Устройство для испытания труб на герметичность

Устройство для испытания труб на герметичность

Реферат

 

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности, для определения герметичности труб. Изобретение включает основание в виде емкости коробчатого сечения, состоящей из трех секций, крайние соединены между собой и являются водосборником. На основании установлены неподвижная траверса опоры для колонн, подвижные ползун и каретка, на последних установлены уплотнительные головки. Колонны закреплены с одной стороны неподвижно на траверсе, а на опорах- по посадке движения. Труба устанавливается в люнетах со сменными опорными и зажимными вставками соосно уплотнительным головкам. Оси трубы, колонн и уплотнительных головок лежат в одной плоскости под углом 1^o30' к горизонтальной. На концах колонн с одной стороны имеются бурты для фиксации задней уплотнительной головки, которая имеет опорные ролики и направляющие. Устройство имеет планетарные механизмы перекладки труб, установленные на колоннах с возможностью вращения вокруг осей последних и датчики регулирования усилия предварительного обжатия трубы уплотнительными головками и контроля изменения длины трубы при испытании. Люнеты установлены на подпружиненных платформах с возможностью перемещения вдоль оси трубы. Изобретение позволяет повысить надежность, снизить металлоемкость, габариты. 4 з. п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности, для определения герметичности труб.

Известен гидравлический пресс для испытания труб на герметичность, содержащий станину, выполненную в виде неподвижных поперечин, одна из которых имеет направляющую, колонны, стягивающие эти поперечины, подвижную поперечину, перемещающуюся по колоннам, уплотнительные головки, одна из которых установлена на подвижной поперечине, а другая на неподвижной, цилиндры холостого хода, смонтированные на неподвижной поперечине, имеющие направляющую и обеспечивающие перемещение подвижной поперечины, упорный винт с гайкой, одним концом прикрепленный к подвижной поперечине, свободно проходящий через направляющую в неподвижной поперечине, редуктор с приводом для перемещения гайки (а. с. 596846, G 01 M 3/08). Недостатком данного технического решения является большая металлоемкость, большие габариты.

Известен гидравлический пресс для испытаний труб, содержащий две неподвижные траверсы, каждая из которых имеет винт с гайкой, стянутые четырьмя составными колоннами, переднюю и заднюю сменные уплотнительные головки, установленные на подвижные траверсы, приспособление для извлечения трубы, уплотнение трубы торцевого типа с резиновым или полиуретановым уплотняющим элементом. Загрузка трубы в пресс с цехового рольганга производится тележкой, перемещаемой поршневым гидроцилиндром (рекламный лист Коломенского станкостроительного производственного объединения. - М. : 1980 г. Гидравлический пресс усилием 5000 т.с. для испытания труб, модель П 9947).

Недостатками данного технического решения являются большие габариты, большая металлоемкость, необходимость заглубления фундамента на глубину 6 м, недостаточная надежность.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание устройства для испытания обсадных труб с навинченными с одной стороны муфтами и бурильных труб с приварными или высаженными с обеих сторон концами диаметром от 127 до 245 мм, длиной от 8,5 до 12,5 м при давлении 70 МПа, уменьшение габаритов, снижение металлоемкости, повышение надежности.

Данная техническая задача решается за счет устройства, имеющего основание, представляющего емкость коробчатого сечения, разделенную на три секции, при этом крайние соединены между собой и являются водосборником.

Удлинение колонн обусловлено растяжением их под действием рабочей нагрузки на неподвижную и подвижную траверсы, возникающей в результате нагружения испытуемой трубы внутренним давлением.

Колонны защемлены на неподвижной траверсе и установлены на промежуточных опорах таким образом, что при удлинении колонн промежуточные опоры не воспринимают осевую рабочую нагрузку, а только поддерживают колонны в одной плоскости с испытуемой трубой.

Это обусловливает малую металлоемкость несущей конструкции и, как следствие, отсутствует необходимость в мощном фундаменте под устройство, что особенно важно для регионов с проблемными грунтами.

На основании имеется неподвижная траверса, на которой закреплены неподвижно колонны, установленные в опорах с возможностью удлинения под действием осевого усилия от внутреннего давления жидкости в испытуемой трубе, и на концах которых со стороны задней уплотнительной головки имеются бурты для фиксации последней. Оси колонн, лежащих по обе стороны испытуемой трубы, оси уплотнительных головок и трубы лежат в одной плоскости под углом 1^o30' к горизонтальной. Устройство имеет датчики регулирования усилия предварительного обжатия трубы и контроля изменения длины трубы при испытании. Задняя уплотнительная головка установлена на подвижной каретке, имеющей автономный привод, опорные ролики, перемещающиеся по направляющим. Люнеты, являющиеся опорами для трубы, установлены на подпружиненных платформах с возможностью перемещения вдоль оси трубы при испытании и имеют сменные опорные и прижимные вставки. Механизм перекладки трубы установлен на каждой колонне с возможностью вращения вокруг их осей, является планетарным. Приспособление для извлечения трубы из уплотнительных головок представляет собой сменную пластину с вырезом, охватывающим испытуемую трубу снизу с радиальным зазором, установленную в пазы кронштейна, закрепленного на подвижной поперечине перед передней уплотнительной головкой. Устройство снабжено датчиком регулирования усилия предварительного обжатия трубы уплотнительными головками и датчиком контроля изменения длины трубы при испытании, что повышает надежность ее работы. Режим работы устройства автоматический, цикл подачи воды замкнутый. Данное устройство компактно, позволяет снизить металлоемкость и габариты, надежно в эксплуатации, позволяет испытывать трубы широкого диапазона размеров. Расположение осей колонн, испытуемой трубы с уплотнительными головками в одной плоскости позволяет исключить возникновение изгибающего момента. Эти оси лежат в плоскости под углом 1^o30' к горизонтальной для вытеснения воздуха из трубы при заполнении ее водой, тем самым исключая установку дополнительных устройств для этой цели. Угол наклона выбран так, чтобы верхняя точка нижнего конца трубы была ниже нижней точки ее верхнего конца. Колонны имеют бурты на концах со стороны задней уплотнительной головки, которая установлена на подвижной каретке, и на которых фиксируется последняя. Бурты расположены через 0,5 м, их количество определяется диапазоном испытуемых труб. Сменные опорные и прижимные вставки для люнетов предназначены для обеспечения соосности трубы и уплотнительных головок. Они представляют собой призмы с буртами для крепления, каждый комплект предназначен для трубы определенного диаметра. Датчики регулирования усилия предварительного обжатия трубы уплотнительными головками и контроля изменения длины трубы при испытании настроены так, чтобы сдавливание трубы при предварительном обжатии и изменение длины трубы при испытании происходило в пределах упругой деформации.

На фиг.1 показан вид сбоку устройства; на фиг.2 - вид сверху; на фиг.3 - вид А; на фиг.4 - разрез Б-Б; на фиг.5 - разрез В-В; на фиг.6 - вид Г; на фиг. 7 - разрез Д-Д; на фиг.8 - вид Е; на фиг.9 - вид Ж; на фиг.10 -разрез И-И; на фиг.11 - разрез К-К.

Устройство состоит из основания 1, состоящего из трех секций 2, 3, 4, секции 2 и 4 соединены трубой 5 и являются водосборником. На основании 1 имеется неподвижная траверса 6, на которой закреплены неподвижно колонны 7, лежащие по обе стороны испытуемой трубы, а винт 8 с возможностью вращения от привода (не показано). Винт 8 сочленен с гайкой 9 закрепленной на подвижном ползуне 10, на котором установлена передняя уплотнительная головка 11. При перемещении передней уплотнительной головки 11 подвижный ползун 10 скользит по колоннам 7, которые имеют опоры 12 и установлены в них с возможностью удлинения при осевой нагрузке. Задняя уплотнительная головка 13 установлена на подвижной каретке 14, перемещающейся с помощью роликов 15 по направляющим 16, закрепленных на секции 3 основания. На концах колонн 7 со стороны задней уплотняющей головки 13 имеются бурты 17 для фиксации каретки 14, следовательно и задней уплотнительной головки 13 при установке ее для испытания трубы определенного размера. Испытуемая труба 18 укладывается при испытании на люнеты 19, имеющие сменные опорные 20 и прижимные 21 вставки, предназначенные для определенного диаметра трубы 18 с целью создания соосности ее и уплотнительных головок 11 и 13. Люнеты 19 установлены на подпружиненных пружиной 22 платформах 23, перемещающихся с помощью роликов 24 по направляющим (не показано), закрепленным на основании секции 3. На ползуне 10 закреплен кронштейн 25, в пазы которого перед передней уплотнительной головкой 11 установлена сменная пластина 26, охватывающая испытуемую трубу 18 с радиальным зазором за муфтой. Колонны 7 состоят из трех частей, соединенных муфтами 27. На корпусе задней уплотнительной головки 13 закреплена опора 28 в виде призмы для центрирования конца трубы 18 относительно задней уплотнительной головки 13. Опора 28 важна особенно при укладке труб длиной 12,5 м, чтобы предотвратить зависание конца трубы. Оси колонн 7, уплотнительных головок 11 и 13, трубы 18, закрепленной в них и лежащей на люнетах 19, лежат в одной плоскости (фиг.5), наклоненной под углом 1^o30' к горизонтальной (фиг. 1). Механизм 29, являющийся планетарным, перекладки трубы 18 установлен на каждой колонне 7 с возможностью вращения вокруг их осей. Захват 30 механизма 29 перекладки трубы 18 выполнен в виде призмы. Датчик контроля усилия предварительного обжатия трубы уплотнительными головками установлен на пульте управления гидросистемой. Датчик контроля изменения длины трубы установлен на ползуне 10, взаимодействует с цилиндром следящего привода (не показано) передней уплотнительной головки 11. Сигналы от обоих датчиков выведены на пульт управления устройством. Датчики - индуктивного типа.

Устройство работает следующим образом.

Испытуемая труба 18 подается входным рольгангом (не показано) в исходную позицию, она ориентирована так, чтобы конец с муфтой располагался со стороны передней уплотнительной головки 11. В зависимости от размеров трубы устанавливаются уплотнительные головки 11 и 13, в люнеты 19 устанавливаются опорные 20 и прижимные 21 вставки, сменная пластина 27. В зависимости от длины трубы 18 задняя уплотнительная головка 13 перемещается по направляющим (не показано) и закрепляется, упираясь в бурт 17, соответствующий ее размеру. Затем механизм перекладки трубы 29 переносит ее на люнеты 19 и опору 28. При укладке трубы 18 на люнеты 19 она может сместить их в сторону, пружина 22 возвращает платформу 23 с люнетом 19 в исходное положение. Передняя уплотнительная головка 11 перемещается к трубе 18, которая входит в переднюю уплотнительную головку 11 до упора и, перемещаясь далее, устанавливает трубу 18 в заднюю уплотнительную головку 13 до упора, после чего движение передней уплотнительной головки 11 прекращается. Конструкция задней уплотнительной головки 13 обеспечивает уплотнение трубы 18 по участку перед резьбой по гладкой поверхности. Далее происходит предварительное обжатие трубы 18 уплотнениями уплотнительных головок 11 и 13. Датчик регулирования усилия предварительного обжатия трубы следит, чтобы усилие обжатия было в пределах упругой деформации. После чего люнеты 19 закрываются, открываются задвижки (не показано) и вода подается через переднюю уплотнительную головку 11 в трубу 18 через заднюю уплотнительную головку 13 в водосборник 4 и 2 до тех пор, пока воздух не будет вытеснен из трубы 18. Для каждого размера труб продолжительность подачи воды своя. После этого задвижки закрываются и подается высокое давление как в трубу 18, так и в уплотнение уплотнительных головок 11 и 13 пропорционально. В процессе испытания труба укорачивается, цилиндр следящего привода (не показано) передней уплотнительной головки 11, перемещаясь, сохраняет герметичность трубы 18, а датчик контроля изменения длины трубы (не показано) следит, чтобы деформация трубы 18 была в пределах упругой деформации. В противном случае процесс испытания прерывается. После окончания испытания сбрасывается давление, открываются задвижки, разгерметизируется труба и вода вытекает в водосборник 2, 4, а оттуда перекачивается в напорный бак (не показано). Люнеты 19 раскрываются, передняя уплотнительная головка 11 движется влево, труба 18 выходит из уплотнения и ложится на пластину 27, оставляя муфту трубы 18 слева от нее. При продолжении движения передняя уплотнительная головка 11 вытаскивает трубу 18 из задней уплотнительной головки 13. Механизм 29 перекладки трубы 18, установленный на противоположной колонне 7, перекладывает трубу 18 на выходной рольганг (не показано). Далее процесс повторяется. При испытании трубы 18, имеющей резьбы с обеих сторон, на нее надевается технологическое кольцо с одной стороны.

Данная конструкция установки надежна, позволяет снизить габариты и металлоемкость, обеспечивает надежность и предназначена для испытания труб широкого диапазона размеров, обеспечивает целостность резьбы.

Формула изобретения

1. Устройство для испытания труб на герметичность, состоящее из основания, неподвижной траверсы, подвижных ползуна и каретки, на которых соосно установлены передняя и задняя уплотнительные головки, соответственно, составных колонн с опорами, винта с упорной резьбой, гайки, механизма для перекладывания трубы, приспособления для извлечения трубы из уплотнительных головок, опор для трубы, отличающееся тем, что колонны, закрепленные на траверсе неподвижно, установлены в опорах с возможностью удлинения при наложении осевой нагрузки и имеют бурты со стороны задней уплотнительной головки для фиксации последней, при этом оси уплотнительных головок, испытуемой трубы, лежащей на опорах соосно последним, колонн лежат в одной плоскости, наклоненной под углом 1^o30' к горизонтальной, а каретка задней уплотнительной головки, имеющая автономный привод, снабжена опорными роликами для перемещения по направляющим, кроме того, основание представляет собой емкость коробчатого сечения, состоящую из трех секций, крайние соединены между собой и являются водосборником, устройство имеет датчики регулирования усилия предварительного обжатия трубы и контроля изменения длины трубы при испытании.

2. Устройство для испытания труб на герметичность по п. 1, отличающееся тем, что люнеты, являющиеся опорами для трубы, имеют сменные опорные и прижимные вставки.

3. Устройство для испытания труб на герметичность по п. 2, отличающееся тем, что люнеты установлены на подпружиненных платформах с возможностью перемещения вдоль оси трубы.

4. Устройство для испытания труб на герметичность по п. 1, отличающееся тем, что механизм для перекладки трубы, являющийся планетарным, установлен на колонне с возможностью вращения вокруг оси последней.

5. Устройство для испытания труб на герметичность по п. 1, отличающееся тем, что приспособление для извлечения трубы из уплотнительных головок состоит из кронштейна, неподвижно закрепленного на ползуне перед передней уплотнительной головкой и сменной пластины, установленной в пазы кронштейна и имеющей вырез, охватывающий трубу с радиальным зазором.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11