Результат интеллектуальной деятельности: ЛЮК-КРАН

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для загрузки в трубопровод технологических средств, перекрытия, пропускания и изменения направления потока транспортируемой среды.

Известен люк-лаз трубопровода (см. патент на изобретение RU 2321793, F16L 45/00, F16L 55/18, опубликован 10.04.2008) с поворотной крышкой, установленной на оси, закрепленной параллельно трубопроводу. Поворотная крышка люк-лаза выполнена в виде участка трубопровода, состоящего из двух подвижных труб, установленных телескопически одна в другой. Трубы оснащены уплотнением и фланцами для крепления к трубопроводу. Крышка размещена между фланцами трубопровода, которые снабжены бобышками и связаны траверсами, закрепленными в бобышках параллельно трубопроводу. Между фланцами крышки и трубопровода установлены поворотный кронштейн с глухим и кольцевым дисками для перекрытия и пропускания потока транспортируемой среды.

Люк-лаз обеспечивает загрузку в трубопровод технологических средств, перекрытие и пропускание потока транспортируемой среды.

Однако люк-лазу присущи недостатки:

- центры масс крышки люк-лаза и кронштейна с глухим и кольцевым дисками удалены от оси поворота, что создает момент от сил тяжести, затрудняющий их поворот, и требует грузоподъемных средств для управления устройством на трубопроводах большого диаметра;

- люк-лаз не приспособлен для перекрытия трубопровода при избыточном давлении в трубопроводе;

- люк-лаз не приспособлен для загрузки технологических средств и изменения направления потока транспортируемой среды в местах разветвления трубопровода.

В качестве прототипа принят трехходовой шаровой кран-манипулятор (см. патент на полезную модель RU 152994, F16 K 5/06, G01F 25/00, опубликован 27.06.2015), содержащий корпус, патрубки под соединение с трубопроводом, технологический патрубок с глухой крышкой, запорный элемент, шток и уплотнения. Запорный элемент установлен в корпусе с возможностью поворота от штока и фиксации в рабочих положениях. Шток связан с ручным или механизированным приводом. Запорный элемент выполнен в виде шаровой пробки с глухим отверстием под загрузку контрольного шарового поршня и его передачу в один из патрубков.

В трехходовой шаровом кране-манипуляторе центры масс запорного элемента и штока расположены по существу на оси поворота, что облегчает поворот и исключает применение грузоподъемных средств для управления устройством на трубопроводах большого диаметра. Трехходовой шаровой кран-манипулятор предназначен для загрузки в трубопровод контрольного шарового поршня, и не приспособлен для пропускания и изменения направления потока транспортируемой среды.

Задача, решаемая изобретением, - создание универсального устройства - люк-крана с функциями технологического люка, многоходового и проходного крана, пригодного для мест разветвления трубопровода и его применения взамен люк-лазов и устройств перекрытия, устанавливаемых на ветвях трубопровода.

Технический результат от использования изобретения заключается в сокращении затрат на строительство и эксплуатацию трубопровода.

1-е исполнение люк-крана.

Люк-кран содержит корпус, патрубки под соединение с трубопроводом, технологический патрубок с глухой крышкой, запорный элемент, шток и уплотнения. Запорный элемент установлен в корпусе с возможностью поворота от штока и фиксации в рабочих положениях. Шток связан с ручным или механизированным приводом.

Для решения поставленной задачи предусмотрено следующее:

- запорный элемент выполнен, по меньшей мере, из двух труб для перекрытия и пропускания потока транспортируемой среды;

- патрубки оснащены подвижными муфтами;

- запорный элемент закреплен на штоке с возможностью соединения подвижными муфтами труб запорного элемента с патрубками;

- каждая подвижная муфта связана с корпусом механизмом осевого перемещения;

- уплотнения установлены в подвижных соединениях «муфта-патрубок» и «муфта-труба запорного элемента».

Запорный элемент из труб обеспечивает работу предлагаемого устройства в режимах технологического люка, многоходового и проходного крана.

Подвижные муфты и механизмы их осевого перемещения обеспечивают фиксацию и герметизацию труб запорного элемента.

Механизмы осевого перемещения муфт снижают трудоемкость обслуживания люк-крана.

2-е исполнение люк-крана.

Люк-кран может быть выполнен с герметичным корпусом, в котором подвижные соединения «корпус-муфта» и «корпус-шток» оснащены уплотнениями. Люк-кран этого исполнения обеспечивает перекрытие и пропускание потока транспортируемой среды при избыточном давлении в ветвях трубопровода.

3-е исполнение люк-крана.

Люк-кран может быть выполнен с запорным элементом, в котором, по меньшей мере, одна труба оснащена заглушкой. Люк-кран этого исполнения обеспечивает перекрытие потока транспортируемой среды через поводящую ветвь трубопровода.

Наиболее универсальная и предпочтительная конструкция люк-крана содержит признаки всех трех исполнений.

На фиг. 1 представлен общий вид предпочтительной конструкции люк-крана. На фиг. 2 показан разрез А-А на фиг. 1 для четырехходового люк-крана, на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1. для четырехходового люк-крана в состоянии поворота запорного элемента. На фиг. 4-9 показаны схемы применения четырехходового люк-крана в различных положениях запорного органа. На фиг. 10 приведен разрез А-А на фиг. 1 для проходного люк-крана в режиме перекрытия потока транспортируемой среды и загрузки технологического средства, на фиг. 11 - разрез А-А на фиг. 1 для проходного люк-крана в режиме пропускания потока технологической среды и технологического средства.

Люк-кран содержит корпус 1, патрубки 2 под соединение с ветвями трубопровода, технологический патрубок 3 с глухой крышкой 4, запорный элемент 5, шток 6, уплотнения 7 запорного элемента и уплотнения 8 штока. Запорный элемент 5 установлен в корпусе с возможностью поворота от штока 6 и фиксации в рабочих положениях. Шток связан с ручным штурвалом 9.

Патрубки оснащены подвижными муфтами 10. Каждая муфта связана с корпусом механизмом осевого перемещения 11.

Запорный элемент 5 состоит из трубы 12, оснащенной заглушкой, и проходной трубы 13.

Запорный элемент закреплен на штоке с возможностью соединения муфтами 10 труб 12, 13 с патрубками 2, 3.

Муфты и механизмы осевого перемещения обеспечивают соединение и разъединение труб 12, 13 с патрубками 2, 3. Уплотнения 7 запорного элемента установлены в подвижных соединениях «муфта-патрубок» и «муфта-труба запорного элемента». Фланцы патрубков 2 стянуты с фланцами подводящей ветви 14 и приемных ветвей 15, 16 скобовыми затворами 17. Фланец технологического патрубка 3 стянут с крышкой 4 также скобовым затвором 17. Механизм осевого перемещения 11 выполнен по меньшей мере из двух передач «винт-гайка», в котором винты 18 закреплены в корпусе с возможностью вращения, а гайки выполнены в виде резьбовых отверстий в муфте 10. Технологическое средство 19 на фиг. 4-11 показано условно.

На фиг. 2 четырехходовой люк-кран показан с запорным элементом в положении подачи транспортируемой среды из подающей ветви 14 в приемную ветвь 15 и перекрытия приемной ветви 16 трубопровода.

Четырехходовой люк-кран работает следующим образом.

Для поворота запорного элемента 5 в нужное положение вращением винтов 18 подвижные муфты 10 смещают до разъединения труб 12, 13 и патрубков 2, 3, см. фиг. 3.

Вращением штурвала 9 поворачивают запорный элемент 5 с трубами 12, 13 в одно из следующих положений:

- подача транспортируемой среды из подающей ветви 14 в приемную ветвь 15 и перекрытие приемной ветви 16 трубопровода, см. фиг. 4;

- подача транспортируемой среды из подающей ветви 14 в приемную ветвь 16 и перекрытие приемной ветви 15 трубопровода, см. фиг. 5;

- перекрытие подающей ветви 14 трубопровода, см. фиг. 6;

- загрузка технологического средства в приемную ветвь 15 через технологический патрубок 3 при открытой крышке 4 и перекрытой подводящей ветви 14 трубопровода см. фиг. 7;

- загрузка технологического средства в приемную ветвь 16 через технологический патрубок 3 при открытой крышке 4 и перекрытой подводящей ветви 14 трубопровода, см. фиг. 8;

- загрузка технологического средства в подающую ветвь 14 трубопровода из приемной ветви, например, 16, при перекрытии другой приемной ветви, например, 15, см. фиг. 9.

После поворота запорного элемента 5 в нужное положение вращением винтов 18 подвижные муфты 10 смещают до герметичного соединения труб 12, 13 запорного элемента с патрубками 2, 3.

Проходной люк-кран, см. фиг. 10, содержит запорный элемент, в котором стенки проходной трубы 13, используются как заглушка для труб 12. Проходной люк-кран работает следующим образом.

Для поворота запорного элемента 5 в нужное положение вращением винтов 18 подвижные муфты 10 смещают до разъединения труб 12, 13 и патрубков 2, 3, см. фиг. 3.

Вращением штурвала 9 поворачивают запорный элемент 5 в одно из следующих положений:

- перекрытие трубопровода глухими трубами 12, см. фиг. 10.

- пропускание потока рабочей среды проходной трубой 13, см. фиг. 11.

После поворота запорного элемента 5 в нужное положение вращением винтов 18 подвижные муфты 10 смещают до герметичного соединения труб 12, 13 с патрубками 2, 3.

Загрузка технологического средства 19 производится в положении запорного элемента - перекрытие трубопровода глухими трубами 12, см. фиг. 10. Разводят скобовый затвор 17 на фланце и крышке 4 технологического патрубка 3, открывают крышку 4 и вводят технологическое средство 19 в проходную трубу 12 запорного элемента. Трубы 12, 13 разъединяют с патрубками 2, 3 посредством перемещения муфт 10 и механизмом осевого перемещения 11, как это описано выше. Поворачивают запорный элемент в положение - пропускание потока рабочей среды проходной трубой 13, см. фиг. 11. Трубы 12, 13 соединяют с патрубками 2, 3 посредством перемещения муфт 10 и механизмом осевого перемещения 11, как это описано выше.

После завершения технологических работ технологическое средство извлекается из трубопровода обратной последовательностью указанных действий.

Производство предлагаемого устройства реализовано в условиях металлообрабатывающего завода. Промышленная применимость люк-крана подтверждена стендовыми испытаниями.