Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ И ВВОДА РЕАГЕНТОВ В ТРУБОПРОВОД

Изобретение относится к оборудованию трубопроводного транспорта, а именно к устройствам для отбора проб и ввода реагентов в трубопровод, и представляет собой унифицированную конструкцию, позволяющую выполнять технологические операции по отбору проб транспортируемой среды из трубопровода и вводу реагентов в трубопровод и применимую в трубопроводах различных типов.

Отбор проб транспортируемой по трубопроводу среды и ввод химических реагентов в транспортируемую по трубопроводу среду в большинстве случаев осуществляют периодически во временя эксплуатации трубопровода. В настоящее время в интервале между операциями по отбору проб и вводу химических реагентов в трубопровод устройство для отбора проб и ввода реагентов в трубопровод остается присоединенным к трубопроводу, по причине сложности или невозможности отсоединения устройства от данного трубопровода и присоединения к соседнему трубопроводу или к другому участку данного трубопровода (в том числе по причине необходимости остановки транспортировки рабочей среды по трубопроводу во время отсоединения или присоединения устройства к трубопроводу), при этом устройство простаивает, то есть не может быть задействовано в операциях отбора проб и ввода реагентов на других соседних трубопроводах или на других участках данного трубопровода, что ухудшает эффективность использования устройства.

Наиболее близким к заявленному изобретению является устройство для отбора проб из трубопровода, который снабжен запорной арматурой, описанное в патенте на полезную модель РФ №124944. Данное устройство выбрано в качестве прототипа заявленного изобретения.

Недостатки устройства для отбора проб прототипа заключаются в следующем. Устройство прототип имеет худшую функциональность, поскольку не позволяет помимо отбора проб выполнять ввод химических реагентов в транспортируемую по трубопроводу среду. Кроме того, устройство прототип имеет худшую эффективность, поскольку не может быть оперативно задействовано в операциях отбора проб на других соседних трубопроводах или на других участках данного трубопровода, по причине сложности конструкции фланцевого соединения устройства с запорной арматурой трубопровода, которое состоит из нескольких болтов и гаек, что значительно усложняет и увеличивает по времени процесс отсоединения и присоединения устройства к трубопроводу.

Техническим результатом изобретения является создание устройства для отбора проб и ввода реагентов в трубопровод с улучшенной функциональностью, за счет возможности выполнения с помощью одного устройства и операции отбора проб из трубопровода, и операции ввода реагентов в трубопровод, без остановки транспортировки рабочей среды по трубопроводу, благодаря конструкции устройства, позволяющей легко менять рабочие трубки для отбора проб из трубопровода на рабочие трубки для ввода реагентов в трубопровод, а также с улучшенной эффективностью и универсальностью, за счет возможности оперативного задействования устройства в операциях отбора проб на других соседних трубопроводах или на других участках данного трубопровода, благодаря простоте конструкции соединения устройства с запорной арматурой трубопровода, которое состоит из одного резьбового соединения запорной арматуры трубопровода с секцией уплотнительных элементов, что значительно упрощает и уменьшает по времени процесс отсоединения и присоединения устройства к трубопроводу.

Поставленный технический результат достигнут путем создания устройства для отбора проб и ввода реагентов в трубопровод 2, содержащего секцию 3 уплотнительных элементов, один конец которой соединен с запорной арматурой 1 трубопровода, а другой конец соединен со стойками 13 механизма подачи и с запорной арматурой 5 рабочей линии, которая соединена со штоком 4 механизма подачи, а шток 4 соединен с штурвалом 6, сменные рабочие трубки 7 для отбора проб и ввода реагентов в трубопровод, выполненные с возможностью установки внутри запорной арматуры 1 трубопровода и внутри секции 3 уплотнительных элементов, а также с возможностью соединения с запорной арматурой 5 рабочей линии, причем штурвал 6 выполнен с возможностью вращения штока 4, который выполнен с возможностью линейного перемещения сменной рабочей трубки 7 для отбора проб или ввода реагентов в полость трубопровода 2 и извлечения ее из полости трубопровода 2.

В предпочтительном варианте осуществления устройства запорная арматура 1 трубопровода выполнена в виде крана, который соединен с трубопроводом 2 и с секцией 3 уплотнительных элементов с помощью одного резьбового соединения и выполнен с возможностью перекрывания потока рабочей среды, поступающей из трубопровода 2, при извлечении рабочей трубки 7 из устройства или при отсоединении устройства от трубопровода.

В предпочтительном варианте осуществления устройства запорная арматура 1 трубопровода выполнена в виде крана, который соединен с помощью одного резьбового соединения с одним концом патрубка, другой конец которого соединен с помощью сварного соединения с трубопроводом 2.

В предпочтительном варианте осуществления устройства рабочая трубка 7 для отбора проб имеет с одной стороны технологические вырезы, выполненные с возможностью забора из трубопровода 2 в полость рабочей трубки 7 рабочей среды, которая затем поступает через запорную арматуру 5 рабочей линии во внешний контейнер для отбора проб.

В предпочтительном варианте осуществления устройства рабочая трубка 7 для ввода реагента имеет с одной стороны форсунки 8, выполненные с возможностью распыления или разбрызгивания в поток рабочей среды внутри трубопровода 2 реагента, который поступает на форсунку 8 через запорную арматуру 5 рабочей линии по внутренней полости рабочей трубки 7.

В предпочтительном варианте осуществления устройства секция 3 уплотнительных элементов содержит пакет уплотнений в виде комбинированного набора уплотнительных и опорных колец, выполненных с возможностью сдавливания поджимной гайкой между рабочей трубкой 7 и корпусом секции 3 уплотнительных элементов.

В предпочтительном варианте осуществления устройства рабочая трубка 7 выполнена с возможностью соединения с запорной арматурой 5 рабочей линии с помощью нижнего хомутового соединения 9, которое содержит конец запорной арматуры 5 рабочей линии, который выполнен с возможностью соединения с помощью хомута с запорной с концом рабочей трубки 7, причем оба соединяемых конца имеют конусные посадочные поверхности.

В предпочтительном варианте осуществления устройства запорная арматура 5 рабочей линии соединена со штоком 4 механизма подачи с помощью верхнего хомутового соединения 10.

В предпочтительном варианте осуществления устройства на стойках 13 установлены направляющие пластины 11, выполненные с возможностью направления штока 4, на одной из которых размещен указатель 16 положения рабочей трубки 7.

В предпочтительном варианте осуществления устройства шток 4 соединен с верхней частью стоек 13 через блок 12 опорных подшипников.

Для лучшего понимания заявленного изобретения далее приводится его подробное описание с соответствующими графическими материалами.

Фиг.1. Общий вид устройства для отбора проб и ввода реагентов в трубопровод, выполненного согласно изобретению.

Фиг.2. Вид в разрезе устройства для отбора проб и ввода реагентов в трубопровод, выполненного согласно изобретению.

Фиг.3. Вид в разрезе узла соединения рабочей трубки с запорной арматурой рабочей линии, выполненного согласно изобретению.

Фиг.4. Вид в разрезе верхнего хомутового соединения, запорной арматуры рабочей линии и нижнего хомутового соединения, выполненных согласно изобретению.

Элементы:

1 - запорная арматура;

2 - трубопровод;

3 - секция уплотнительных элементов;

4 - шток механизма подачи;

5 - запорная арматура рабочей линии;

6 - штурвал;

7 - рабочая трубка;

8 - форсунка;

9 - нижнее хомутовое соединение;

10 - верхнее хомутовое соединение;

11 - направляющая пластина;

12 - блок опорных подшипников;

13 - стойка;

14 - запорный патрубок;

15 - указатель положения рабочей трубки.

Рассмотрим более подробно вариант выполнения заявленного устройства для отбора проб и ввода реагентов в трубопровод (Фиг.1 - 4). Заявленное унифицированное устройство для отбора проб и ввода реагентов в трубопровод содержит запорную арматуру 1 трубопровода, предназначенную для герметичного перекрытия потока рабочей среды в трубопроводе 2 при извлечении рабочей трубки 7 из заявленного устройства или при отсоединении заявленного устройства от трубопровода 2. Запорная арматура 1 трубопровода выполнена в виде крана и соединена с трубопроводом 2 посредством приварного запорного патрубка 14 с одной стороны и с секцией 3 уплотнительных элементов с другой стороны с применением резьбовых соединений. Ввод и извлечение из трубопровода рабочей трубки 7 осуществляют с помощью штока 4 механизма подачи путем его вращения с помощью штурвала 6.

В период остановки либо строительства трубопровода 2 на него монтируют запорную арматуру 1 трубопровода с применением приварного патрубка. Далее на запорную арматуру 1 трубопровода устанавливают заявленное устройство в сборе.

Для ввода рабочей трубки 7 в трубопровод 2 открывают запорную арматуру 1 трубопровода и проверяют герметичность всех соединений заявленного устройства. Затем путем вращения штурвала 6 линейно перемещают рабочую трубку 7 в полость трубопровода 2, при этом рабочая трубка 7 проходит через запорную арматуру 1 трубопровода, а герметичность заявленного устройства обеспечивают пакетом уплотнений, установленных в секции 3 уплотнительных элементов. Отбор проб либо подачу реагента осуществляют через запорную арматуру 5 рабочей линии.

Выведение устройства из работы осуществляют в обратной последовательности вышеописанных операций, при этом остановка, либо сброс давления на трубопроводе 2 не требуется.

Рабочие трубки 7 для отбора проб являются сменными элементами заявленного устройства, и их заменяют в процессе эксплуатации по мере необходимости в зависимости от требуемого процесса без остановки трубопровода 2.

Рабочие трубки 7 для отбора проб имеют технологические вырезы со стороны трубопровода 2, через которые из трубопровода 2 рабочая среда поступает сначала в полость рабочей трубки 7 и далее через запорную арматуру 5 рабочей линии в контейнер для отбора проб. Форма и количество технологических вырезов регламентирует нормативно-техническая документация на отбор проб.

Рабочие трубки 7 для ввода реагента имеют форсунки 8 на конце со стороны трубопровода 2, через которые распыляют или разбрызгивают реагент в трубопровод 2, в поток рабочей среды, при этом реагент поступает через запорную арматуру 5 рабочей линии по внутренней полости рабочей трубки 7 на форсунку 8. Конфигурацию и размеры форсунок 8 подбирают расчетным путем в зависимости от напорно-расходных характеристик трубопровода и требуемого количества введения реагента.

Герметизацию рабочей трубки 7 по отношению к окружающей среде обеспечивает пакет уплотнений, установленный в секции 3 уплотнительных элементов. Данный пакет уплотнений представляет собой комбинированный набор уплотнительных и опорных колец, изготовленных из материалов с улучшенными механическими свойствами и сдавливаемых поджимной гайкой, за счет чего обеспечивается одновременное плотное поджатие уплотнительных колец к рабочей трубке 7 и к корпусу секции 3 уплотнительных элементов. Для снижения габаритов и веса заявленного устройства поджимная гайка имеет резьбовое соединение и отверстия для воротка, которые позволяют закручивать и откручивать поджимную гайку.

Соединение рабочей трубки 7 с запорной арматурой 5 рабочей линии выполнено с помощью нижнего хомутового соединения 9, которое содержит конец запорной арматуры 5 рабочей линии, который прижат к концу рабочей трубки 7 с помощью хомута. Причем оба соединяемых конца имеют конусные посадочные поверхности, что обеспечивает одновременно и герметичность, и центровку соединения.

Соединение запорной арматуры 5 рабочей линии со штоком 4 механизма подачи выполнено с применением верхнего хомутового соединения 10, которое позволяет нивелировать отклонения от оси, за счет внесения сферического элемента в конструкцию соединения.

Для снижения усилия, необходимого для извлечения или ввода рабочей трубки 7, используют блок 12 опорных подшипников. Соединение штурвала 6 управления, блока 12 опорных подшипников и камеры уплотнения выполнено с применением четырех стоек 13 и установленных на них направляющих пластин 11, на одной из которых размещен указатель 16 положения рабочей трубки 7.

Для извлечения рабочей трубки 7 из заявленного устройства выполняют следующую последовательность операция. С помощью штурвала 6 и штока 4 вынимают рабочую трубку 7 из запорной арматуры 1. Перекрывают поток рабочей среды через заявленное устройство с помощью запорной арматуры 1. С помощью штурвала 6 и штока 4 вынимают рабочую трубку 7 из секции 3 уплотнительных элементов 1. Разъединяют нижнее хомутовое соединение 9. Извлекают рабочую трубку 7 из заявленного устройства. Таким образом заявленное устройство позволяет легко менять рабочую трубку 7 для отбора проб на рабочую трубку 7 для ввода реагента, без остановки транспортировки рабочей среды по трубопроводу 2 и без отсоединения всего заявленного устройства от трубопровода 2.

Возможны следующие варианты выполнения заявленного устройства для отбора проб и ввода реагентов в трубопровод.

Вариант для отбора проб из трубопровода 2, в котором используют рабочую трубку 7 с отверстиями на конце, при этом рабочую среду подают из трубопровода 2 по рабочей трубке 7 и затем через запорную арматуру 5 рабочей линии в контейнер для отбора проб.

Вариант для ввода реагента, в котором реагент подают через запорную арматуру 5 рабочей линии в полость рабочей трубки 7 и затем распыляют в трубопровод 2, в рабочую среду через форсунку 8 на конце рабочей трубки 7.

Вариант для контроля коррозии в трубопроводе 2, в котором образцы свидетели закрепляют на конце рабочей трубки 7 и вводят в полость трубопровода 2.

Вариант, в котором для врезки в трубопровод 2 вместо запорного патрубка 14 используют тройник, который соединен резьбовым или фланцевым соединением с запорной арматурой 1.

Хотя описанный выше вариант выполнения заявленного изобретения был изложен с целью иллюстрации заявленного изобретения, специалистам ясно, что возможны разные модификации, добавления и замены, не выходящие из объема и смысла заявленного изобретения, раскрытого в прилагаемой формуле изобретения.