Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована для уплотнения разъемов корпусов насосов и другого оборудования, работающего под давлением.

Известно гидравлическое устройство (фирма Wenutek) для уплотнения разъема корпусов насосов. Это устройство обеспечивает одновременные нагрузки всех шпилек разъема корпуса. Недостатками устройства фирмы Wenutek является то, что в случае увеличения необходимого осевого усилия при существующем максимальном рабочем давлении в гидросистеме, необходимо увеличивать радиальные размеры исполнительных механизмов, что невозможно в условиях ограниченного пространства между крепежными элементами.

Из уровня техники известно устройство для уплотнения и разуплотнения крышек напорных резервуаров (Патент RU №2319876, МПК8 F16J13/02, дата подачи: 03.11.2006), содержащкк N силовых элементов для вытяжки шпилек, выполненных в виде гидродомкратов, гидравлически связанных между собой, каждый из которых включает, по меньшей мере, один гидроцилиндр и один полый поршень, полый опорный цилиндр, который своим нижним торцом установлен над крышкой напорного резервуара, тягу, проходяую внутри поршня и опорного цилиндра и в процессе вытяжки закрепляемую на шпильке, при этом устройство снабжено единым для всех N гидродомкратов корпусом, соединенным с верхними концами тяг и включает N гидроцилиндров, полые опорные цилиндры выполнены подвижным относительно единого корпуса, при этом верхние торцы пустых опорных цилиндров соединены с нижними торцами пустых поршней. Недостатком данного решения является создание очень высокого рабочего давления в гидроцилиндре и, во-вторых, выполнение поршня гидроцилиндра с большой рабочей площадью и, как следствие, диаметром. Это приводит к увеличению габаритов устройства и снижению надежности узлов гидросистемы при повышенных требованиях к безопасности проведения работ.

Известно устройство для уплотнения и разуплотнения крышек напорных резервуаров (Патент RU №130363, МПК F16J13/02, дата подачи 16.12.2013), содержащее N силовых элементов для вытяжки шпилек с прижимными гайками, каждый из которых включает полую опору, установленную на крышке напорного резервуара, корпус гидроцилиндра с поршнем и выполненным в его нижней части штоком, который расположенный внутри полой опоры и опирающий на последнюю, при этом силовые блоки обеспечены захватной втулкой, соединяющей шток со шпилькой, и, по меньшей мере, одной пружиной, помещенной между фланцами, выполненными в верхней части захватной втулки и нижней части корпуса гидроцилиндра. Недостатком данного решения является создание очень высокого рабочего давления в гидроцилиндре и, во-вторых, выполнение поршня гидроцилиндра с большой рабочей площадью и, как следствие, диаметром. Это приводит к увеличению габаритов устройства и снижению надежности узлов гидросистемы при повышенных требованиях к безопасности проведения работ. Ближайшим аналогом к предложенному техническому решению избрано устройство для создания усилия при герметизации фланцевых разъемов корпусов оборудования (Патент UA №71976, МПК F16B 1/00, дата подачи 20.04.2010). Устройство имеет гидравлические исполнительные механизмы, количество которых соответствует количеству крепежных элементов, с герметизацией фланцевых разъемов корпусов оборудования, и в каждом исполняющем механизме установлено сосно необходимое количество силовых гидроцилиндров, соединенных механически и гидравлически так, что осевое усилие суммируется. Недостатком является выполнение поршня гидроцилиндра с большой рабочей площадью и, как следствие, диаметром. Это приводит к увеличению габаритов устройства и снижению надежности узлов гидросистемы при повышенных требованиях к безопасности проведения работ. Кроме того, в известном решении в системе автоматического управления используются инфракрасные порты, сигнал от которых передается через проводное соединение на компьютер, что не позволяет получать информацию дистанционно.

Технической задачей предложенной полезной модели является снижение рабочего давления в гидросистеме устройства при обеспечении необходимых усилий при вытяжке шпилек и повысить надежность и долговечность элементов оборудования.

Поставленная задача решается тем, что предложено устройство для создания усилия при герметизации фланцевых соединений главных разъемов корпусов насосов, содержащее кожух, во внутренней полости которого расположены гидравлические исполнительные механизмы и трубопроводы высокого давления, и систему автоматического управления и обработки данных, в котором согласно полезной модели в каждом исполнительном механизме вертикально установлено не менее двух последовательно спаренных цилиндров, рабочие камеры которых соединены гидравлической связью, а система автоматического управления включает беспроводные цифровые индикаторы со встроенным каналом приема-передачи сигнала Bluetooth LE, расположенные на исполнительных механизмах.

Кроме того, использовано тридцать исполнительных механизмов, которые выполнены с возможностью создания необходимого усилия при вытяжке шпильки и передачи этого усилия через тягу, входящей в состав исполнительного механизма, на шпильку.

Кроме того, расчет осевого усилия на шпильку, которое создается одним исполнительным механизмом, рассчитывается по формуле Р _о = Р _р х S, где Ро - создаваемое осевое усилие, Рр - рабочее давление кг/см ² , S - суммарная площадь рабочих поверхностей двух последовательно спаренных поршней гидроцилиндров, см ² .

Предлагаемое устройство для создания усилия при герметизации фланцевых соединений главных разъемов корпусов насосов имеет собственное название "ТКУ-195".

Полезная модель поясняется чертежами, где на Фиг.1 схематически показано предложенное устройство, а на Фиг. 2 изображен исполнительный механизм в разрезе.

Предлагаемое устройство для создания усилия при герметизации фланцевых соединений главных разъемов корпусов насосов (как показано на Фиг.1-2) содержит кожух 1, во внутренней полости которого расположены гидравлические исполнительные механизмы 2 и трубопроводы высокого давления (не показаны) и систему автоматического управления и обработки данных 3. В каждом исполнительном механизме 2 вертикально установлено не менее двух последовательно спаренных цилиндров 4, рабочие камеры которых соединены гидравлической связью. Количество исполнительных механизмов соответствует количеству крепежных шпилек и в данном техническом решении, преимущественно используют тридцать исполнительных механизмов, которые выполнены с возможностью создания необходимого усилия при вытяжке шпильки и передачи этого усилия через тягу, входящей в состав исполнительного механизма, на шпильку. Причем, расчет осевого усилия на шпильку, что создается одним исполнительным механизмом рассчитывается по формуле Р _о = Рр х S, где Р _о - создаваемое осевое усилие, Рр - рабочее давление кг/см ² , S - суммарная площадь рабочих поверхностей двух последовательно спаренных поршней гидроцилиндров, см ² .

В состав предложенного технического решения входит система автоматического управления и обработки данных 3, которая включает беспроводные цифровые индикаторы 5 со встроенным каналом приема- передачи сигнала Bluetooth LE, которые расположены на исполнительных механизмах.

В состав системы управления и обработки данных 3 кроме беспроводных индикаторов 5 входят:

- приемник сигналов индикаторов 6;

- переносной персональный компьютер 7 с автономным питанием и системой обработки информации;

- соединительный провод 8 между приемником сигналов и компьютером.

Индикаторы 6 обеспечены автономным питанием, циферблатом и магнитной стойкой, с помощью которой они устанавливаются на торец тяги. Шток индикатора опирается на промежуточную измерительную штангу тяги. Каждый индикатор выполняет две функции:

- показывает значение удлинения; - передает информацию на приемник 6.

Данная система передачи информации позволяет не использовать провода в зоне работы ремонтного персонала. На дисплей персонального компьютера выводятся:

- давление, создаваемое насосной станцией;

- показания удлинение каждой шпильки;

- расчетные величины модуля упругости для каждой шпильки.

После завершения процесса, полученные результаты уплотнения главного разъема записываются на магнитный носитель для последующей распечатки. Кроме этого, компьютер 7 обеспечивает сохранение всех результатов измерений для дальнейшего анализа в тех случаях, если при последующих уплотнениях произошли изменения значений удлинения шпилек.

Кожух 1 имеет форму кольца П-образного сечения и является основным несущим элементом устройства. В нем выполнено 30 отверстий для крепления исполнительных механизмов 2. На внутренней поверхности кожуха крепится гидравлический коллектор высокого давления. На горизонтальной полке кожуха есть три отверстия для крепления штанг 9, соединяющие кожух 1 с верхним строповым кольцом 10, или рым-болтов при транспортировке устройства в частично разобранном виде внутри АЭС. Внешняя вертикальная полка кожуха 1 имеет шесть окон, предназначенных для осмотра состояния гидравлической системы и исполнительных механизмов в процессе профилактических, ремонтных работ и при выполнении переосвидетельствования гидравлической системы. Окна снабжены съемными крышками.

К кольцу 10 приварены строповые ушки 11, с помощью которых производится установка/снятие устройства с главного разъема насоса. В состав кольца верхнего входят три тяги (штанги) 9, которые обеспечивают соединение кольца 10 и кожуха 1. На тяге имеются резьбовые муфты для выставки кожуха в горизонтальной плоскости при разной длине строп. С помощью тяг обслуживающим персоналом через три окна в проставки верхней осуществляется коррекция направлений устройства при опускании его в главный разъем насоса.

На горизонтальной плоскости кожуха расположен штуцер 12, который с помощью гибкого рукава 13 высокого давления, соединен с блоком гидравлическим, который включает масло-насосную станцию 14.

Блок гидравлический состоит из бака для масла емкостью, например, шесть литров, насоса низкого давления, мультибустера (для повышения давления) и гибкого рукава высокого давления 13, который осуществляет гидравлическую связь с коллектором, расположенным внутри кольцеобразного кожуха. В качестве привода насоса применяют электрический двигатель. Мощность привода обеспечивает запуск насоса с любого давления в системе в рабочем диапазоне. Масло-насосная станция укомплектована регулируемым предохранительным клапаном, электрическим датчиком давления, сигнал с которого поступает на компьютер 6. Блок гидравлический обеспечивает плавное повышение давления в системе до 100 МПа.

Кроме основного несущего элемента кожух 1 выполняет функции площадки для обслуживающего персонала при выполнении работ, а также обеспечивает защиту обслуживающего персонала от контакта с трубопроводами высокого давления.

Исполнительные механизмы 2 (которых использовано 30 штук) служат для создания необходимого усилия при вытяжке шпильки и передачи этого усилия через тягу, входящую в состав исполнительного механизма, на шпильку. Все металлические детали исполнительного механизма 2 выполнены из высокопрочной стали.

На Фиг.2 показано исполнительный механизм в разрезе. Опорная втулка 15 предназначена для установки исполнительного механизма 2 на опорную поверхность сферической шайбы главного разъема насоса. На наружной поверхности опорной втулки 15 крепится привод 16 с зубчатым колесом 20, который обеспечивает передачу крутящего момента на гайку главного разъема с установленным на ней кольцом с зубчатым зацеплением. Передача крутящего момента привода осуществляется через удлинитель, конец которого выходит на внешнюю поверхность кольца. Завинчивание (откручивание) гаек главного разъема осуществляется с помощью двух моментальных ключей, входящих в состав устройства.

Рабочий двухкамерный (двухступенчатый) цилиндр 4 выполнен по системе «тандем», то есть с вертикально расположенными камерами - одна над другой. Обе камеры цилиндра 4 соединены гидравлической связью. При создании давления в системе в обоих ступенях цилиндров 4 каждым поршнем создается одинаковое осевое усилие. Поршень первой ступени 19 своим верхним торцом упирается в нижний торец поршня второй ступени 20. В сумме создается осевое усилие, которое составляет 135 тонн при давлении в системе 100 МПа. Применение системы «тандем» позволяет снизить предельное давление в гидравлической системе и повысить безопасность и надежность работы изделия. Осевое усилие, создаваемое цилиндрами 4, через две сферические шайбы 21, 22 передается на тягу 17, накрученную на резьбовой конец шпильки главного разъема (не показана). Накручивание тяги 17 на шпильку главного разъема осуществляется с помощью пневматического ключа, входящего в комплект оборудования. В состав тяги 17 входит подпружиненная промежуточная измерительная штанга 23, которая обеспечивает передачу на беспроводной цифровой индикатор 5 величины удлинения от штанги, которая устанавливается в отверстие шпильки главного разъема.

Узлы и детали исполнительного механизма соединены в единое целое с помощью винтов. Крепления исполнительных механизмов на кольце осуществляется с помощью шпонок, обеспечивающих свободное их перемещение по кольца в трех плоскостях на регламентированную величину. Полости цилиндров 4 соединены с гидравлическим коллектором с помощью гибких соединительных элементов.

Основными функциями предлагаемого устройства (комплекта поставки уплотнения/разуплотнения главного разъема насосов, например, ТКУ-195 для насосов ГЦН-195М), являются:

- гидравлическое одновременное вытягивание всех тридцати шпилек главного разъема насоса на заданное усилие или регламентированную величину.

- отвинчиванием/завинчивания гаек главного разъема.

- компьютерный контроль величины вытяжки шпилек или усилия.

- сохранение всех результатов удлинение шпилек главного разъема и диагностика состояния шпилек.

Преимуществами предложенного технического решения являются:

Время на выполнение операции разуплотнения главного разъема составляет 50-60 мин. Оно рассчитано из условий, что устройство находится в реакторном отделении на 36 отметке.

Время на выполнение операции уплотнения главного разъема рассчитано из тех же условиях и составляет 60-70 мин.

Процесс разуплотнения/уплотнения главного разъема насоса ГЦН- 195М с применением устройства позволит сократить продолжительность ремонтных работ примерно на 11-12 часов, при этом количество задействованного персонала сократится с 5-6 человек до 3-х человек (2 слесаря и 1 оператор).

К тому же применение предложенного технического решения позволит:

- повысить качество обтяжку;

- уменьшить нагрузку на бурт корпуса насоса (улитки), что обеспечит сохранение его плоскостности, и как следствие улучшит герметичность главного фланцевого соединения главных разъемов корпусов насосов;

- исключить нарушения технологии особенно при разуплотнения главного разъема;

- значительно сократить процесс обтяжки главного разъема и снизить дозированные нагрузки на обслуживающий персонал, задействованный на этой операции;

- возможность получить расчетным путем анализ шпилек.

Цифровые обозначения, использованные в данном описании полезной модели:

1 - кожух;

2 - исполнительный механизм;

3 - система управления и обработки данных;

4 - цилиндры;

5 - беспроводные цифровые индикаторы;

6 - приемник сигнала индикаторов;

7 - персональный компьютер;

8 - соединительный провод;

9 - штанги;

10 - строповое кольцо;

11 - ушки; 12 - штуцер;

13 - рукав;

14 - масло-насосная станция;

15 - опорная втулка;

16 - привод для закручивания (откручивания) гайки главного разъема;

17 - тяга, которая навинчивается на резьбовой конец шпильки;

18 - зубчатое колесо;

19 - поршень первой степени;

20 - поршень второй ступени;

21, 22 - сферические шайбы;

23 - измерительная штанга.