Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для сборки или разборки фланцевых соединений

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам, предназначенным для сборки и разборки фланцевых резьбовых соединений, служащих для крепления крышек сосудов высокого давления, преимущественно ядерных реакторов. Возможно применение для сборки и разборки фланцевых соединений сосудов высокого давления, преимущественно крупногабаритных.

Известно устройство для сборки и разборки групп крупных резьбовых узлов фланцевых соединений, содержащее монтажное кольцо, установленное в роликовых опорах на кольцевом рельсе. На монтажном кольце крепятся стягивающие узлы, состоящие из корпусов, крышек и гидродомкратов, вспомогательных тяг с гайками, кулачковых муфт с приводами. На монтажном кольце крепятся также узлы навинчивания и отвинчивания основных гаек, содержащие магазины гаек и гайковерты, включающие шпиндели, размещенные внутри телескопически сочлененных гильз. Шпиндели имеют приводы их вращения, а гильзы имеют приводы их осевого перемещения. На торцах шпинделей размещены шариковые замки-захваты основных гаек (см., например, авт. св. СССР №1618626, МПК В25В 29/02, заявлено 19.08.1988, опубл. 07.01.1991).

Недостатком устройства по авт. св. СССР №1618626 является то, что вытяжка шпилек производится не всех одновременно, а группами, что значительно увеличивает продолжительность процесса сборки основного разъема сосуда высокого давления, так как при вытяжке групп шпилек, из-за неравномерности задавливания прокладки, установленной во фланцевом соединении, требуемой величины вытяжки шпильки не удается добиться с первого раза, и требуется несколько циклов вытяжки и доворачивания гайки для каждой шпильки. Кроме того, в данном устройстве не проводится постоянный контроль величин вытяжки всех шпилек, что может привести к избыточному нагружению отдельных шпилек при вытяжке, а также не позволяет оперативно определить шпильки, остаточная вытяжка которых находится вне установленных пределов.

Известно устройство для вытяжки шпилек, содержащее опорный механизм с гидравлическим силовым механизмом и механизм довертывания гаек. Опорный механизм выполнен в виде силового и опорного колец. Силовой механизм взаимодействует с резьбовыми тягами, установленными на шпильках, и выполнен в виде многоступенчатых гидроцилиндров. Последние расположены по периметру опорного кольца. Поршни гидроцилиндров имеют отверстия под резьбовые тяги и торцами упираются один в другой. Опорное кольцо выполнено с пазами по торцам для установки ключей для довертывания гаек. Устройство может быть снабжено блоком управления гидроцилиндрами (см., например, патент России №2458782, МПК В25В 29/02, заявлен 24.03.2011, опубл. 20.08.2012).

Недостатком устройства по патенту России №2458782 является сложность и, следовательно, дороговизна конструкции, поскольку для создания большого усилия вытяжки шпилек требуется изготовление многоступенчатых гидроцилиндров, рассчитанных на высокое давление. Кроме того, в условиях, когда требуется увеличение усилия вытяжки шпилек и уменьшение расстояния между ними, то создание устройства по патенту РФ №2458782 становится практически невозможным, что делает невозможным одновременную вытяжку всех шпилек фланцевого соединения.

Технический результат предлагаемого устройства заключается в возможности одновременной вытяжки всех шпилек фланцевого соединения, а также упрощении и удешевлении конструкции, за счет применения одноступенчатого гидроцилиндра меньшего диаметра. Также в связи с уменьшением давления рабочей жидкости снижаются требования к прочности, обработке поверхностей и уплотнениям гидроцилиндра.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для сборки или разборки фланцевых соединений, включающих шпильки и гайки, содержащем установленные на основании устройства для вытяжки шпилек с гидроцилиндрами и тягами с гайками, каждое устройство для вытяжки шпилек выполнено в виде расположенного перпендикулярно вытягиваемой шпильке гидроцилиндра, корпус и поршень которого через вилки и оси связаны с парами рычагов, опертых на две опорные площадки с осями, при этом одна из опорных площадок выполнена взаимодействующей через основание с одним из фланцев, а вторая - с гайкой, установленной на тяге.

Техническая сущность и принцип действия предложенного устройства поясняются чертежом, на котором:

Фиг. 1 - устройство для сборки или разборки фланцевых соединений,

Фиг. 2 - вид А фиг. 1,

Фиг. 3 - сечение Б-Б фиг. 2,

Фиг. 4 - вид А фиг. 1 (вариант выполнения 1),

Фиг. 5 - сечение Б-Б фиг. 2 (вариант выполнения 1),

Фиг. 6 - вид А фиг. 1 (вариант выполнения 2).

Предлагаемое устройство для сборки или разборки фланцевых соединений сосудов высокого давления, имеющих шпильки 1, подлежащие вытяжке, и гайки 2, содержит установленные на основании 3 устройства 4 для вытяжки шпилек, устройства 5 для завинчивания гаек, а также блок 6 управления гидроцилиндрами (не показан). Устройства 4 включают гидроцилиндры 7 и тяги 8. Каждый гидроцилиндр 7 расположен перпендикулярно вытягиваемой шпильке 1 и содержит корпус 9 с поршнем 10. Гидроцилиндр 7 может быть направлен как к оси сосуда высокого давления, так и в противоположную сторону. Корпус 9 связан с помощью вилки 11 и оси 12 с парой рычагов 13, которые, в свою очередь, через оси 14 передают усилия на опорные площадки 15. Каждый поршень 10 через шток 16, вилку 17, ось 18, пару рычагов 19 и оси 14 передают усилия на опорные площадки 15. В оси 12 выполнено отверстие для прохода штока 16. Одна из опорных площадок 15, принадлежащих одному устройству для вытяжки шпилек, взаимодействует через основание 3 с одним из фланцев, а вторая с гайкой 20, установленной на тяге 8. В опорных площадках 15 выполнены отверстия, через которые проходят тяги 8, сверху на тягу 8 установлены гайка 20 и сферическая шайба 21. В каждой тяге 8 установлен датчик перемещения 22, контролирующий величину вытяжки вытягиваемой шпильки 1.

Отвинчивание и завинчивание гаек фланцевого соединения сосуда высокого давления осуществляется устройством 5 для завинчивания гаек с помощью электрического (или ручного) привода 23, через шестерни 24 и ключи 25, установленные в основании 3. В верхней части ключей 25 находится зубчатый венец 26, на который передается вращение с шестерни 24, а на нижнем торце ключа 25 имеются зубья 27, входящие в пазы гайки 2 уплотняемого разъема. Привод 23 оборудован датчиком, контролирующим угол поворота вала привода, что позволяет управлять числом оборотов, сделанных ключом 25, а следовательно, и числом оборотов гайки 2 фланцевого соединения.

Блок управления гидроцилиндрами (не показан) осуществляет распределение рабочей жидкости при ее подаче в гидроцилиндры. Блок управления имеет возможность создавать давление как во всех гидроцилиндрах одновременно, так и в группах гидроцилиндров в любых комбинациях.

Вариант выполнения 1

Исполнение по Фиг. 4 и 5 отличается тем, что вместо оси 12 с отверстием для прохождения штока 16 соединение рычагов 13 осуществляется двумя осями 27, что также обеспечивает возможность прохождения штока 16.

Вариант выполнения 2

Исполнение по Фиг. 6 отличается тем, что ось 12 выполнена без отверстия для прохождения штока 16, а в штоке 16 выполнен паз, через который проходит ось 12.

Предлагаемое устройство при отвинчивании гаек 2 работает следующим образом:

- устройство для сборки или разборки фланцевых соединений устанавливается краном при помощи траверсы на фланец сосуда высокого давления. При этом рабочие поверхности ключей совмещаются с гайками фланцевого соединения;

- к устройству подсоединяются кабели системы управления, трубопроводы, подводящие и отводящие рабочую жидкость;

- тяги 8 наворачиваются на хвостовики шпилек 1;

- гайки 20 наворачиваются на тяги 8 до упора в опорные площадки 15;

- в рабочих полостях гидроцилиндров 7 создается давление, происходит вытяжка шпилек 1 фланцевого соединения. Контроль величины вытяжки шпильки производится по датчикам перемещения 22, при достижении необходимой величины вытяжки шпильками 1 соответствующие гидроцилиндры 7 отсекаются блоком управления и вытяжка этих шпилек прекращается;

- после того, как необходимая вытяжка достигается на всех шпильках, включаются приводы 23, и гайки 2 фланцевого соединения отворачиваются на оборота;

- давление в гидроцилиндрах 7 сбрасывается;

- тяги 8 отворачиваются с хвостовиков шпилек 1, а гайки 2 приводом 23 отворачиваются со шпилек 1;

- кабели системы управления и трубопроводы отсоединяются, устройство демонтируется с сосуда.

Работа устройства при завинчивании гаек 2 производится следующим образом:

- устройство для сборки и разборки резьбовых узлов фланцевого соединения устанавливается краном при помощи траверсы на фланец сосуда высокого давления. На шпильки 1 фланцевого соединения предварительно установлены шайбы и навинчены гайки 2. При этом рабочие поверхности ключей 25 совмещаются с гайками 2 фланцевого соединения;

- к устройству подсоединяются кабели системы управления, трубопроводы, подводящие и отводящие рабочую жидкость;

- гайки фланцевого соединения 2 приводом 23 наворачиваются на шпильки 1 до упора;

- тяги 8 наворачиваются на хвостовики шпилек 1;

- гайки 20 наворачиваются на тяги 8 до упора в опорные площадки 15;

- в рабочих полостях гидроцилиндров 7 создается давление, происходит вытяжка шпилек 1 фланцевого соединения. Контроль величины вытяжки шпильки 1 производится по датчикам перемещения 22, при достижении необходимой величины вытяжки шпилек 1 подача давления в соответствующие гидроцилиндры 7 прекращается блоком управления и вытяжка этих шпилек прекращается;

- после того, как необходимая вытяжка достигается на всех шпильках 1, включаются приводы 23, и гайки фланцевого соединения доворачиваются на необходимую для достижения требуемой остаточной вытяжки величину;

- давление в гидроцилиндрах 7 сбрасывается;

- производится контроль величины остаточной вытяжки, в случае необходимости производится повторная вытяжка шпилек 1 и поворот гаек 2 фланцевого соединения;

- тяги 8 отворачиваются с хвостовиков шпилек 1;

- кабели системы управления и трубопроводы отсоединяются, устройство демонтируется с сосуда.

Работа устройства по вариантам исполнения 1 и 2 происходит аналогичным образом.

Конструкция устройства для вытяжки шпилек в виде расположенных перпендикулярно вытягиваемым шпилькам гидроцилиндрам, корпус и поршень которого передают усилие вытяжки через систему рычагов, дает возможность упростить конструкцию гидроцилиндров, сделав их одноступенчатыми, и, следовательно, менее габаритными и более дешевыми. Меньший габарит устройства по окружности позволяет установить такие устройства на каждую шпильку, что позволяет вытягивать все шпильки одновременно.