роликами выполнены в виде патрубков, с наружной стороны патрубка неподвижного лотка выполнен шкив, взаимодействующий через трос с горизонтальной съемной штангой, расположенной на заднем конце подвижного запасовочного лотка. Передний конец запасовочного лотка выполнен с крышкой и снабжен уплотняющей манжетой с наружным диаметром, равным диаметру камеры запуска и кольцевым уплотнением по торцу, а задний конец неподвижного лотка снабжен вертикальной съемной штангой.
Недостатком устройства является использование трособлочной системы в сочетании с лебедкой.
Известно устройство для запуска и приема поточных снарядов при эксплуатации трубопроводов (Патент RU №2043175, МПК В08В 9/04, приоритет от 31.07.1992 г.), содержащее камеры запуска и приема поточных снарядов, имеющие со стороны их присоединения к трубопроводу горловины и концевые затворы на свободных концах, и гибкий тяговый орган с лебедкой, горловина камеры запуска снабжена отводным патрубком и установленным в нем и частично в горловине съемным кронштейном, имеющим направляющие ролики и упор, являющийся частью кронштейна, расположенной в горловине, с отверстием для протягивания гибкого тягового органа, связанного с механизмом зацепления при запасовке поточных снарядов. При этом механизм зацепления выполнен в виде двух коаксиальных цилиндров, внутренний из которых соединен с гибким тяговым органом и выполнен с торцевым упором и проточками, в которых установлены подпружиненные штоки с возможностью взаимодействия с наружным цилиндром через кольцевую проточку, выполненную на внутренней поверхности наружного цилиндра или с головкой штыря поточного снаряда, входящей в осевое отверстие внутреннего цилиндра.
1.2 Известно устройство для запасовки в трубопровод и извлечения из него снарядов №1
Известно запасовочное устройство камер запуска (Патент RU №2103597, Кл. F17D 3/08 от 28.05.1997 г.), состоящее из тягового средства (лебедки или др.), тягового запасовочного троса, складной штанги и штуцера с фланцем под хомутовый затвор, установленного параллельно или перпендикулярно оси камеры и расположенного на патрубке камеры, соединенным с линейной частью трубопровода. В штуцере установлен съемный элемент в искробезопасном исполнении, снабженный блоком под запасовочный трос.
Недостатком данных устройств является то, что использование трособлочных систем неудобно с точки зрения подсоединения троса к диагностическому средству внутри камеры приема и отсоединения от него внутри камеры запуска после запасовки, к тому же тяговые тросы часто выходят из строя вследствие истирания, увеличение требуемого усилия запасовки приводит к увеличению поперечного сечения троса (и, соответственно, к увеличению диаметра шкива), что снижает гибкость троса и ухудшает условия ручного труда с ним.
1.3 Известно устройство для запасовки в трубопровод и извлечения из него снарядов №1
В качестве наиболее близкого аналога выбрано устройство для запуска очистных элементов и разделителей в трубопровод (АС SU №1158257, Кл. В08В 9/043 от 30.06.1983 г.), содержащее камеры запуска и приема с роликовым путем, раму с роликовым путем, выдвижным лотком, тележку с толкателем для запасовки очистных элементов и разделителей, гибкий тяговый орган с ручной лебедкой. Устройство снабжено дополнительным гибким тяговым органом, один конец которого закреплен на толкателе, а другой выполнен в виде петли, лоток снабжен поворотным рычагом, тележка имеет переставную вилку, а гибкий тяговый орган снабжен механизмом зацепления с выдвижным лотком.
Недостатком устройства является то, что перемещение очистного элемента или разделителя в камеру запуска осуществляется толкателем, воздействующим непосредственно на торец его хвостовой части, что особенно усложняет операцию запасовки гибких и длинномерных элементов, состоящих из нескольких, шарнирно сочлененных секций сложной конструкции и разной длины. Отсутствует необходимая фиксация как очистных элементов и разделителей, так и лотка внутри камеры перед запуском. Ролики, установленные внутри камер, не выполняют должным образом свои функции в условиях повышенной загрязненности нижней части камер, осложняют процесс очистки самих камер.
1.4 Мобильной установки
Задачей настоящего изобретения является создание запасовочного устройства с улучшенными эксплуатационными характеристиками и расширенными технологическими возможностями, не требующего применения стационарных кран-балок, строительства бетонных площадок, для использования его на камерах различных типов и диаметров, в том числе временных, устанавливаемых на различных переходах, при запуске и извлечении снарядов различных конструкций и назначения, с широким диапазоном их размеров, как по диаметру, так и по длине; уменьшение необходимого монтажного расстояния между камерами запуска и приема при их соосной установке на одной перекачивающей станции.
В результате решения данной задачи появляется возможность получения технических результатов, состоящих в том, что описываемое устройство позволяет ускоренно и безопасно выполнять операции запуска и приема снарядов различных конструкций и размеров в условиях камер с различными внутренними диаметрами и высотами горизонтальной оси, исключает возможность застопоривания снарядов при запуске, перекосов и заклинивания снарядов и лотка внутри камер при операциях запуска и извлечения, обеспечивает свободное перемещение лотка со снарядом внутри камер в условиях их повышенной загрязненности, позволяет выполнить качественную центровку лотка относительно оси камеры перед запасовкой, в большой степени снижает долю ручного труда, отпадает необходимость в стационарных кран-балках и бетонных площадках, охране оборудования от несанкционированного доступа и хищения, уменьшается необходимое
монтажное расстояние между камерами запуска и приема при их соосной установке на одной перекачивающей станции.
1.5 Устройство мобильной установки
Указанная совокупность результатов достигается тем, что в описываемом устройстве, включающем раму с направляющими, выдвижной лоток, толкатель, установленный на подвижной тележке, согласно изобретению рама выполнена двухуровневой, нижний уровень рамы шарнирно крепится к камере запуска или приема и представляет собой конструкцию из металлопроката, по углам которой установлены четыре вертикальных домкрата, имеющие как механизированный, так и ручной приводы, для установки и центровки лотка со снарядом относительно камеры по вертикали и для опоры устройства в целом на основание (насыпной или естественный грунт, бетонная площадка и т.д.). На нижнем уровне установлен горизонтальный домкрат перемещения (поворота) верхнего уровня рамы относительно нижнего, имеющий как механизированный, так и ручной приводы, для центровки лотка со снарядом в плане (по горизонтали). Верхний уровень рамы также представляет собой конструкцию из металлопроката, которая опирается на нижний уровень со стороны камеры вертикальной осью через подпятник, а с противоположной стороны - системой несущих колес. На верхнем уровне рамы расположены стационарные направляющие для закатывания-выкатывания лотка со снарядом. Для работы с лотком, выполненным для трубопровода с другим условным проходом, на эти направляющие разъемно (например, с помощью винтов с потайной головкой) крепятся сменные направляющие того же рабочего профиля, что и стационарные. На верхнем уровне рамы также расположены направляющие для реверсивного движения тележки толкателя. Последние имеют конструкцию, препятствующую самоопрокидыванию тележки толкателя. Предложенная конструкция рамы позволяет осуществлять установку и качественную центровку лотка со снарядом относительно оси камеры. Для ускорения центровки и контроля соосности лотка и камеры устройство комплектуется оптическим приспособлением (например, на основе автоколлиматора). Для строповки устройства предусмотрены ушки, позволяющие установить его на место стыковки с камерой при помощи передвижного крана.
В отличие от рамы и толкателя, которые являются постоянными составными частями описываемого устройства, лоток выполняется индивидуально для каждого условного прохода трубопровода. Но, отличаясь исполнительными размерами, при любых диаметрах условного прохода трубопровода лоток состоит из трех частей, при этом длина лотка меньше длины внутренней полости камеры при закрытой крышке камеры на величину осевого уплотнительного элемента, а длина снаряда может быть больше.
Центральная часть лотка - это цилиндрическая полуобечайка с открытой верхней частью, внутренний диаметр которой несколько больше наружного диаметра снаряда (для возможности его свободной укладки на лоток). На наружной поверхности обечайки установлены несколько, по меньшей мере, два рядов колес для передвижения лотка со снарядом как по направляющим верхнего уровня рамы, так и по внутренней поверхности камеры. Колеса устанавливаются симметрично относительно вертикальной оси камеры, при этом обязательные два ряда - с небольшим смещением от горизонтали (порядка 10°-30°), что обеспечивает свободное перемещение лотка со снарядом внутри камер в условиях повышенной загрязненности их донной части. Колеса имеют радиус поверхности качения, равный внутреннему радиусу камеры, и наряду с радиальными подшипниками снабжены упорными подшипниками в соответствии со схемой нагружения.
Передняя часть лотка, обращенная к камере, предназначена для так называемой «передней» запасовки снарядов, конструкция которых не позволяет прикладывать усилие запасовки к их заднему торцу. Она моделирует начало трубопровода и представляет собой обечайку, наружная поверхность которой повторяет внутреннюю поверхность конического перехода камеры, а внутренняя выполнена цилиндрической с диаметром, равным внутреннему диаметру трубопровода и с эксцентрическим переходом для облегчения наживления снаряда в переднюю часть лотка. Наживление снаряда в переднюю часть лотка производится с помощью, например, талрепа с зацепами (крюки, карабины, ушки, штыри и т.п.) на концах. Один конец талрепа соединен с передним ушком снаряда, а другой - с любой неподвижной конструкцией, способной противостоять усилию наживления снаряда. Это может быть ушко на камере, на нижнем уровне рамы, на элементе фундамента и т.п. Зазор между наружной поверхностью передней части лотка и внутренней поверхностью камеры герметизирован мягким эластичным и стойким уплотнительным элементом, например, кольцевым шнуром, манжетой, нанесением покрытия и т.п. Соединение передней части лотка с центральной выполнено разъемным, например, с помощью приварных ребер и болтовых соединений. При запасовке снарядов, конструкция которых не требует «передней» запасовки и в условиях существующих камер с внутренними конструкциями (роликами, упорами и т.д.), передняя часть лотка может быть снята.
Задняя часть лотка представляет собой выдвижное по ползунам, относительно центральной части лотка, плоское днище. По периметру днища (в местах стыковки с центральной частью лотка) установлены ползуны, например прямоугольного сечения, покрытые материалом и (или) смазкой, обеспечивающими приемлемые триботехнические свойства подвижного соединения (износостойкость, показатели трения и т.д.). В свою очередь на наружной поверхности центральной части лотка установлены направляющие, например, П-образного сечения, внутри которых и размещаются ползуны. Для создания опоры в процессе движения днища оно имеет колесную пару, перемещающуюся по направляющим верхнего уровня рамы. Длина хода днища относительно центральной части лотка ограничена фиксаторами, установленными на ползунах. Колесная пара днища имеет устройство фиксации относительно верхнего уровня рамы. Предусмотрено жесткое соединение задней части лотка с центральной частью, которое выполнено разъемным, например болтовым. На днище выполнены окна для прохода продукта (нефти, газа, воды и т.п.) к воспринимающей осевое давление поверхности снаряда. На днище также установлены замок, препятствующий провороту лотка со снарядом (или без него) вокруг своей оси внутри камеры при закрытой крышке, и упругие элементы, фиксирующие лоток со снарядом (или без него) внутри камеры в осевом направлении при закрытой крышке. Для возможности передвижения сравнительно коротких (меньше длины лотка) снарядов по лотку к днищу, со стороны центральной части лотка, крепится отъемная силовая пята с узлом зацепления (состоящего, например, из двух задвижек). В центре днища выполнен вырез для обеспечения прохода элементов конструкции толкателя (шток, шарнир, защитный гофр), а в силовой пяте - гнездо для быстроразъемного крепления выдвижного штока толкателя.
Толкатель представляет собой механизм возвратно-поступательного линейного перемещения любого известного типа с рабочим органом в виде выдвижного штока с зацепом, например, на основе винтовой или шариково-винтовой передачи (в зависимости от требуемого усилия запасовки) с редуктором. Возможно применение зубчатой передачи рейка-шестерня с редуктором. В обоих случаях редуктор выполнен с двумя входными концами вала, на один из которых устанавливается приводной двигатель любого принципа действия (электродвигатель, гидромотор, пневмодвигатель и т.п.), исходя из характеристик среды эксплуатации устройства (нейтральная среда, пожаровзрывоопасная среда и т.д.), а на второй - штурвал ручного привода (при необходимости - с промежуточным редуктором). Возможно применение гидравлических или пневматических, обычных или телескопических, цилиндров двустороннего действия. Толкатель жестко закреплен на тележке, а его выдвижной шток шарнирно закреплен через силовую пяту на задней части лотка. Выдвижной шток также может крепиться к силовой пяте через переходник, позволяющий производить его отсоединение (в камере запуска) или присоединение (в камере приема) обслуживающим персоналом снаружи камеры (без проникновения внутрь ее) с помощью подручных средств (монтировка, ключ и т.п.) при нахождении лотка в камере. Для этого на переходнике со стороны крепления штока толкателя выполняется либо отверстие под монтировку, либо место под ключ (шестигранник, квадрат, лыски и т.п.). Тележка имеет две колесные пары и устройство фиксации относительно верхнего уровня рамы.
Устройство комплектуется защитным кожухом (тентом), пультом управления, станцией (электрической, гидравлической, пневматической) привода вертикальных и горизонтального домкратов и толкателя и, для ускорения центровки и контроля соосности лотка и камеры, оптическим приспособлением, например, на основе автоколлиматора.
