EA013621B1 - Устройство и способ для разъединения фланцев - Google Patents

Abstract

По настоящему изобретению предложены способ и устройство для разъединения или раздвигания фланцев (70) трубопроводов; устройство обычно включает в себя два приспособления (20) для крепления к болтовому отверстию и систему передачи усилия. Система передачи усилия выполнена с возможностью избирательного соединения с одним или каждым приспособлением (20) для крепления к болтовому отверстию и с возможностью приложения к нему усилия для избирательного перемещения фланцев (70) один относительно другого для разъединения труб. Приспособление (20) для крепления к болтовому отверстию включает в себя разжимаемую деталь (40), выполненную с возможностью, по меньшей мере, частичного размещения внутри болтового отверстия перед разжиманием. Приспособление (20) для крепления к болтовому отверстию также включает в себя разжимные средства (38, 54), выполненные с возможностью разжимания разжимаемой детали (40) таким образом, что по меньшей мере часть внешней поверхности разжимаемой детали (40) разжимается и входит в контакт с болтовым отверстием. Разжимные средства (38, 54) могут включать в себя по меньшей мере одну клиновидную деталь и приводной механизм для относительного перемещения клиновидной детали и разжимаемой детали (40) таким образом, что это вызывает разжимание разжимаемой детали (40). При разжатии разжимаемой детали (40) внутри болтового отверстия в контакте с болтовым отверстием находится большая поверхность приспособления (20) для крепления к болтовому отверстию. Таким образом увеличивается трение между приспособлением (20) и разъединяемыми фланцами (70), что приводит к повышению надежности устройства.

Description

Данное изобретение имеет отношение к устройству и способу для разъединения фланцев трубопроводов.

Трубопроводы большого диаметра обычно образованы из более коротких секций трубопровода, установленных торцом к торцу. Эти секции трубопровода соединяют путем болтового соединения примыкающих фланцев, которые простираются в радиальном направлении от концов соединяемых трубопроводов. Болты вставляют через отверстия во фланцах и обычно между примыкающими фланцами устанавливают прокладку перед притягиванием болтами двух фланцев друг к другу и созданием, по существу, герметичного соединения. Прокладки время от времени требуют проверки или замены, и вследствие этого время от времени возникает необходимость доступа в зону между примыкающими фланцами.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается устройство для разъединения фланцев трубопроводов, включающее в себя одно или более приспособлений для крепления к болтовому отверстию и систему передачи усилия, выполненную с возможностью избирательного соединения с одним или каждым приспособлением для крепления к болтовому отверстию и выполненную с возможностью приложения к нему усилия для избирательного перемещения фланцев один относительно другого, в котором приспособление для крепления к болтовому отверстию включает в себя разжимаемую деталь, выполненную с возможностью, по меньшей мере, частичного размещения внутри болтового отверстия перед разжиманием; и разжимные средства, выполненные с возможностью разжимания разжимаемой детали таким образом, что по меньшей мере часть внешней поверхности разжимаемой детали разжимается и входит в контакт с болтовым отверстием.

Разжимаемая деталь может удерживаться внутри болтового отверстия за счет трения между внутренней поверхностью болтового отверстия и внешней поверхностью разжимаемой детали в результате ее разжимания внутри болтового отверстия. Разжимаемая деталь факультативно может быть снабжена одним или несколькими увеличивающими трение рельефными элементами, такими как гребни, выступающие радиально наружу, или же другие радиальные выступы. Эти рельефные элементы, гребни или другие радиальные выступы могут быть разнесены в осевом направлении по внешней поверхности разжимаемой детали таким образом, что они разжимаются до введения в контакт с внутренней поверхностью болтового отверстия в местах, разнесенных вдоль оси болтового отверстия.

Разжимаемая деталь обычно имеет внутреннее отверстие для введения в него разжимных средств.

Разжимаемая деталь факультативно может включать в себя одну или более скошенных частей, которые могут перемещаться относительно других частей этой детали для разжимания внешней поверхности в радиальном направлении. Эти скошенные и другие части, подвижные относительно друг друга, обычно входят в контакт по контактным поверхностям между ними. Эти контактные поверхности могут быть, по существу, плоскими или криволинейными, а в большинстве случаев их внешняя поверхность может быть криволинейной, соответствующей внутренней поверхности болтового отверстия, с которой они входят в контакт.

Разжимаемая деталь может включать в себя в целом цилиндрический элемент, имеющий одну или более сквозных прорезей, выполненных в его боковой стенке. Эти прорези обычно параллельны друг другу и оси детали. Прорези обычно разнесены по окружности разжимаемой детали, причем соседние по окружности прорези обычно простираются от противоположных концов разжимаемой детали таким образом, что эта деталь может разжиматься в зигзагообразной конфигурации, а соседние простирающиеся вдоль оси его части соединены между прорезями у противоположных концов детали.

Предпочтительно одно и то же приспособление для крепления к болтовому отверстию может быть использовано с несколькими размерами разжимаемых деталей для прикрепления к болтовым отверстиям с различными размерами. Различные разжимаемые детали обычно могут иметь одинаковый внутренний диаметр и различные внешние диаметры. Таким образом, приспособление для крепления к болтовому отверстию является приспосабливаемым и отсутствует необходимость иметь все устройство, пригодное для каждого конкретного диаметра болтового отверстия.

Внешняя поверхность разжимаемой детали обычно может быть более твердой, чем внутренняя поверхность болтового отверстия. Разжимаемая деталь обычно может быть изготовлена из мягкой низкоуглеродистой стали, которая прошла поверхностное упрочнение.

Разжимные средства могут быть размещены так, чтобы прикладывать усилие к разжимаемой детали с перемещением разжимаемой детали в радиальном направлении наружу.

Разжимные средства могут включать в себя одну или более выполненных в виде усеченных конусов деталей и приводной механизм для перемещения выполненной(ых) в виде усеченного конуса детали(ей) относительно разжимаемой детали. Выполненная в виде усеченного конуса деталь может быть размещена так, что относительное перемещение выполненной в виде усеченного конуса детали и разжимаемой детали вызывает разжимание разжимаемой детали. Угол наклона скошенной поверхности, выполненной(ых) в виде усеченного конуса детали(ей) относительно ее(их) оси, может изменяться для регулирования величины осевого перемещения разжимных средств или разжимаемой детали относительно величины радиального разжатия разжимаемой детали. Выполненная в виде усеченного конуса деталь факультативно может иметь, по существу, многоугольное поперечное сечение.

- 1 013621

Для осуществления относительного перемещения выполненной в виде усеченного конуса детали и разжимаемой детали предусмотрен приводной механизм. Приводной механизм может включать в себя винтовой механизм. В некоторых вариантах осуществления приводной механизм выполнен с возможностью перемещения разжимаемой детали по направлению к торцу большего диаметра выполненной в виде усеченного конуса детали. В других вариантах осуществления он воздействует на выполненную в виде усеченного конуса деталь, перемещая эту выполненную в виде усеченного конуса деталь относительно разжимаемой детали таким образом, что она перемещается далее в канал разжимаемой детали с разжиманием разжимаемой детали радиально.

Соответственно резьба на одной из частей приспособления для крепления к болтовому отверстию и гайка, имеющая соответствующую резьбу, могут навинчиваться одна на другую, выполняя функцию приводного механизма таким образом, что разжимаемая деталь перемещается в осевом направлении относительно выполненной в виде усеченного конуса детали и разжимается радиально. Гайка может иметь буртик, который может быть расположен с возможностью вхождения в контакт с торцом разжимаемой детали.

Система передачи усилия может быть присоединена непосредственно к приспособлению для крепления к болтовому отверстию. Одно приспособление для крепления к болтовому отверстию может быть установлено на каждом примыкающем фланце в совмещенных болтовых отверстиях. Система передачи усилия может включать в себя два рычага, каждый из которых выполнен с возможностью соединения у одного конца с соответствующим приспособлением для крепления к болтовому отверстию, а у другого конца - с движущим механизмом. Движущий механизм может представлять собой винтовой механизм, выполненный с возможностью приложения осевого усилия для разведения двух приспособлений для крепления к болтовому отверстию, прикрепленных к фланцам, и таким образом разведения и самих фланцев. По другому варианту осуществления изобретения движущий механизм может включать в себя гидравлический плунжер.

Система передачи усилия может включать в себя распорку, выполненную с возможностью закрепления между осями шарниров на рычагах. Длина распорки может быть регулируемой для приведения в соответствие с расстоянием между фланцами и может фиксироваться в нескольких положениях после того, как определена необходимая длина.

Положение осей шарниров на рычагах факультативно может изменяться для того, чтобы регулировать соотношение плечей рычагов и тем самым контролировать величину усилия, приложенного к приспособлению для крепления к болтовому отверстию.

Система передачи усилия может быть регулируемой. Длина распорки и движущего механизма может быть регулируемой, чтобы обеспечить возможность использования системы передачи усилия для различной ширины фланцев.

В некоторых вариантах осуществления система передачи усилия может включать в себя гидравлический привод. Приспособление для крепления к болтовому отверстию может иметь осевую расточку для размещения поршня и образует гидравлическую поршневую полость для рабочей жидкости, приводящей поршень в движение относительно средства. Поршень может быть присоединен к приводному штоку, соосному с расточкой выполненному с возможностью возвратного перемещения внутри расточки приспособления для крепления к болтовому отверстию. Приводной шток может выдвигаться из поршневой полости усилием гидравлической рабочей жидкости за пределы торца фланца и воздействовать на приводной шток узла, установленного в совмещенном болтовом отверстии примыкающего фланца или же на другую опорную поверхность. Приводной шток может иметь на торце выступ или углубление, которое может взаимодействовать с углублением или выступом на торце ответного приводного штока. Это обеспечивает надлежащее положение приводных штоков относительно друг друга и приложение усилия перпендикулярно плоскости фланцев. Эти выступ и углубление могут быть выполнены в форме шара и гнезда. Выступ и углубление могут взаимодействовать для предотвращения неправильного совмещения и сдвига взаимодействующих приводных штоков.

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предусмотрен способ разъединения фланцев трубопроводов, включающий в себя следующие операции:

подготовку приспособления для крепления к болтовому отверстию, содержащего разжимаемую деталь;

размещение разжимаемой детали, по меньшей мере частично, внутри болтового отверстия во фланце; приведение в действие разжимных средств с разжиманием внешней поверхности разжимаемой детали до введения в контакт с болтовым отверстием;

подготовку системы передачи усилия для воздействия на приспособление для крепления к болтовому отверстию и приведение в действие системы передачи усилия с приложением усилия к приспособлению для крепления к болтовому отверстию для обеспечения перемещения фланцев один относительно другого.

Операции способа могут быть повторены для другого приспособления для крепления к болтовому отверстию, установленного в совмещенном болтовом отверстии примыкающего фланца. Операции способа могут быть повторены дополнительно для других двух приспособлений, которые могут быть уста

- 2 013621 новлены в совмещенных болтовых отверстиях, разнесенных на 180° по окружности фланца. При необходимости несколько таких приспособлений могут быть установлены в соответствующих болтовых отверстиях по окружности фланца.

Способ может также включать операцию подготовки выполненных в виде усеченного конуса разжимных средств и осуществление перемещения один относительного другого выполненных в виде усеченного конуса разжимных средств и разжимаемой детали, тем самым осуществляя разжимание разжимаемой детали. Это может быть достигнуто путем навинчивания гайки на резьбу винта с воздействием гайки на выполненные в виде усеченного конуса разжимные средства для перемещения их внутрь разжимаемой детали. Альтернативно гайка может воздействовать на разжимаемую деталь для его перемещения относительно разжимных средств. Способ может включать расчет или измерение усилия, необходимого для извлечения приспособления для крепления к болтовому отверстию из болтового отверстия. Это может быть достигнуто путем регистрации количества оборотов гайки по резьбе винта или путем использования тарированного по крутящему моменту инструмента для приложения заданного крутящего момента к гайке.

Эта или каждая разжимаемая деталь может иметь сквозные прорези, выполненные в его боковой стенке. Способ может включать операцию повышения трения между разжимаемой деталью и болтовым отверстием путем увеличения площади поверхности разжимаемой детали, находящейся в контакте с болтовым отверстием.

Далее несколько вариантов осуществления настоящего изобретения описаны при помощи прилагаемых чертежей, на которых:

фиг. 1 представляет собой вид сбоку в разрезе приспособления для крепления к болтовому отверстию в разобранном состоянии в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;

фиг. 2а-2с представляют собой виды сбоку в разрезе, на которых показано приспособление, изображенное на фиг. 1, на последовательных стадиях сборки;

фиг. 3 представляет собой вид сбоку в разрезе собранного приспособления, изображенного на фиг. 1;

фиг. 4а представляет собой вид сбоку двух расположенных рядом приспособлений, изображенных на фиг. 3;

фиг. 4Ь представляет собой вид сбоку приспособлений, изображенных на фиг. 4а, с разжатой цангой;

фиг. 5а-5е представляют собой виды в разрезе, на которых показаны последовательные стадии установки узла, изображенного на фиг. 3, в пустые совмещенные болтовые отверстия для осуществления разъединения фланцев;

фиг. 6а-6е представляют собой виды сбоку последовательных стадий сборки приспособления для крепления к болтовому отверстию в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг. 7а представляет собой вид сбоку приспособления, показанного на фиг. 6е;

фиг. 7Ь представляет собой вид сбоку приспособления, изображенного на фиг. 7а, с частично разжатой цангой;

фиг. 8а-8с представляют собой виды в разрезе, на которых показаны последовательные стадии установки приспособления, изображенного на фиг. 6е, в пустые совмещенные болтовые отверстия;

фиг. 9а-9б представляют собой виды сбоку в разрезе, на которых показаны последовательные стадии присоединения системы передачи усилия к приспособлению для крепления к болтовому отверстию и разъединения примыкающих фланцев;

фиг. 10а представляет собой вид сбоку системы передачи усилия, присоединенной к приспособлению для крепления к болтовому отверстию, показанному на фиг. 7а;

фиг. 10Ь представляет собой вид сбоку системы передачи усилия, показанной на фиг. 10а, после приложения усилия к приспособлению для крепления к болтовому отверстию;

фиг. 11 представляет собой аксонометрический вид неразжатой цанги;

фиг. 12 представляет собой аксонометрический вид в разобранном состоянии другого варианта осуществления части приспособления для крепления к болтовому отверстию в разобранном состоянии в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 13 представляет собой аксонометрический вид в разобранном состоянии альтернативного варианта осуществления приспособления для крепления к болтовому отверстию в соответствии с изобретением.

На фиг. 1 показаны в разобранном состоянии составные части приспособления для крепления к болтовому отверстию, обозначенного в целом позицией 20, в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. Это приспособление 20 для крепления к болтовому отверстию включает в себя корпус 38, который образует часть разжимных средств, цангу 40, которая действует как разжимаемая деталь, гайку 54 и наконечник 64.

- 3 013621

Корпус 38 имеет первую концевую часть 22 и вторую концевую часть 26, между которыми расположена выполненная в виде усеченного конуса часть 24. Большее основание выполненной в виде усеченного конуса части 24 прилегает к первой концевой части 22, а меньшее основание выполненной в виде усеченного конуса части 24 прилегает ко второй концевой части 26.

Внутри первой концевой части 22 расположена гидравлическая система. Гидравлическая система имеет открытую с одного конца полость 84, в которой герметично установлен поршень 86. Поршень 86 выполнен с возможностью перемещения внутри полости 84 для приведения в соответственное движение приводного штока 36, выступающего из открытого конца полости 84. Вторая концевая часть 26 имеет резьбу 28, выполненную на ее внешней поверхности. В выполненной в виде усеченного конуса части 24 и второй концевой части 26 имеется сквозное отверстие 32, предоставляющее возможность подачи гидравлической рабочей жидкости от внешнего источника в полость 84. Отверстие 32 внутри второй концевой части 26 имеет расширенную часть 33, на внутренней поверхности которой выполнена резьба 34.

Цанга 40 имеет, по существу, цилиндрическую внешнюю форму и выполнена из четырех отдельных сегментов 42. Каждый сегмент 42 имеет несколько взаимно параллельных кольцевых гребней 44, выступающих в радиальном направлении из его внешней поверхности, а также выступ 46, простирающийся радиально наружу из одного из концов. Внутренняя поверхность 48 цанги 40 имеет форму, по существу, усеченного конуса, а профиль внутренней поверхности соответствует части внешней поверхности у меньшего основания выполненной в виде усеченного конуса части 24.

Гайка 54 имеет буртик 58, прикрепленный к ней, а также внутреннюю резьбу 56, соответствующую резьбе 28, выполненной на второй концевой части 26. На наконечнике 64 расположен гидравлический разъем, а также выполнена резьба 66, соответствующая резьбе 34.

На фиг. 2а-2с показаны различные стадии сборки приспособления 20 для крепления к болтовому отверстию. Как показано на фиг. 2Ь, цангу 40 надевают на вторую концевую часть 26. Конусность конической внутренней поверхности 48 цанги 40 соответствует конусности внешней поверхности 24ί выполненной в виде усеченного конуса части 24 таким образом, что две поверхности 48, 24ί могут прилегать друг к другу так, что цанга 40 полностью опирается на часть 24. Затем гайка 54 может быть надета на вторую концевую часть 26, а резьбы 56 и 28 соединены. Когда гайка 54 находится в положении, показанном на фиг. 2с, близком к внешнему концу резьбы 28, то буртик 58 слегка прижат к выступу 46 цанги 40, поверхности 24ί и 48 слегка прижаты друг к другу, а цанга 40 не разжата. На последней стадии сборки наконечник 64 прикрепляют к корпусу 38 путем ввинчивания резьбы 66 в резьбу 34 расширенной части 33 у конца отверстия 32. На фиг. 3 показано собранное приспособление 20 для крепления к болтовому отверстию.

На фиг. 4а показаны два приспособления 20 для крепления к болтовому отверстию, расположенные рядом торцом к торцу в положении, в котором они должны быть расположены после сборки (однако в неразжатом) в совмещенных отверстиях для болтов в примыкающих фланцах. Когда эти узлы установлены на место, выступы 46 цанг 40 прижаты к внешним поверхностям фланцев, а неразжатые цанги 40 должны быть расположены внутри отверстий для болтов. При необходимости разжатия цанги 40, гайку 54 навинчивают по резьбе 28 на цангу 40. Разумеется, цанга 40 удерживается неподвижно относительно фланца выступом 46, плотно прижатым к внешней поверхности фланца. При перемещении гайки 54 по резьбе 28 буртик 58 взаимодействует с выступом 46 неподвижной цанги 40 и втягивает выполненную в виде усеченного конуса часть 24 в отверстие цанги 40. Скошенные поверхности 24ί и 48 скользят друг по другу, и относительное осевое перемещение преобразуется в радиальное разжимание сегментов 42 цанги. Гайку 45 навинчивают таким образом до тех пор, пока цанга не разожмется до требуемой степени, фиксируя приспособление 20 внутри болтового отверстия.

На фиг. 5а-5е показаны операции, применяемые для крепления к болтовому отверстию при разъединении двух примыкающих фланцев 70. Части трубопровода 76 имеют фланцы 70, которые простираются в радиальном направлении от соединяемых концов. Примыкающие фланцы 70 соединены болтами (не показаны), установленными в болтовые отверстия 72 на каждом из фланцев. Между примыкающими фланцами 70 имеется небольшой начальный зазор 74. Прокладка (не показана) обычно установлена в зазоре 74 между примыкающими фланцами 70, обычно в радиальном направлении изнутри болтовых отверстий 72.

Первой операцией способа разъединения фланцев 70 является установка приспособления 20 для крепления к болтовому отверстию в каждое болтовое отверстие 72. После того как приспособления 20 для крепления к болтовому отверстию установлены в болтовые отверстия 72, цанги 40 могут быть разжаты, как показано на фиг. 5с и 56, путем навинчивания гайки 56 по резьбе 28. Это приводит к перемещению внешней поверхности сегментов 42 в радиальном направлении наружу к внутренним поверхностям болтовых отверстий 72, перемещение цанг 40 относительно болтовых отверстий 72 предотвращается силами трения, возникающими при взаимодействии поверхности разжатой цанги 40 и рельефного элемента 44 ее внешней поверхности с внутренней поверхностью болтового отверстия 72, с образованием конфигурации, показанной на фиг. 56.

- 4 013621

Для того чтобы разъединить фланцы 70, источник подачи под давлением гидравлической рабочей жидкости (не показан) подсоединяют к наконечнику 64, и гидравлическая рабочая жидкость подается в отверстие 32 и в полость 84. Гидравлическая рабочая жидкость внутри полости 84 воздействует на поршень 86 и перемещает этот поршень 86 наружу из полости, выталкивая ответные поверхности 37 приводных штоков 36 и приводя их в контакт друг с другом. Противоположно направленные усилия толкают ответные поверхности 37 приводных штоков 36 в разные стороны и расширяют зазор 74 между фланцами 70, как показано на фиг. 5е.

При навинчивании гайки 56 по резьбе 28 может быть измерено точное количество оборотов гайки 56. Поскольку цанга обычно ведет себя предсказуемо и разжимается одинаково, то измеренное количество оборотов может быть использовано для расчета усилия извлекания приспособления 20 для крепления к болтовому отверстию. Рассчитанное предельное усилие извлекания приспособления 20 для крепления к болтовому отверстию может быть отрегулировано так, чтобы оно превышало усилие, прилагаемое за счет гидравлического давления к каждому приводному штоку 36, и гидравлическое давление, разъединяющее фланцы 70, не извлекало приспособления 20 из болтовых отверстий 72. Альтернативно может быть измерен крутящий момент на гайке 54 при помощи обычного тарированного ключа, а требуемое усилие извлекания может быть рассчитано по его значению.

Выступ 46 формирует поверхность, на которую может воздействовать буртик 58, выполненный на гайке 54. Кроме того, выступ 46, как правило, в радиальном направлении шире, чем отверстие 72 для болта. Таким образом, выступ 46 в приспособлении 20 для крепления к болтовому отверстию факультативно является ограничителем глубины установки цанги в болтовое отверстие и выдерживания необходимого расстояния установки в болтовое отверстие 72. Однако выступ 46 является факультативным элементом и может отсутствовать, а цанга может быть выполнена с возможностью полного вхождения в болтовое отверстие и разжатия в любом требуемом осевом положении внутри него.

В другом варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 6-11, альтернативное приспособление для крепления к болтовому отверстию в целом обозначено позицией 90. Приспособление 90 включает в себя корпус 92, гайку 110, шайбу 112, первую выполненную в виде усеченного конуса деталь 114, цангу 100 и вторую выполненную в виде усеченного конуса деталь 116.

Корпус 92 имеет шток 94 с головкой 96 на одном из концов и внешней резьбой 124, выполненной между ними. На другом конце штока 94 выполнена резьба 126. Головка 96 имеет два цилиндрических выступа 98, простирающихся в поперечном направлении от ее противоположных сторон.

Гайка 110 имеет внутреннюю резьбу 108, которая взаимодействует с внешней резьбой 124, выполненной на корпусе 92.

Первая выполненная в виде усеченного конуса деталь 114 содержит сквозное отверстие 115, которое имеет диаметр, подходящий для размещения штока 94. Вторая выполненная в виде усеченного конуса деталь 116 подобна первой выполненной в виде усеченного конуса детали 114 и имеет сквозное отверстие 117. На внутренней поверхности этого сквозного отверстия 117 выполнена резьба 118. Со стороны большего основания второй выполненной в виде усеченного конуса детали 116 выполнен упор 120 для предотвращения выхода штока 94 за пределы второй выполненной в виде усеченного конуса детали 116.

Более подробный аксонометрический вид цанги 100 показан на фиг. 11. Цанга 100 имеет сквозное отверстие 106 и осевые прорези 102, простирающиеся от одного конца по направлению к другому концу цанги 100. Каждая прорезь 102 не является сквозной и простирается от одного конца цанги 100, заканчиваясь вблизи от другого конца. Прорези 102 расположены через 45° по окружности цанги 100, причем соседние прорези простираются от противоположных концов цанги 100. На внешней поверхности концевых частей цанги 100 выполнены радиальные выступы 104.

Сборка приспособления 90 для крепления к болтовому отверстию показана на фиг. 6а-6е. Гайку 110 надевают на шток 94, а резьбу 108 навинчивают на соответствующую резьбу 124. После установки на место гайки 110 на шток 94 надевают шайбу 112. Первую выполненную в виде усеченного конуса деталь 114 устанавливают таким образом, что шток 94 располагается внутри сквозного отверстия 115, а широкий торец первой выполненной в виде усеченного конуса детали 114 обращен на шток, т.е. узкий торец обращен наружу. Цангу 100 также надевают на шток 94 таким образом, что шток располагается соосно со сквозным отверстием 106 цанги 100. Один из торцов цанги 100 соприкасается и частично перекрывает часть торца меньшего диаметра первой выполненной в виде усеченного конуса детали 114. Вторую выполненную в виде усеченного конуса деталь 116 навинчивают на конец штока 94 по взаимодействующим резьбам 126 и 118, однако зеркально относительно первой выполненной в виде усеченного конуса детали 114 таким образом, что торцы меньшего диаметра двух выполненных в виде усеченного конуса деталей 114, 116 обращены друг к другу и входят внутрь соответствующих концов сквозного отверстия 106 цанги 100. Упор 120 предотвращает выход штока 94 за пределы второй выполненной в виде усеченного конуса детали 116. Собранное приспособление 90 для крепления к болтовому отверстию показано на фиг. 7а в неразжатом состоянии.

- 5 013621

Для разжимания цанги 100 гайку 110 навинчивают по резьбе 124, подавая шайбу 112 и первую выполненную в виде усеченного конуса деталь 114 по направлению ко второй выполненной в виде усеченного конуса детали 116. Это действие вводит выполненные в виде усеченного конуса детали 114, 116 внутрь соответствующих концов цанги 100 таким образом, что цанга 100 сжимает скошенные поверхности расположенных внутри выполненных в виде усеченного конуса деталей 114, 116. По мере того как выполненные в виде усеченного конуса детали 114, 116 входят внутрь концов цанги 100, диаметр той части деталей 114, 116, которая соприкасается с цангой 100, постепенно увеличивается. Возникающее при этом разжимающее усилие, воздействующее на цангу 100, вызывает расширение прорезей 102 у концов цанги 100, таким образом разжимая цангу 100.

Альтернативно цанга 100 может быть заменена цангой, разделенной на сегменты, подобной описанной в первом варианте осуществления и имеющей внутреннюю скошенную поверхность на каждом конце сегмента, причем уклон этой скошенной поверхности, по существу, соответствует углу конусности выполненных в виде усеченного конуса деталей. Фактически разжимаемая деталь в любом из вариантов осуществления, описанных выше (например, цанги 40, 100, 196 и 240), может быть использована равнозначно в любом из разжимных средств. В частности, разжимаемая цанга 100 пригодна для использования в любом варианте осуществления разжимных средств.

Как указано для предшествующего варианта осуществления, фланцы 70, показанные на фиг. 8 и 9, выполненные на стыке трубопровода 76, имеют болтовое отверстие 72 и небольшой зазор 74 между ними. На фиг. 8а-8Ь показаны приспособления 90 для крепления к болтовому отверстию, установленные в примыкающие болтовые отверстия 72, а цанга 100 разжата описанным выше способом таким образом, что выступы 104 и существенная часть внешней окружности цанги 100 находятся в контакте с болтовым отверстием 72.

На фиг. 9 и 10 показана система 140 передачи усилия, которая включает в себя движущий механизм 154, распорку 166 и два рычага 144, 170. Первый рычаг 144 имеет зацеп 146 на его нижнем конце, а на верхнем конце рычаг 144 шарнирно соединен с движущим механизмом 154 при помощи оси 150 шарнира. Второй рычаг 170 имеет нижний зацеп 172, а также зацеп 176 на верхнем конце рычага 170. Распорка 166 шарнирно закреплена между рычагами 144, 170 при помощи соответствующих осей 148 и 174 шарниров, установленных между двумя концами каждого из рычагов 144, 170.

Движущий механизм 154 имеет трубу 158 с внутренней резьбой для свинчивания с резьбовым болтом 156. Болт 156 выполнен с возможностью перемещения в осевом направлении относительно трубы 158 при помощи резьб (не показаны). Один конец болта 156 имеет головку 160 для помещения конца болта 156 в зацеп 176 рычага 170. Болт 156 заканчивается гайкой 161, предназначенной для приложения крутящего момента к болту 156. Упорный подшипник 162 расположен между головкой 160 и гайкой 161. Этот упорный подшипник 162 имеет с обеих сторон шайбы 163.

Систему 140 передачи усилия прикрепляют к приспособлениям 90 для крепления к болтовому отверстию путем установки зацепов 146, 172 на выступы 98, как показано на фиг. 9Ь. Затем движущий механизм 154 поворачивают вокруг оси 150 шарнира в положение, параллельное распорке 166, а головку 160 помещают на место с внешней стороны зацепа 176. Затем гайку 161 болта 156 поворачивают, завинчивая болт 156 в трубу 158 и стягивая концы рычагов 144, 170 друг к другу. При вращении гайки 161 упорный подшипник 162 способствует уменьшению крутящего момента, необходимого для вращения гайки 161 и разъединения фланцев. Поскольку распорка 166 остается в одном положении на протяжении выполнения всей операции, то рычаги 144, 170 поворачиваются вокруг осей 148, 174 шарниров и толкают нижние зацепы 146, 172 наружу. Таким образом, фланцы 70 разъединяются, как показано на фиг. 96.

Расположение распорки 166 может быть изменено для изменения направления перемещения приспособлений 90 для крепления к болтовому отверстию или для изменения усилия, прилагаемого к ним. Уменьшение длины между зацепами 146, 172 рычагов 144, 170 и осями 148, 174 шарниров с относительным увеличением расстояния между осями 148, 174 шарниров и концами 150, 176, прикрепленными к движущему механизму 154, приводит к увеличению усилия, прилагаемого к приспособлениям 90 для крепления к болтовым отверстиям. Однако траектория, описываемая концами 146, 172 рычагов 144, 170 при уменьшении расстояния между осями 148, 174 шарниров и концами 146, 172, становится более дугообразной. Таким образом, соотношение расстояний между концом каждого рычага 144, 170 и осями 148, 174 шарниров может изменяться для того, чтобы регулировать прикладываемое усилие и радиус перемещения приспособлений 90.

Альтернативно может быть выполнена распорка 166 фиксированной длины. В соответствии с этим упрощенным вариантом осуществления для приспособления к различной ширине фланца 70 могут быть выполнены несколько гаек 110, имеющих различные длины буртика, таким образом, чтобы могла быть выбрана правильная длина буртика в зависимости от расстояния между примыкающими фланцами 70. Это обеспечивает возможность приспособления инструмента к различной ширине фланцев без изменения длины распорки и возможность правильного расположения цанги внутри болтового отверстия 72. Также в комплекте могут быть предоставлены несколько приспособлений 90 для крепления различной длины, факультативно с разжимными средствами без факультативного выступа 46 таким образом, чтобы эти средства могли быть установлены в болтовые отверстия 72 и приведены в разжатое состояние на лю

- 6 013621 бой необходимой глубине, соответствующей ширине фланцев. Таким образом, при широком фланце цанга может быть установлена глубоко в болтовое отверстие и затем разжата ближе к внутренней стороне болтового отверстия без регулирования распорки 166. Аналогично при узком фланце цанга может быть установлена непосредственно у внешней стороны болтового отверстия и затем разжата ближе к внешней стороне меньшего фланца также без регулирования положения распорки 166.

Вместо раздвигания разжатых приспособлений 90 для крепления к болтовым отверстиям в разные стороны с использованием движущего механизма 154, имеющего трубу 158 с внутренней резьбой, в которую ввинчивают болт 156, в системе 140 передачи усилия может быть использован гидравлический привод. Такая гидравлическая система может включать в себя поршень, размещенный с возможностью возвратного перемещения внутри полости. Подача гидравлической рабочей жидкости от внешнего источника может быть использована для заполнения полости и перемещения поршня в осевом направлении наружу таким образом, что он раздвигает рычаги 144, 170 аналогично трубе 158 и болту 156. Эта система обеспечивает точный контроль усилия, прилагаемого к приспособлениям 90 для крепления к болтовым отверстиям, и могут быть приложены более высокие усилия.

Альтернативный вариант осуществления показан на фиг. 12, который представляет собой аксонометрический вид части приспособления 190 для крепления к болтовому отверстию. Приспособление 190 для крепления к болтовому отверстию включает в себя выполненную в виде усеченного конуса часть 192. Выполненная в виде усеченного конуса часть 192 имеет четыре внешние поверхности 194. Цанга 196 выполнена в виде четырех сегментов 198. Профиль внутренней поверхности сегментов 198 соответствует профилю внешних поверхностей 194 выполненной в виде усеченного конуса детали 192.

Вариант осуществления, показанный на фиг. 12, является частичным сочетанием первого описанного гидравлического варианта осуществления и второго описанного механического варианта осуществления настоящего изобретения. Конкретный вариант осуществления на фиг. 12 механически приводится в действие навинчиванием гайки (не показана) по резьбе 197. Однако цанга 196 является разделенной на сегменты. Кроме того, скошенные контактные поверхности между цангой 198 и выполненной в виде усеченного конуса частью являются плоскими, а не коническими.

Аналогично фиг. 13 представляет собой альтернативный вариант осуществления, в котором объединены различные аспекты описанных выше вариантов осуществления. На фиг. 13 показан аксонометрический вид в разобранном состоянии приспособления 220 для крепления к болтовому отверстию. Приспособление 220 включает в себя корпус 222, гайку 236 и цангу 240.

Корпус 222 имеет головку 224, имеющую два цилиндрических выступа 228 на ее противоположных сторонах. Корпус 222 также имеет шток 230 с выполненной в виде усеченного конуса концевой частью 232, выполненный как единое целое с ним на одном из концов штока 230. Между штоком 230 и головкой 224 выполнена резьбовая часть 226.

Гайка 236 имеет резьбу 238, которая взаимодействует с резьбой 226, выполненной на корпусе 222. Цанга 240 выполнена в виде четырех сегментов 242, причем с одного конца 244 каждый сегмент 242 скошен в соответствии с формой выполненной в виде усеченного конуса части 232.

В процессе работы приспособление для крепления к болтовому отверстию фиксируют в болтовом отверстии 72 путем навинчивания гайки 236 по резьбе 226 на шток 230 в осевом направлении относительно сегментов 242 и втягивания скошенной части выполненной в виде усеченного конуса части 232 в соответствующую скошенную концевую часть 244, тем самым разжимая цангу 240. После того как приспособление 220 для крепления к болтовому отверстию закреплено в болтовом отверстии 72, система 140 передачи усилия, описанная для второго варианта осуществления, может быть установлена на выступы 228. Система передачи усилия 140 разъединяет примыкающие фланцы 70 так же, как описано выше для второго варианта осуществления.

Модификации и усовершенствования могут быть выполнены без выхода за пределы объема изобретения. Например, угол наклона скошенных частей может изменяться для регулирования величины радиального разжатия относительно величины осевого перемещения разжимаемой детали или цанги и, таким образом, изменения усилия, которое должно быть приложено для разжимания приспособления. Инструмент может быть несколько модифицирован для приспособления к различным цангам, которые могут быть использованы взаимозаменяемо в сочетании с различным разжимным инструментом. Например, корпус 38 может быть выполнен с двумя выполненными в виде усеченного конуса деталями, у которых торцы меньшего диаметра обращены друг к другу таким образом, что цанга 100 по второму варианту осуществления, которая разжимается в зигзагообразной конфигурации, может быть использована с разжимным инструментом по первому варианту осуществления.

Claims (24)

1. Устройство для разъединения фланцев трубопроводов, включающее в себя по меньшей мере одно приспособление для крепления к болтовому отверстию;

систему передачи усилия, выполненную с возможностью избирательного соединения по меньшей мере с одним приспособлением для крепления к болтовому отверстию и выполненную с возможностью приложения к нему усилия для избирательного перемещения фланцев один относительно другого;

причем приспособление для крепления к болтовому отверстию включает в себя разжимаемую деталь, выполненную таким образом, что она, по меньшей мере, частично размещается внутри болтового отверстия перед ее разжиманием, и разжимные средства, выполненные с возможностью разжимания разжимаемой детали таким образом, что по меньшей мере часть внешней поверхности разжимаемой детали разжимается и входит в контакт с болтовым отверстием;

которое отличается тем, что разжимные средства включают в себя первую и вторую клиновидные детали, выполненные с возможностью перемещения относительно разжимаемой детали, причем вторая клиновидная деталь ориентирована зеркально относительно первой клиновидной детали, так что относительное перемещение клиновидных деталей и разжимаемой детали вызывает разжимание разжимаемой детали и вхождение ее в контакт с болтовым отверстием.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что разжимные средства включают в себя приводной механизм для относительного перемещения клиновидных деталей и разжимаемой детали.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что приводной механизм включает в себя винтовой механизм и выполнен с возможностью перемещения разжимаемой детали в осевом направлении относительно клиновидной детали по направлению к торцу большего диаметра клиновидной детали с разжиманием разжимаемой детали в радиальном направлении.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что винтовой механизм включает в себя гайку и резьбовую часть, предусмотренную на части разжимных средств, причем гайка имеет буртик, выполненный с возможностью воздействия на торец разжимаемой детали.

5. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что оно включает в себя второе приспособление для крепления к болтовому отверстию, выполненное с возможностью установки в болтовое отверстие, расположенное соосно с первым болтовым отверстием.

6. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что разжимаемая деталь выполнена с возможностью вхождения в контакт с болтовым отверстием по меньшей мере в трех разнесенных по окружности точках в результате ее разжимания.

7. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что разжимаемая деталь выполнена с возможностью вхождения в контакт с болтовым отверстием, по существу, по всей окружности в результате ее разжимания.

8. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что разжимаемая деталь имеет внутреннее отверстие для введения в него по меньшей мере части разжимных средств.

9. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что разжимаемая деталь включает в себя множество частей, выполненных с возможностью перемещения одна относительно другой для разжимания в радиальном направлении и прикрепления к болтовому отверстию.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что упомянутые части имеют внутренние скошенные контактные поверхности, форма которых соответствует форме внешнего профиля разжимных средств.

11. Устройство по любому из пп.1-8, отличающееся тем, что разжимаемая деталь имеет одну или более сквозных прорезей, выполненных в ее боковой стенке для обеспечения возможности разжимания разжимаемой детали.

12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что упомянутые прорези простираются от одного из концов разжимаемой детали и разнесены по окружности разжимаемой детали, причем соседние по окружности прорези простираются от противоположных концов разжимаемой детали.

13. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что одни и те же разжимные средства выполнены с возможностью работы с несколькими размерами разжимаемых деталей для прикрепления к болтовым отверстиям с различными диаметрами.

14. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что система передачи усилия включает в себя два рычага, каждый из которых выполнен с возможностью соединения у одного конца с соответствующим приспособлением для крепления к болтовому отверстию, а у другого конца - с движущим механизмом.

15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что движущий механизм представляет собой винтовой механизм, выполненный с возможностью приложения осевого усилия для разведения двух приспособлений для крепления к болтовому отверстию.

16. Устройство по п.14 или 15, отличающееся тем, что система передачи усилия включает в себя распорку, выполненную с возможностью закрепления между осями шарниров на рычагах, и тем, что

- 8 013621 длина распорки является регулируемой для приведения ее в соответствие с расстоянием между фланцами и может фиксироваться в нескольких положениях после того, как определена необходимая длина.

17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что длина распорки является регулируемой для изменения усилия, создаваемого системой передачи усилия.

18. Устройство по п.16 или 17, отличающееся тем, что длина движущего механизма является регулируемой для обеспечения возможности использования системы передачи усилия для различной ширины фланцев.

19. Устройство по любому из пп.1-13, отличающееся тем, что система передачи усилия включает в себя поршень, такой как гидравлический плунжер, выполненный с возможностью приложения осевого усилия для разведения двух приспособлений для крепления к болтовым отверстиям, прикрепленных к фланцам.

20. Устройство по п.19, отличающееся тем, что каждое приспособление для крепления к болтовому отверстию имеет гидравлическую поршневую полость и поршень.

21. Устройство по п.20, отличающееся тем, что торцевая поверхность каждого поршня имеет соединительные средства для соединения с поршнем, расположенным напротив.

22. Способ разъединения фланцев трубопроводов, включающий следующие операции:

подготовку приспособления для крепления к болтовому отверстию, включающего в себя разжимаемую деталь;

размещение разжимаемой детали, по меньшей мере, частично внутри болтового отверстия во фланце;

приведение в действие разжимных средств с разжиманием внешней поверхности разжимаемой детали до введения в контакт с болтовым отверстием;

подготовку системы передачи усилия для воздействия на приспособление для крепления к болтовому отверстию и приведение в действие системы передачи усилия с приложением усилия к приспособлению для крепления к болтовому отверстию для перемещения фланцев один относительно другого, который отличается тем, что разжимные средства включают в себя первую клиновидную деталь и вторую клиновидную деталь, ориентированную зеркально относительно первой клиновидной детали, причем первая и вторая клиновидные детали выполнены с возможностью перемещения относительно разжимаемой детали для ее разжимания.

23. Способ по п.22, причем клиновидные детали выполнены в виде усеченного конуса.

24. Способ по п.23, включающий подготовку винтового механизма, включающего в себя гайку на винте, и включающий операцию навинчивания гайки на резьбу винта с воздействием гайки на клиновидные детали для их перемещения относительно разжимаемой детали.