Способ и устройство для врезки в трубопровод, снабженный седловидной насадкой для ответвления
Изобретение относится к устройствам для врезки в трубопровод со средой и применяется для выполнения отверстия в трубопроводе, снабженном ответвляющей седловидной насадкой, имеющей ствол с внутренней резьбой. Устройство содержит полый цилиндрический корпус с резьбой, торцевую трубчатую пилу, проход для среды, встроенный клапан. Устройство предназначено для вырезания отверстия в трубопроводе путем ввинчивания корпуса в ствол с внутренней резьбой, а также для перекрывания утечек из седловидной насадки благодаря встроенному клапану. Технический результат: расширение арсенала технических средств. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 20 ил.
Изобретение относится к области техники, связанной с конструированием и эксплуатацией систем, предназначенных для перемещения различных сред, в частности газа.
Изобретение относится, в частности, к устройству для выполнения отверстий в трубопроводе для среды, снабженном ответвляющей седловидной насадкой, содержащей ствол с внутренней резьбой.
Использование и установка газораспределительных трубопроводов требует использования специальных приспособлений, таких как седловидные ответвительные насадки, называемые также «ответвительным соединением», обеспечивающим соединение трубопровода малого диаметра с основным трубопроводом.
Эти седловидные насадки, или «ответвительные соединения», позволяют выполнить, с одной стороны, герметичное соединение трубопровода меньшего диаметра с основным трубопроводом и, с другой стороны, отверстия в основном трубопроводе для обеспечения подачи газа в трубопровод меньшего диаметра.
В настоящее время газопроводы выполняются, в основном, из полиэтилена и могут быть соединены термосваркой. В то же время они должны быть снабжены клапаном для автоматического разъединения, чувствительным к разности давлений, для исключения любой нежелательной утечки газа в случае аварийного прорыва трубопровода малого диаметра за седловидной ответвительной насадкой.
Устройство упомянутого выше типа описано в патенте США №3692044.
Известное устройство, имеющее сложную геометрию, значительные габариты и относительно высокую стоимость, не способно одновременно обеспечить вертикальную врезку и вертикальный выходной ствол.
Задачей настоящего изобретения является разработка устройства для врезки, свободного от вышеуказанных недостатков и позволяющего обеспечить трубопровод клапаном для автоматического разъединения.
Поставленная задача решается посредством создания устройства для врезки, предназначенного для прорезания трубопровода со средой, оборудованного ответвляющей седловидной насадкой со стволом, имеющим внутреннюю резьбу, причем устройство содержит полый цилиндрический корпус, имеющий свободный внутренний объем, ось, первый открытый торец, посредством которого корпус приводится во вращение вокруг оси, второй торец, противоположный первому, и внешнюю резьбовую поверхность, по которой корпус может быть ввинчен в ствол и вывинчен из него; вырезающее средство, размещенное, по меньшей мере, до врезки на втором торце корпуса и предназначенное для прорезания трубопровода по направлению ствола седловидной насадки за счет ввинчивания корпуса; проход для среды, образованный между вырезающим средством и первым торцом цилиндрического корпуса и, по меньшей мере, после врезки сообщающийся с внутренним объемом трубопровода после выполнения отверстия в последнем; и клапан, выполненный чувствительным к перепаду давлений и с возможностью избирательного герметичного перекрывания внутреннего объема цилиндрического корпуса; при этом ствол с внутренней резьбой имеет со стороны, противоположной трубопроводу, кольцевую внутреннюю реборду, образующую упор для первого торца цилиндрического корпуса, а на цилиндрическом корпусе между внутренней ребордой и первым торцом цилиндрического корпуса размещена по меньшей мере одна кольцевая прокладка, которая предназначена для герметичного перекрывания ствола седловидной насадки и которая аксиально сжата при вывинченном положении цилиндрического корпуса внутри ствола с внутренней резьбой.
Предпочтительно, как до врезки, так и после врезки вырезающее средство образовано на фронтальном конце второго торца цилиндрического корпуса, проход среды содержит, по меньшей мере, одно боковое отверстие, пересекающее цилиндрический корпус и размещенное между первым и вторым торцами этого корпуса, клапан установлен в свободном объеме цилиндрического корпуса между проходом и первым торцом корпуса.
Предпочтительно, боковое отверстие размещено ближе ко второму торцу цилиндрического корпуса, чем к первому торцу.
Предпочтительно, устройство содержит средства с прямым и обратным ходом и средства эластичного воздействия, при этом средства с прямым и обратным ходом обеспечивают жесткую связь вырезающего средства, по меньшей мере, при вращении второго торца цилиндрического корпуса до врезки, и освобождают вырезающее средство, по меньшей мере, при перемещении, от второго торца цилиндрического корпуса после врезки, при этом проход для среды образован после врезки между вторым торцом цилиндрического корпуса и вырезающим средством, при этом вырезающее средство образует затвор, а второй торец - седло клапана, а средства эластичного воздействия относятся к клапану и воздействуют на вырезающее средство в направлении удаления от второго торца цилиндрического корпуса.
Предпочтительно, средства с прямым и обратным ходом содержат, по меньшей мере, пару дополнительных рельефов, при этом каждая пара содержит первый и второй рельефы, один из которых относится к цилиндрическому корпусу, а второй - к вырезающему средству.
Предпочтительно, дополнительные рельефы содержат взаимопроникающие выпукло-вогнутые рельефы.
Предпочтительно, средства с прямым и обратным ходом содержат байонетную связь, действующую в направлении блокирования при ввинчивании цилиндрического корпуса в ствол.
Предпочтительно, ствол с внутренней резьбой со стороны трубопровода имеет опорную поверхность, диаметр которой превышает диаметр вырезающего средства.
Предпочтительно, вырезающее средство образовано торцевой трубчатой пилой.
Поставленная задача также решается посредством создания способа врезки в трубопровод со средой под давлением с использованием вышеописанного устройства, при котором размещают ответвляющую седловидную насадку на трубопроводе; ввинчивают цилиндрический корпус в ствол с внутренней резьбой до тех пор, пока вырезающее средство не вырежет отверстие в трубопроводе; и вывинчивают цилиндрический корпус из ствола с внутренней резьбой до тех пор, пока вырезающее средство не будет убрано и не освободит вырез в трубопроводе.
Далее изобретение будет пояснено более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 - вид сбоку устройства в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения;
Фиг.2 - вид в продольном разрезе устройства, изображенного на фиг.1;
Фиг.3 - вид сбоку устройства в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения;
Фиг.4 - вид в продольном разрезе устройства, изображенного на фиг.3;
Фиг.5-7 - виды сбоку различных вариантов устройства в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения после просверливания трубопровода;
Фиг.8 - вид сверху первого торца устройства, изображенного на фиг.1;
Фиг.9 - вид сверху первого торца устройства, изображенного на фиг.3;
Фиг.10 - вид в продольном разрезе трубопровода для среды, оборудованного отводной седловидной насадкой, в стволе которой размещено устройство в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения, представленное в начальной фазе ввинчивания в ствол;
Фиг.11 - вид в разрезе, аналогичный показанному на Фиг.10, на котором устройство представлено в процессе ввинчивания и прорезания трубопровода;
Фиг.12 - вид в разрезе, аналогичный показанному на Фиг.10, на котором устройство представлено в конце ввинчивания в ствол после врезки в трубопровод;
Фиг.13 - вид в разрезе, аналогичный показанному на Фиг.10, на котором устройство представлено в процессе вывинчивания из ствола после выполнения отверстия в трубопроводе;
Фиг.14 - вид в разрезе, аналогичный показанному на Фиг.10, на котором устройство представлено в заключительном положении, в конце вывинчивания из ствола после выполнения отверстия в трубопроводе;
Фиг.15 - вид в продольном разрезе трубопровода для среды, оборудованного ответвляющей седловидной насадкой, в стволе которой размещено устройство в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения и представлено в начале фазы ввинчивания в ствол;
Фиг.16 - вид в разрезе, аналогичный показанному на Фиг.15, на котором устройство представлено в процессе ввинчивания в ствол и прорезания трубопровода;
Фиг.17 - вид в разрезе, аналогичный показанному на Фиг.15, на котором устройство представлено в конце ввинчивания в ствол после выполнения отверстия в трубопроводе;
Фиг.18 - вид в разрезе, аналогичный показанному на Фиг.15, на котором устройство представлено в процессе вывинчивания из ствола после выполнения отверстия в трубопроводе;
Фиг.19 - вид в разрезе, аналогичный показанному на Фиг.15, на котором устройство представлено в окончательной позиции после вывинчивания из ствола и после выполнения отверстия в трубопроводе; и
Фиг.20 - вариант осуществления устройства по изобретению, в котором оптимизирована герметичность.
Как отмечалось ранее, изобретение относится к устройству (Фиг.10 и 15) для выполнения отверстий, способному прорезать трубопровод 1 для среды, выполненный, например, из полиэтилена и оборудованный ответвляющей седловидной насадкой 2, имеющей ствол 21 с внутренней резьбой.
В соответствии с изобретением устройство имеет полый цилиндрический корпус 3 с осью X, вырезающее средство, например, торцевую трубчатую пилу 4, проход 5 для среды и клапан 6.
Держатель 34, размещенный в свободном внутреннем пространстве 30 цилиндрического корпуса 3 и выполненный, например, в виде крестовины, поддерживает при перемещении ось 64 клапана 6.
Цилиндрический корпус 3 открыт, по меньшей мере, с одного из своих торцов, этот торец 31 имеет соответствующий приводной рельеф, позволяющий приводить во вращение цилиндрический корпус 3 вокруг своей оси X.
Другой торец 32 цилиндрического корпуса 3 предназначен для введения в ствол 21, имеющий внутреннюю резьбу, ответвляющей седловидной насадки 2, за исключением варианта осуществления, изображенного на Фиг.20, в котором цилиндрический корпус 3 вводится в ствол 21, имеющий внутреннюю резьбу, своим торцом 31 перед установкой на место ответвляющей седловидной насадки 2 на трубопровод 1.
Цилиндрический корпус 3 имеет резьбу на своей наружной поверхности, таким образом при необходимости он может быть ввинчен в ствол 21 ответвляющей седловидной насадки 2 путем вращения за торец 31.
Торцевая трубчатая пила 4, которая предназначена для выполнения отверстия в трубопроводе 1 в направлении ствола 21 путем вращения корпуса 3, по меньшей мере, временно размещается на торце 32 корпуса 3.
Проход 5 для среды, который сообщается с внутренним объемом трубопровода 1, после выполнения отверстия в трубопроводе, сам по себе является, по меньшей мере, временным и размещен между торцевой зубчатой пилой 4 и торцом 31 цилиндрического корпуса 3.
Наконец, клапан 6 является чувствительным к перепаду давлений и предназначен для герметичного перекрывания при необходимости внутреннего объема 30 цилиндрического корпуса 3.
Клапан обычно содержит затвор 61, седло 62 клапана, средства 63 эластичного воздействия в виде возвратной пружины и ось 64, установленную с возможностью перемещения в держателе 34.
В первом варианте осуществления изобретения, изображенном на фиг.1, 2, 4 и 6-14, торцевая трубчатая пила 4 является, например, непосредственно выполненной на фронтальном крае торца 32 цилиндрического корпуса 3.
Проход 5 для среды образован одним или несколькими боковыми отверстиями 50, проходящими через цилиндрический корпус 3 и размещенными между торцами 31 и 32 этого корпуса 3 обычно дальше от торца 32 последнего, чем от приводного торца 31.
Клапан 6 установлен в свободном объеме 30 цилиндрического корпуса 3 между проходом 5 для среды и приводным концом 31 корпуса 3.
Во втором варианте осуществления изобретения, изображенном на фиг.3, 4, 5-7 и 8-19, устройство может быть выполнено, по меньшей мере, в двух различных конфигурациях (см., например, Фиг.15-19) и дополнительно содержать соединительные средства 7 с прямым и обратным ходом и средства 63 эластичного воздействия.
Соединительные средства 7 с прямым и обратным ходом обеспечивают жесткую связь торцевой трубчатой пилы 4, по меньшей мере, в процессе вращения с торцом 32 цилиндрического корпуса 3 до осуществления врезки, изображенной на Фиг.15, 16 и 17, и освобождают торцевую трубчатую пилу 4 от этого торца 32, по меньшей мере, при перемещении после врезки, как показано на фиг.3, 4, 18 и 19.
После осуществления врезки проход 5 для среды также образован между торцом 32 цилиндрического корпуса 3 и торцевой трубчатой пилой 4, при этом один из этих торцов и эта торцевая трубчатая пила образуют затвор 61 клапана 6, а другой торец образует седло 62 клапана 6.
Средства 63 эластичного воздействия, образованные, например, спиральной пружиной, хотя и относясь к клапану 6, имеют функции воздействия на торцевую трубчатую пилу 4 в направлении ее отвода от торца 32 цилиндрического корпуса 3 и обеспечения, таким образом, прохода 5 среды, по меньшей мере, при отсутствии перепада давлений, способного закрыть клапан 6.
Как показано, в частности, на фиг.5-7, соединительные средства 7 с прямым и обратным ходом обычно содержат одну или множество пар дополнительных рельефов 71 и 72.
Один из рельефов, например, 71, каждой пары относится к цилиндрическому корпусу 3, в то время как другой рельеф, 72, относится к торцевой трубчатой пиле 4.
Рельеф 71 может быть образован выступом, а рельеф 72 угловой выемкой (фиг.5 и 6), при этом средства связи образуют, таким образом, одну или множество байонетных связей.
В данном случае эта связь должна действовать в направлении блокирования за счет ввинчивания цилиндрического корпуса 3 в ствол 21, и в направлении освобождения - за счет вывинчивания цилиндрического корпуса 3 из ствола 21.
Как изображено на фиг.3, 4 и 7, дополнительные рельефы 71 и 72 могут также содержать взаимопроникающие выпукло-вогнутые фронтальные рельефы.
Одна или несколько кольцевых герметизирующих прокладок, таких как 330 и 331, предусмотрены, например, на цилиндрическом корпусе 3 для того, чтобы герметично перекрыть ствол 21 седловидной насадки 2.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения, изображенном на фиг.20, ствол 21 с внутренней резьбой имеет со стороны, противоположной трубопроводу 1, внутреннюю кольцевую реборду 210, образующую упор для первого торца 31 цилиндрического корпуса, что позволяет расположить кольцевую прокладку 331 между этой внутренней ребордой 210 и первым торцом 31 цилиндрического корпуса.
Эта кольцевая прокладка 331 может быть, например, размещена в периферийной канавке фронтального контура цилиндрического корпуса 3, но может быть также размещена во внутренней канавке, выполненной в реборде 210 ствола 21.
Благодаря такому расположению кольцевая прокладка 331 может быть эффективно аксиально сжата посредством вывинчивания цилиндрического корпуса 3 по внутренней резьбовой части ствола 21 без риска повреждения внутренней резьбы ствола 21 вследствие истирания внутренней резьбы ствола 21 и испытывает лишь среднее напряжение сдвига для достижения положения герметичности.
Ствол 21 (Фиг.10-19) с внутренней резьбой имеет со стороны трубопровода 1 опорную поверхность 20 диаметром, превышающим диаметр торцевой трубчатой пилы 4.
Использование устройства в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения изображено на Фиг.10-14.
Это устройство вначале вводится в ствол 21 с внутренней резьбой.
Независимо от варианта осуществления, введение устройства в ствол может быть выполнено перед монтажом седловидной насадки 2 на трубопроводе, но может быть выполнено и после монтажа, за исключением варианта осуществления с Фиг.20.
Как только винтовая резьба внешней резьбовой поверхности 33 корпуса 3 входит в зацепление с внутренней резьбой ствола 21, а седловидная насадка размещена по месту на трубопроводе 1, к корпусу 3 (Фиг.10) прикладывают движение вращения для ввинчивания устройства в ствол 21 с помощью соответствующего инструмента, вводимого в торец 31 корпуса 3 и взаимодействующего с рельефами 36.
Войдя в контакт с трубопроводом 1 (фиг.11), торцевая трубчатая пила 4, к которой все еще приложено движение вращения, прорезает стенку этого трубопровода. Вырезанный в этой стенке диск остается в торцевой трубчатой пиле (фиг.12).
Далее устройство вывинчивается в ствола 21 обратным вращением (фиг.13).
Это вывинчивание позволяет устройству выйти из выреза 10, выполненного в стенке трубопровода (фиг.14).
Среда под давлением, проходящая по перфорированному трубопроводу, устремляется сначала в отверстие 50 прохода 5 и при отсутствии противодавления, приложенного к открытому торцу 31 корпуса 3, вызывает закрывание клапана 6, обеспечивая, таким образом, герметичность соединения по отношению к среде, циркулирующей в трубопроводе 1.
Как только ствол 21 соединяется с герметичным оборудованием, наличие противодавления в этом оборудовании позволяет открыть клапан 6 и, таким образом, подсоединить это оборудование к трубопроводу 1.
Использование устройства в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения изображено на Фиг.15-19.
Вариант по Фиг.15 основан на том, что соединительные средства 7 с прямым и обратным ходом образованы байонетной связью.
Это устройство вначале вводится во внутреннюю резьбу ствола 21 таким же образом, что и устройство по первому варианту осуществления.
С помощью соответствующего инструмента, вводимого в торец 31 корпуса 3 и взаимодействующего с рельефами 36, к корпусу 3 прикладывается вращающее воздействие (Фиг.15) для ввинчивания в ствол 21, при этом байонетная связь осуществляется в направлении блокирования.
Войдя в контакт с трубопроводом 1 (фиг.16) торцевая трубчатая пила 4 при продолжении вращения прорезает стенку этого трубопровода.
Диск, выпиленный в этой стенке, остается в торцевой трубчатой пиле (фиг.17).
Затем устройство вывинчивается в стволе 21 обратным направлением вращения (фиг.18). Байонетная связь действует в направлении деблокирования, а торцевая трубчатая пила 4 выходит из торца 32 корпуса 3 под действием пружины 63.
Вывинчивание позволяет устройству выйти из выреза 10, выполненного в стенке (фиг.19).
Среда под давлением, проходящая по перфорированному трубопроводу, устремляется, таким образом, в проход 5, открытый между торцевой трубчатой пилой 4 и торцом 32 корпуса 3.
При отсутствии противодавления, приложенного к открытому торцу 31 корпуса 3, среда под давлением вызывает закрывание клапана 6, обеспечивая, таким образом, герметичность конструкции по отношению к среде, циркулирующей в трубопроводе 1.
Как только ствол 21 будет подключен к герметичному оборудованию, противодавление в оборудовании позволяет открыть клапан 6 и соединить это оборудование с трубопроводом 1.
1. Устройство для врезки, предназначенное для прорезания трубопровода (1) со средой, оборудованного ответвляющей седловидной насадкой (2) со стволом (21), имеющим внутреннюю резьбу, содержащее
полый цилиндрический корпус (3), имеющий свободный внутренний объем (30), ось (X), первый открытый торец (31), посредством которого корпус (3) приводится во вращение вокруг оси (X), второй торец (32), противоположный первому, и внешнюю резьбовую поверхность (33), по которой корпус (3) может быть ввинчен в ствол (21) и вывинчен из него, вырезающее средство (4), размещенное, по меньшей мере, до врезки на втором торце (32) корпуса (3) и предназначенное для прорезания трубопровода (6) по направлению ствола (21) седловидной насадки (2) за счет ввинчивания корпуса (3),
проход (5) для среды, образованный между вырезающим средством (4) и первым торцом (31) цилиндрического корпуса (3) и, по меньшей мере, после врезки сообщающийся с внутренним объемом трубопровода (1) после выполнения отверстия в последнем, и
клапан (6), выполненный чувствительным к перепаду давлений и с возможностью избирательного герметичного перекрывания внутреннего объема (30) цилиндрического корпуса (3),
при этом ствол (21) с внутренней резьбой имеет со стороны, противоположной трубопроводу (1), кольцевую внутреннюю реборду (210), образующую упор для первого торца (31) цилиндрического корпуса, а на цилиндрическом корпусе между внутренней ребордой (210) и первым торцом (31) цилиндрического корпуса размещена по меньшей мере одна кольцевая прокладка (331), которая предназначена для герметичного перекрывания ствола (21) седловидной насадки (2) и которая аксиально сжата при вывинченном положении цилиндрического корпуса (3) внутри ствола (21) с внутренней резьбой.
2. Устройство по п.1, в котором как до врезки, так и после врезки вырезающее средство образовано на фронтальном конце второго торца (32) цилиндрического корпуса (3), проход (5) среды содержит, по меньшей мере, одно боковое отверстие (50), пересекающее цилиндрический корпус и размещенное между первым и вторым торцами (31, 32) этого корпуса (3), клапан (6) установлен в свободном объеме (30) цилиндрического корпуса (3) между проходом (5) и первым торцом (31) корпуса (3).
3. Устройство по п.2, в котором боковое отверстие (50) размещено ближе ко второму торцу (32) цилиндрического корпуса (3), чем к первому торцу (31).
4. Устройство по п.1, которое содержит соединительные средства (7) с прямым и обратным ходом и средства (63) эластичного воздействия, при этом соединительные средства (7) с прямым и обратным ходом обеспечивают жесткую связь вырезающего средства (4), по меньшей мере, при вращении второго торца (32) цилиндрического корпуса (3) до врезки и освобождают вырезающее средство (4), по меньшей мере, при перемещении, от второго торца (32) цилиндрического корпуса (3) после врезки, при этом проход (5) для среды образован после врезки между вторым торцом (32) цилиндрического корпуса (3) и вырезающим средством (4), при этом вырезающее средство (4) образует затвор (61), а второй торец (32) - седло (62) клапана, а средства (63) эластичного воздействия относятся к клапану (6) и воздействуют на вырезающее средство (4) в направлении удаления от второго торца (32) цилиндрического корпуса (3).
5. Устройство по п.4, в котором соединительные средства (7) с прямым и обратным ходом содержат, по меньшей мере, пару дополнительных рельефов (71, 72), при этом каждая пара содержит первый и второй рельефы (71, 72), один из которых относится к цилиндрическому корпусу (3), а второй - к вырезающему средству (4).
6. Устройство по п.5, в котором дополнительные рельефы (71, 72) содержат взаимопроникающие выпукло-вогнутые рельефы.
7. Устройство по п.5, в котором соединительные средства (7) с прямым и обратным ходом содержат байонетную связь, действующую в направлении блокирования при ввинчивании цилиндрического корпуса (3) в ствол (21).
8. Устройство по любому из пп.1-7, в котором ствол (21) с внутренней резьбой со стороны трубопровода (1) имеет опорную поверхность, диаметр которой превышает диаметр вырезающего средства (4).
9. Устройство по любому из пп.1-7, в котором вырезающее средство (4) образовано торцевой трубчатой пилой.
10. Способ врезки в трубопровод (1) со средой под давлением с использованием устройства по любому из пп.1-9, при котором
размещают ответвляющую седловидную насадку (2) на трубопроводе (1); ввинчивают цилиндрический корпус (3) в ствол (21) с внутренней резьбой до тех пор, пока вырезающее средство (4) не вырежет отверстие в трубопроводе (1); и
вывинчивают цилиндрический корпус (3) из ствола (21) с внутренней резьбой до тех пор, пока вырезающее средство (4) не будет убрано и не освободит вырез (10) в трубопроводе (1).
