Патент на изобретение №2311618

Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в нефтяной, химической и газовой промышленности, в частности для измерения расхода жидкости и газа.

Известен ультразвуковой расходомер (а.с. СССР №1493873, кл. G01F 1/66, Бюл. №26, опуб. 15.07.89), содержащий прямолинейный участок трубопровода, патрубок, приваренный к трубопроводу, в котором выполнено отверстие соосное патрубку, ультразвуковой преобразователь, размещенный в патрубке, на котором закреплена с помощью винтов переходная камера с устройством сброса давления, выполненным в виде винта, внутри переходной камеры шарнирно закреплен подпружиненный затвор, поджимаемый к входному отверстию в корпусе переходной камеры, выполненному соосно отверстию в патрубке, механизм подачи с винтом, рукояткой и подающей гайкой, ультразвуковой преобразователь снабжен элементом крепления к патрубку, выполненным в виде резьбы с упорным торцом и съемным цилиндрическим хвостовиком, установленным во входном отверстии корпуса переходной камеры с возможностью вращения и осевого перемещения, цилиндрический хвостовик содержит на одном конце торцовый захват, выполненный в виде углубления четырехгранной формы, переходящий в цилиндрическую расточку и входящий в зацепление с торцевым выступом аналогичной формы на ультразвуковом преобразователе, а на другом – четырехгранный выступ под ключ и сухарь с продолговатым пазом, введенный в углубление гайки механизма подачи, разъем, укрепленный на ультразвуковом преобразователе, уплотнения, герметизирующие соединения.

Данный ультразвуковой расходомер так же, как и заявляемое устройство для монтажа и демонтажа ультразвуковых преобразователей, содержит участок трубопровода со сквозным отверстием в стенке трубопровода, патрубок приваренный к трубопроводу, акустический преобразователь, размещенный в патрубке, винт, рукоятку и уплотнительные прокладки. Однако отсутствие запорной задвижки, монтажного ключа, уплотнительного поршня, переходника, стопорных винтов, штока, подшипника, гайки штока и накидной гайки ведет к усложнению монтажа и демонтажа ультразвукового преобразователя, а также снижает эксплуатационные возможности и надежность функционирования известного устройства.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для монтажа и демонтажа ультразвуковых преобразователей (патент РФ №2064663, кл. G01F 1/66, опубл. 27.07.1996), содержащее участок трубопровода со сквозным отверстием в стенке трубопровода, патрубок, приваренный к трубопроводу над отверстием в нем, ультразвуковой преобразователь, установленный в патрубке и поджатый болтом к патрубку с помощью первой резьбы через первую уплотнительную прокладку, в болте имеются резьбовые отверстия, в которые вворачиваются винты, на патрубок по второй резьбе установлена через вторую уплотнительную прокладку первая камера, внутри которой расположен торцевой захват, имеющий в нижней части углубление шестигранной формы, которое входит в зацепление с шестигранной головкой болта, на ультразвуковом преобразователе установлено кольцо, фиксирующее болт при осевом перемещении ультразвукового преобразователя, на первую камеру по резьбе установлена с третьей уплотнительной прокладкой задвижка, позволяющая герметизировать первую камеру после демонтажа, на задвижку по резьбе установлена через четвертую уплотнительную прокладку вторая камера, к стенке которой приварен вентиль для подвода избыточного давления при опрессовке камер после монтажа и сброса давления при демонтаже, во второй камере расположен шток торцевого захвата, имеющий ограничитель хода и сальниковое уплотнение, поджимаемое гайкой, на конце штока установлена рукоятка, зафиксированная гайкой.

Данное устройство для монтажа и демонтажа ультразвуковых преобразователей так же, как и заявляемое устройство для монтажа и демонтажа ультразвуковых преобразователей, содержит участок трубопровода со сквозным отверстием в стенке трубопровода, патрубок, приваренный к трубопроводу над отверстием в нем, ультразвуковой преобразователь с трубкой, в которую помещены его подключающие провода, ультразвуковой преобразователь установлен в патрубке и поджат к патрубку через уплотнительную прокладку, внутреннюю и наружную резьбу на патрубке, запорную задвижку, винт, камеру, на обоих концах которой выполнена резьба, камера с помощью резьбы на нижнем конце установлена через уплотнительную прокладку на запорную задвижку, позволяющую герметизировать камеру после демонтажа, уплотнительную прокладку, шток, расположенный в камере, накидную гайку, установленную на конце камеры, рукоятку штока, установленную на конце штока. Однако отсутствие крепежной гайки, монтажного ключа, пружины, уплотнительного поршня, переходника, двух стопорных винтов, подшипника, гайки штока с рукояткой и их связей между собой и с остальными элементами устройства ведет к усложнению устройства и снижению надежности его функционирования из-за наличия второй камеры с вентилем для подвода избыточного давления и необходимости иметь и применять источник избыточного давления и, кроме того, ведет к снижению безопасности работы с устройством, так как необходимо работать с источником высокого давления в полевых условиях, а если давление источника избыточного давления окажется ниже давления в трубопроводе, то в известном устройстве возможна авария и разгерметизация трубопровода с выбросом в атмосферу транспортируемого продукта.

В основу предлагаемого изобретения поставлена задача усовершенствования устройства для монтажа и демонтажа ультразвуковых преобразователей путем его упрощения, повышения надежности его функционирования и повышения безопасности работы с устройством.

Поставленная задача решается тем, что в известное устройство для монтажа и демонтажа ультразвуковых преобразователей, содержащее участок трубопровода со сквозным отверстием в стенке трубопровода, патрубок, приваренный к трубопроводу над отверстием в нем, ультразвуковой преобразователь с трубкой, в которую помещены его подключающие провода, при этом ультразвуковой преобразователь установлен в патрубке и поджат к патрубку через первую уплотнительную прокладку, внутреннюю и наружную резьбу, выполненные на патрубке, вторую уплотнительную прокладку, запорную задвижку, винт, камеру, на обоих концах которой выполнена резьба, камера с помощью резьбы на нижнем конце установлена через третью уплотнительную прокладку на запорную задвижку, шток, расположенный в камере, накидную гайку, рукоятку штока, установленную на конце штока, согласно изобретению введены крепежная гайка, монтажный ключ, пружина, уплотнительный поршень, переходник, первый и второй стопорные винты, подшипник, гайка штока и рукоятка гайки штока, крепежная гайка имеет резьбу на наружной поверхности и отверстие внутри и по внутренней резьбе поджимает ультразвуковой преобразователь к патрубку, запорная задвижка укреплена на патрубке через вторую уплотнительную прокладку с помощью его наружной резьбы и позволяет герметизировать патрубок после демонтажа ультразвукового преобразователя, монтажный ключ выполнен полым внутри, при этом снизу в него входит трубка ультразвукового преобразователя, а сверху в полость монтажного ключа входит винт, выполненный с внутренней полостью, в которой нарезана резьба, пружина размещена на винте, нижний конец монтажного ключа выполнен совпадающим по форме с отверстием в крепежной гайке с возможностью входить в это отверстие, переходник размещен внутри уплотнительного поршня и первым стопорным винтом соединен с монтажным ключом, шток выполнен резьбовым и соединен с переходником с помощью второго стопорного винта, подшипник установлен на верхний конец камеры и закреплен на нем накидной гайкой с помощью резьбы на верхнем конце камеры, гайка штока установлена на шток по его резьбе и закреплена в подшипнике, рукоятка гайки штока связана с гайкой штока.

Введение крепежной гайки, монтажного ключа, пружины, уплотнительного поршня, переходника, двух стопорных винтов, подшипника, гайки штока и рукоятки гайки штока, выполнение крепежной гайки, монтажного ключа, винта и, в частности, выполнение штока с резьбой, установка запорной задвижки на патрубке через вторую уплотнительную прокладку с помощью наружной резьбы и выполнение соединений между элементами устройства позволяет путем вращения одной из рукояток и удерживания неподвижной другой сообщать необходимым элементам устройства движение вверх или вниз, прилагать необходимые усилия к преобразователю для его выемки и посадки в патрубок, к камере для ее вкручивания в запорную задвижку или выкручивания из нее и к другим элементам устройства и тем самым дает возможность исключить из состава устройства вторую камеру и вентиль для подвода избыточного давления и отказаться от использования источника избыточного давления, что упростило устройство, повысило надежность его функционирования и безопасность работы с устройством.

На чертеже приведено устройство для монтажа и демонтажа ультразвуковых преобразователей.

Устройство для монтажа и демонтажа ультразвуковых преобразователей содержит участок трубопровода 1 со сквозным отверстием в стенке трубопровода, патрубок 2 с посадочным местом для преобразователя, приваренный к трубопроводу 1 над отверстием в нем, ультразвуковой преобразователь 3, установленный в посадочное место патрубка 2, трубку 4 ультразвукового преобразователя 3, в которую помещены его подключающие провода и один конец которой жестко соединен с ультразвуковым преобразователем 3, а на другом конце трубки 4 имеется резьба, первую уплотнительную прокладку 5, размещенную на посадочном месте между ультразвуковым преобразователем 3 и патрубком 2, внутреннюю резьбу 6, выполненную на патрубке 2, крепежную гайку 7, которая имеет резьбу на наружной поверхности и отверстие внутри, например шестигранное, и по резьбе 6 поджимает ультразвуковой преобразователь 3 к патрубку 2, наружную резьбу 8, выполненную на верхнем конце патрубка 2, запорную задвижку 9, например шаровой кран, укрепленную с помощью резьбы 8 на патрубке 2 через вторую уплотнительную прокладку 10, монтажный ключ 11, нижний конец которого выполнен совпадающим по форме с отверстием в крепежной гайке 7, например шестигранным, и с возможностью входить в это отверстие, ключ 11 выполнен полым внутри, при этом снизу в него входит трубка 4 ультразвукового преобразователя 3, а сверху в полость ключа 11 входит винт 12 с пружиной 13, имеющий резьбу во внутренней полости, при этом при монтаже или при демонтаже ультразвукового преобразователя 3 винт 12 накручивается на конец трубки 4 ультразвукового преобразователя 3, уплотнительный поршень 14, переходник 15, размещенный внутри уплотнительного поршня 14, первый стопорный винт 16, которым монтажный ключ 11 соединен с переходником 15, камеру 17, в нижней части которой выполнена резьба 18, с помощью которой камера 17 укреплена в верхней гайке запорной задвижки 9 через третью уплотнительную прокладку 19, шток 20, размещенный внутри камеры 17, выполненный резьбовым и соединенный с переходником 15 с помощью второго стопорного винта 21, на верхнем конце камеры 17 выполнена резьба 22, подшипник 23, установленный на верхний конец камеры 17 и закрепленный на нем накидной гайкой 24 с помощью резьбы 22, гайку штока 25, которая установлена на шток 20 по его резьбе и закреплена в подшипнике 23, рукоятку гайки штока 26, которая связана с гайкой штока 25, и рукоятку штока 27, которая укреплена на конце штока 20.

Ультразвуковой преобразователь 3 поставляется с трубкой 4, в которую помещены его подключающие провода и которая жестко соединена с ультразвуковым преобразователем 3, а на конце трубки 4 нарезана резьба.

Уплотнительный поршень 14 разделяет камеру 17 на нижнюю и верхнюю части, при этом он отделяет нижнюю часть от верхней герметически. Для обеспечения герметичности уплотнительный поршень 14 содержит уплотнительные прокладки (на чертеже не обозначены числами) на внешней поверхности, контактирующей с внутренней поверхностью камеры 17 и на внутренней поверхности, контактирующей с поверхностью переходника 15. В собранном устройстве для монтажа и демонтажа ультразвуковых преобразователей уплотнительный поршень 14 может перемещаться, обеспечивая герметичность нижней части камер 17, вверх настолько, чтобы дно ультразвукового преобразователя 3 было на 2-5 сантиметра выше нижнего конца камеры, и вниз настолько, чтобы стопорный винт 16 опускался ниже нижнего конца камеры 17.

Необходимые перемещения элементов устройства производят путем удерживания неподвижной одной из рукояток и вращения другой. Так, при удержании рукоятки 27 неподвижной шток 20 также неподвижен и при вращении рукоятки 26 корпус камеры 17 вращается и движется вверх или вниз, в зависимости от направления вращения, относительно штока 20. При удержании рукоятки 26 неподвижной корпус камеры 17 также неподвижен и при вращении рукоятки 27 шток 20 вращается и движется вверх или вниз, в зависимости от направления вращения, относительно корпуса камеры 17.

Устройство для монтажа и демонтажа ультразвуковых преобразователей работает следующим образом.

В смонтированном состоянии на трубопроводе 1 находится приваренный к нему патрубок 2, в котором размещен ультразвуковой преобразователь 3, прижатый крепежной гайкой 7 по внутренней резьбе 6 патрубка 2 к его посадочному месту через уплотнительную прокладку 5. Подключающие провода от преобразователя 3 выведены через трубку 4 и подключены к схеме измерительного прибора (на чертеже не показан), в которую он входит. Запорная задвижка 9 и камера 17 не подключены к патрубку 2 и хранятся отдельно вместе с другими деталями устройства.

При необходимости демонтировать преобразователь 3, например для того, чтобы провести его ревизию, подключающие провода отключают от схемы и помещают внутрь трубки 4, запорную задвижку 9 открывают, пропускают через нее трубку 4 и прикручивают ее к патрубку 2 по резьбе 8, предварительно установив уплотнительную прокладку 10. Нижний конец монтажного ключа 11 вставляют в отверстие крепежной гайки 7, при этом трубку 4 вставляют внутрь монтажного ключа 11. Сверху в монтажный ключ 11 вставляют винт 12 с пружиной 13 и скрепляют вместе монтажный ключ 11, крепежную гайку 7 и преобразователь 3 путем накручивания винта 12 на конец трубки 4. Далее, удерживая рукоятку 26 неподвижно, вращают рукоятку 27, шток 20 движется вниз, из камеры 17 выдвигается переходник 15 со стопорным винтом 16 до тех пор, пока стопорный винт 16 не будет ниже нижнего конца камеры 17, тогда с помощью стопорного винта 16 соединяют переходник 15 и монтажный ключ 11, после этого, удерживая рукоятку 27 неподвижно, вращают рукоятку 26, корпус камеры 17 опускается на верхнюю гайку запорной задвижки 9 и вкручивается в нее, предварительно в верхнюю гайку задвижки 9 вставляют уплотнительную прокладку 19. Затем, удерживая рукоятку 26 неподвижно и вращая рукоятку 27, выкручивают крепежную гайку 7 из патрубка 2 и поднимают ее и преобразователь 3 в камеру 17. Если со временем место установки ультразвукового преобразователя 3 засорилось и он «прикипел» в отверстии патрубка 2, то при вращении рукоятки 27 создается усилие, достаточное для отрыва от преобразователя 3 от патрубка 2, он отрывается и поднимается вместе с монтажным ключом 11 (в отличие от прототипа, где надо прилагать «осевое усилие»). После отрыва от места установки, при подъеме преобразователя 3 по патрубку 2, во внутренние полости патрубка 2, запорной задвижки 9 и нижней части камеры 17 поступает транспортируемый по трубопроводу продукт, но он не проходит дальше уплотнительного поршня 14.

После подъема преобразователя 3 выше нижнего конца камеры 17 закрывают запорную задвижку 9 и, удерживая неподвижно рукоятку 26 и вращая рукоятку 27, поднимают шток 20 до упора стопорного винта 21 в подшипник 23, при этом резко снижается давление в нижней части камеры 17, находящейся под поршнем 14. Дальше выкручивают камеру 17 из верхней гайки запорной задвижки 9, вращая рукоятку 26 и удерживая неподвижно рукоятку 27. При этом транспортируемый продукт, заполнивший камеру 17, сливают в емкость, потеря продукта составляет величину, не большую объема камеры 17. К патрубку 2 осталась присоединенной запорная задвижка 9, которая закрыта, и, таким образом, исключена утечка транспортируемого по трубопроводу продукта через патрубок 2. В отсоединенной от запорной задвижки 9 камере 17, удерживая рукоятку 26 неподвижно и вращая рукоятку 27, из камеры 17 выдвигают переходник 15 со стопорным винтом 16 ниже нижнего конца камеры 17 и вывинчивают стопорный винт 16, отсоединяя переходник 15 от монтажного ключа 11, свинчивают винт 12 с трубки 4, при этом освобождается ультразвуковой преобразователь 3, демонтаж которого окончен. Далее выполняются необходимые действия с ультразвуковым преобразователем 3 и после этого производится его установка в патрубок 2.

При установке ультразвукового преобразователя 3 в патрубок 2 – монтаже ультразвукового преобразователя 3 нижний конец монтажного ключа 11 вставляют в отверстие крепежной гайки 7, которую устанавливают на ультразвуковой преобразователь 3, при этом трубку 4 вставляют внутрь монтажного ключа 11. Сверху в монтажный ключ 11 вставляют винт 12 с пружиной 13 и скрепляют вместе монтажный ключ 11, крепежную гайку 7 и преобразователь 3 путем накручивания винта 12 на конец трубки 4. Удерживая рукоятку 26 неподвижно и вращая рукоятку 27, из камеры 17 выдвигают переходник 15 со стопорным винтом 16 ниже нижнего конца камеры 17 и, с помощью стопорного винта 16, соединяют переходник 15 и монтажный ключ 11, после этого, удерживая рукоятку 26 неподвижно и вращая рукоятку 27 в противоположном направлении, вдвигают переходник 15 и монтажный ключ 11 с крепежной гайкой 7 и преобразователем 3 в камеру 17. Далее вставляют нижний конец камеры 17 в верхнюю гайку запорной задвижки 9, удерживая рукоятку 27 неподвижно и вращая рукоятку 26, вкручивают корпус камеры 17 в верхнюю гайку запорной задвижки 9, в которую предварительно вставлена уплотнительная прокладка 19, после этого открывают запорную задвижку 9 и, удерживая рукоятку 26 неподвижно и вращая рукоятку 27, опускают монтажный ключ 11 с преобразователем 3 в патрубок 2 до упора и вкручивают крепежную гайку 7 в патрубок 2, в котором находится уплотнительная прокладка 5. После этого, удерживая неподвижно рукоятку 27 и вращая рукоятку 26, выкручивают камеру 17 из верхней гайки запорной задвижки 9 и поднимают ее до тех пор, пока стопорный винт 16 не окажется ниже нижнего конца камеры 17. Когда это произойдет вывинчивают стопорный винт 16, снимают камеру 17 и свинчивают винт 12 с трубки 4. Далее снимают монтажный ключ 11 и отвинчивают запорную задвижку 9. В патрубке 2 находится преобразователь 3, который плотно перекрывает отверстие в трубопроводе и который готов к подключению к схеме, в которой он используется.

Формула изобретения

Устройство для монтажа и демонтажа ультразвуковых преобразователей, содержащее участок трубопровода со сквозным отверстием в стенке трубопровода, патрубок, приваренный к трубопроводу над отверстием в нем, ультразвуковой преобразователь с трубкой, в которую помещены его подключающие провода, при этом ультразвуковой преобразователь установлен в патрубке и поджат к патрубку через первую уплотнительную прокладку, внутреннюю и наружную резьбу, выполненные на патрубке, вторую уплотнительную прокладку, запорную задвижку, винт, камеру, на обоих концах которой выполнена резьба, камера с помощью резьбы на нижнем конце установлена через третью уплотнительную прокладку на запорную задвижку, шток, расположенный в камере, накидную гайку, рукоятку штока, установленную на конце штока, отличающееся тем, что в него введены крепежная гайка, монтажный ключ, пружина, уплотнительный поршень, переходник, первый и второй стопорные винты, подшипник, гайка штока и рукоятка гайки штока, крепежная гайка имеет резьбу на наружной поверхности и отверстие внутри и по внутренней резьбе поджимает ультразвуковой преобразователь к патрубку, запорная задвижка укреплена на патрубке через вторую уплотнительную прокладку с помощью его наружной резьбы и позволяет герметизировать патрубок после демонтажа ультразвукового преобразователя, монтажный ключ выполнен полым внутри, при этом снизу в него входит трубка ультразвукового преобразователя, а сверху в полость монтажного ключа входит винт, выполненный с внутренней полостью, в которой нарезана резьба, пружина размещена на винте, нижний конец монтажного ключа выполнен совпадающим по форме с отверстием в крепежной гайке с возможностью входить в это отверстие, переходник размещен внутри уплотнительного поршня и первым стопорным винтом соединен с монтажным ключом, шток выполнен резьбовым и соединен с переходником с помощью второго стопорного винта, подшипник установлен на верхний конец камеры и закреплен на нем накидной гайкой с помощью резьбы на верхнем конце камеры, гайка штока установлена на шток по его резьбе и закреплена в подшипнике, рукоятка гайки штока связана с гайкой штока.

РИСУНКИ