FI90127C

FI90127C - Method and apparatus for branching pipes

Info

Publication number: FI90127C
Application number: FI906063A
Authority: FI
Inventors: Rauno Kankaanranta
Original assignee: Kwh Tech Ab Oy
Priority date: 1990-12-10
Filing date: 1990-12-10
Publication date: 1993-12-27
Also published as: WO1993022595A1; FI90127B; FI906063A0; FI906063A

Description

1 901271 90127

MENETELMÄ JA LAITE PUTKEN HAAROITTAMISEKSIMETHOD AND APPARATUS FOR BRANCHING A PIPE

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa määritelty menetelmä sekä patenttivaa-5 timuksen 3 johdanto-osassa määritelty laite putken haaroittamiseksi.The invention relates to a method as defined in the preamble of claim 1 and to a device for branching a pipe as defined in the preamble of claim 3.

Nykyisin tuottaa ongelmia paineenalaisten putkien haaroitus niin, että vältyttäisiin putkeen liittyvän prosessin häiriöiltä. Esimerkiksi kaukolämpö-10 johdoissa paine on välillä 10 - 20 bar ja lämpötila 120 - 140 °C. Tällöin putkea haaroitettaessa sen kylkeen hitsataan poraussulkukappale, jonka porauksen yhteydessä yleensä jo turvallisuuden takia joudutaan sulkemaan ja pudottamaan paine pois, minkä jälkeen voidaan porata 15 reikä putkeen poraussulkukappaleen läpi, jonka jälkeen liitetään vielä hitsaamalla pallosulkuventtiili liitetyn sulkukappaleen jatkeeksi.At present, branching of pressurized pipes is problematic in order to avoid disturbances in the process associated with the pipe. For example, in district heating-10 lines, the pressure is between 10 and 20 bar and the temperature between 120 and 140 ° C. In this case, when drilling a pipe, a bore shut-off piece is welded to its side, which usually has to be closed and the pressure dropped for safety reasons, after which 15 holes can be drilled in the pipe through the bore shut-off piece, after which a ball shut-off valve is connected by welding.

Suurimpana ongelmana kaukolämpöjohtojen haaroituksessa on kuluttajille lämmönjakelussa aiheutuvat 20 keskeytykset sekä myös lämpölaitokselle aiheutuva lisäkustannus, joka aiheutuu, kun kuuma vesi päästetään putkista pois.The biggest problem in branching district heating lines is the 20 interruptions in heat distribution to consumers, as well as the additional cost to the heating plant when hot water is discharged from the pipes.

Vastaavanlaisia ongelmia on myös prosessiteollisuuden erilaisissa putkistoissa, joissa käytetään 25 suuria paineita ja lämpötiloja sekä syövyttäviä tai muuten vaarallisia aineita, koska prosessin alasajo ja uudelleenkäynnistys kestävät yleensä useita tunteja, jopa vuorokausia.Similar problems exist in the various pipelines of the process industry, which use high pressures and temperatures as well as corrosive or otherwise hazardous substances, as the process shutdown and restart usually take several hours, even days.

Keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä 30 mainitut epäkohdat. Erityisesti keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin menetelmä ja vastaava laite, jolla paineesta ja lämpötilasta riippumatta putkeen voidaan tehdä haaroitus turvallisesti ja nopeasti putkeen liittyvää prosessia millään tavoin häiritsemättä.The object of the invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks. In particular, it is an object of the invention to provide a method and a corresponding device by which, regardless of pressure and temperature, branching can be carried out safely and quickly without interfering with the process associated with the pipe in any way.

35 Keksinnölle tunnusomaisten seikkojen osalta viitataan vaatimusosaan.35 With regard to the features characteristic of the invention, reference is made to the claims.

Keksinnön mukaisessa putken haaroitusmenetel- 2 90127 mässä palloventtiili eli sen toinen liitosputki hitsataan kiinni haaroitettavaan putkeen, jonka jälkeen putkeen porataan reikä palloventtiilin läpi. Keksinnön mukaisesti palloventtiilin avoimeen päähän eli sen 5 toiseen liitosputkeen kiinnitetään porauslaite tiivis-tyselimellä, joka puristetaan painetiiviisti liitos-putken päähän palloventtiilin toiselle puolelle tukeutuvalla kiristyselimellä.In the pipe branching method according to the invention, a ball valve, i.e. its second connecting pipe, is welded to the pipe to be branched, after which a hole is drilled in the pipe through the ball valve. According to the invention, a drilling device is attached to the open end of the ball valve, i.e. to its second connecting pipe 5, by a sealing member, which is press-sealed to the end of the connecting pipe by a tightening member resting on the other side of the ball valve.

Edullisesti kiristyselimen tukeminen tapahtuu 10 välittömästi palloventtiilin pyöreämuotoisen vaipan taakse haaroitettavan putken puoleisen liitosputken ympärille. Myös on mahdollista keksinnöllisen ajatuksen puitteissa tukea tiivistyselin haaroitettavaan putkeen.Preferably, the clamping member is supported 10 immediately behind the circular jacket of the ball valve around the pipe-side connecting pipe to be branched. It is also possible, within the scope of the inventive idea, to support the sealing member in the branching pipe.

Keksinnön mukaiseen laitteeseen putken haaroit-15 tamiseksi kuuluu haaroitettavaan putkeen hitsatun pallo-venttiilin läpi putkeen reiän poraava porauslaite. Keksinnön mukaisesti laitteeseen kuuluu palloventtiilin avoimeen päähän tukeutuva tiivistyselin sekä palloventtiilin yli sen haaroitettavan putken puolelle ulottuva 20 ja tukeutuva kiristyselin, jolla tiivistyselin ja porauslaite tuetaan painetiiviisti palloventtiilin avointa päätä vasten. Näin reiän poraaminen haaroitettavaan putkeen voidaan suorittaa palloventtiilin läpi paine-tiiviissä tilassa.The device according to the invention for branching a pipe comprises a drilling device for drilling a hole in the pipe through a ball valve welded to the pipe to be branched. According to the invention, the device comprises a sealing member resting on the open end of the ball valve and a clamping member 20 extending over the ball valve towards its branch pipe and supporting the sealing member and the drilling device in a pressure-tight manner against the open end of the ball valve. Thus, drilling a hole in the branch pipe can be performed through a ball valve in a pressure-tight state.

25 Alan ammattimiehelle on tietenkin itsestään selvää, että vaikka tässä yhteydessä puhutaan pallo-venttiilin hitsaamisesta putkeen, itse palloventtiiliä, jonka vaippa tavallisesti on valurautaa, ei hitsata, vaan siihen kuuluu olennaisena osana vaippaan kiinnite-30 tyt teräsputket, joita voidaan normaalisti hitsata.It is, of course, obvious to a person skilled in the art that, although in this context it is said to weld a ball valve to a pipe, the ball valve itself, which is usually made of cast iron, is not welded, but includes steel pipes which can be normally welded.

Edullisesti keksinnön mukaiseen laitteeseen kuuluu erillinen tukielin, joka on järjestetty tukeutumaan haaroitettavan putken puolella palloventtiiliä sen laajenevaan ulkovaippaan ja johon kiristyselimet tukeu-35 tuvat. Myös on mahdollista, että tukielimet tukeutuvat haaroitettavaan putkeen.Preferably, the device according to the invention comprises a separate support member arranged to support on the side of the pipe to be branched the ball valve in its expanding outer jacket and on which the tightening members rest. It is also possible that the support members rest on the branch pipe.

Edullisesti käytettävän tiivistyselimen muodos- f 3 9 Π 1 2 7 taa levymäinen laippa tiivisteineen sen tukeutuessa palloventtiilin avoimen pään liitosputken päätä vasten. On mahdollista, että porauslaite eli sen porakammio ja tiivistyselin muodostavat kiinteän kokonaisuuden. Myös 5 on mahdollista, että tiivistyselin ja porakammio liittyvät toisiinsa painetta kestävin tiivisteillä varustetuin liitoksin.Preferably, the sealing member to be used is formed by a plate-shaped flange with seals as it rests against the end of the connecting pipe of the open end of the ball valve. It is possible that the drilling device, i.e. its drilling chamber and sealing member, form a fixed unit. It is also possible for the sealing member and the drilling chamber to be connected to each other by pressure-resistant connections with seals.

Edullisesti käytettävän tukielimen, joka tukeutuu palloventtiilin liitosputken ympärille pallovent-10 tiilin laajenevaa vaippaa vasten, muodostaa levymäinen laippa, jonka sisähalkaisija olennaisesti vastaa liitos-putken ulkohalkaisijaa.Preferably, the support member used, which rests around the connecting pipe of the ball valve against the expanding sheath of the ball valve 10, is formed by a plate-like flange having an inner diameter substantially corresponding to the outer diameter of the connecting pipe.

Vaikka keksinnössä käytetään valmistustekniikan yksinkertaisuudesta johtuen tiivistyseliminä ja tuki-15 eliminä pääasiassa levymäisiä laippoja, esim. pyöreitä levyjä, ei niiden muotoa ja rakennetta rajoiteta näihin sovelluksiin, vaan keksinnön mukaisen rakenteen puitteissa voidaan käyttää yhtä hyvin erilaisia tankoja, tappeja, kehiä ja muita alan ammattimiehelle itsestään 20 selviä tukirakenteita.Although the invention uses mainly plate-like flanges, e.g. round plates, as the sealing member and support member due to the simplicity of the manufacturing technique, their shape and construction are not limited to these applications, but various rods, pins, frames and others can be used within the scope of the invention. 20 clear support structures.

Tiivistyselimen ja tukielimen toisiinsa yhdistävänä kiristyselimenä voidaan käyttää erilaisia kierteillä varustettuja tankoja ja pultteja, joiden toisessa tai molemmissa päissä on mutterit, joista 25 kiristys tapahtuu. Myös on mahdollista käyttää muunlaisia kiristäviä elimiä, joilla riittävä puristus kiristyselimen ja tukielimen välille voidaan saavuttaa.As the tightening member connecting the sealing member and the support member, various threaded rods and bolts having nuts at one or both ends from which the tightening takes place can be used. It is also possible to use other types of tightening means with which sufficient compression between the tightening member and the support member can be achieved.

Edullisesti tukielimeen ja/tai kiristyselimeen on järjestetty sovitusrenkaita, jotka mahdollistavat 30 saman laitteen käytön halkaisijaltaan erisuuruisia palloventtiilejä asennettaessa.Preferably, adapter rings are provided in the support member and / or the clamping member, which allow the same device to be used when installing ball valves of different diameters.

Keksinnössä käytettävän porauslaitteen muodostaa porakammio, johon on tuotu sinänsä tunnetun akseli-tiivistyksen kautta akseli, jonka päässä on terä reiän 35 poraamiseksi haaroitettavaan putkeen. Lisäksi porakam-mioon on järjestetty poistoventtiili, joka reiän porauksen ja palloventtiilin sulkemisen jälkeen avataan, jotta 4 QM27 paineet pääsevät pois porakammiosta, minkä jälkeen keksinnön mukainen laite voidaan irrottaa palloventtii-listä.The drilling device used in the invention is formed by a drilling chamber into which a shaft with a blade at the end for drilling a hole 35 in the pipe to be branched is introduced via a shaft seal known per se. In addition, an outlet valve is provided in the drilling chamber, which, after drilling the hole and closing the ball valve, is opened so that the pressures 4 QM27 can escape from the drill chamber, after which the device according to the invention can be removed from the ball valve.

Keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteen etuna 5 tunnettuun tekniikkaan verrattuna on, että sen avulla tehtävä putken haaroitus ei millään tavoin häiritse putken virtausta ja siihen liittyvää prosessia ja liitos voidaan tehdä turvallisesti varmana siitä, että suuretkaan paineet ja lämpötilat eivät pääse purkautumaan 10 ympäröivään tilaan liitosta tehtäessä.An advantage of the method and device 5 according to the invention over the prior art is that the branching of the pipe by it does not in any way interfere with the flow of the pipe and the associated process and the connection can be made safely so that even high pressures and temperatures cannot escape into the ambient space.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa kuva 1 esittää perspektiivikuvaa eräästä keksinnön mukaisesta haaroituslaitteesta, ja 15 kuva 2 esittää leikkauskuvaa olennaisesti kuvan 1 mukaisesta laitteesta.The invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawing, in which Figure 1 shows a perspective view of a branching device according to the invention, and Figure 2 shows a sectional view of the device according to Figure 1.

Piirustuksen esittämään erääseen keksinnön mukaiseen putken haaroituslaitteeseen kuuluu pyöreä levymäinen tukielin 8, joka koostuu kahdesta puoliym-20 pyrän muotoisesta puolikkaasta 12 ja 13, jotka voidaan lukita toisiinsa rengasmaiseksi kokonaisuudeksi lukit-similla 14. Tukielimen keskelle kuuluu neljä sisäkkäistä sovitusrengasta 16, jotka on tuettu toisiinsa siten, että ne muodostavat kiinteän kokonaisuuden toiseen 25 suuntaan, mutta toiseen suuntaan ne voidaan purkaa ja irrottaa erilleen. Rakenne voi olla toteutettu esim. kartiomaisilla pinnoilla tai sopivilla laipoilla. Pienimmän eli sisimmäisen renkaan sisähalkaisija vastaa olennaisesti palloventtiilin 1 liitosputken 10 ulko-30 halkaisijaa. Samoin laitteeseen kuuluu palloventtiilin toisen liitosputken 9 avoimeen päähän 3 tukeutuva pyöreä levymäinen tiivistyselin 5, jossa on sovitusrenkaita 16 vastaavat sovitusrenkaat 15 kuitenkin vain palloventtiilin puolella levymäistä tiivistyselintä. Näin tiivis-35 tyselin 5 ja siinä olevat sovitusrenkaat 15 muodostavat avointa päätä 3 varten sopivan pyöreämuotoisen aukon, jossa on lisäksi tiivisteet avoimen pään tiivistämiseksi tl 5 q Π 1 2 7 painetiiviisti palloventtiilin liitosputkeen 9. Tiivis-tyselimen 5 ja tukielimen 8 yhdistää toisiinsa kiris-tyselin 6, jonka muodostaa kaksi suoraa tankoa II, jotka kulkevat yhdensuuntaisina vastakkaisilla puolilla pallo-5 venttiiliä tukielimen ja tiivistyselimen läpi. Tankojen päihin kuuluu kierteet ja kierteisiin sovitettavat mutterit, joita kiertämällä tiivistyselin ja tukielin saadaan puristumaan toisiaan vasten. Kuvan 1 sovelluksessa kierteet ovat vain tankojen toisessa päässä ja 10 toiset päät on varustettu kiinteillä kannoilla.One of the pipe branching devices according to the invention shown in the drawing comprises a circular plate-like support member 8 consisting of two semicircular-shaped halves 12 and 13 which can be locked together into an annular assembly by locks 14. In the middle of the support member there are four nested fitting rings 16 supported by that they form a fixed unit in the other direction 25, but in the other direction they can be disassembled and detached. The structure can be implemented, for example, with conical surfaces or suitable flanges. The inner diameter of the smallest or innermost ring substantially corresponds to the outer diameter of the connecting pipe 10 of the ball valve 1. Likewise, the device comprises a circular plate-like sealing member 5 resting on the open end 3 of the second connecting pipe 9 of the ball valve, but with adapter rings 15 corresponding to the adapter rings 16, but with a plate-like sealing member only on the ball valve side. Thus, the sealing member 35 and the fitting rings 15 therein form a circular opening suitable for the open end 3, which further has seals for sealing the open end t1 5 q Π 1 2 7 in a pressure-tight manner in the ball valve connecting pipe 9. The sealing member 5 and the support member 8 are connected a member 6 formed by two straight rods II running parallel on opposite sides of the ball-5 valve through the support member and the sealing member. The ends of the rods include threads and threaded nuts which, when rotated, cause the sealing member and the support member to press against each other. In the embodiment of Figure 1, the threads are only at one end of the rods and the other ends are provided with fixed bases.

Tiivistyselimeen 5 on kiinteästi liitetty porauslaite 4, jonka muodostaa sylinterimäinen pora-kammio 17, jonka ääripäästä kulkee läpiviennin 20 kautta akseli 19 porakammioon. Akselin päähän porakammion 15 sisälle on järjestetty terä 18 reiän poraamiseksi haa-roitettavaan putkeen 2. Lisäksi porakammion 17 vaippaan on kiinnitetty poistoventtiili 21.A drilling device 4 is fixedly connected to the sealing member 5, which is formed by a cylindrical drilling chamber 17, from the extreme end of which a shaft 19 passes through a passage 20 into the drilling chamber. At the shaft end inside the drilling chamber 15, a blade 18 is arranged for drilling a hole in the pipe 2 to be branched. In addition, an outlet valve 21 is attached to the casing of the drilling chamber 17.

Itse palloventtiilin 1 muodostaa pallomainen vaippa 7, vaipan sisällä oleva pyöreä sulkuelin 22 sen 20 läpi kulkevine reikineen 23, sulkuelimeen kiinnitetty vaipan ulkopuolinen käyttövipu 24 sekä vaipasta 7 vastakkaisiin suuntiin ulottuvat liitosputket 9 ja 10.The ball valve 1 itself is formed by a spherical jacket 7, a circular closing member 22 inside the jacket with holes 23 passing through it 20, an external jacket operating lever 24 attached to the closure member and connecting pipes 9 and 10 extending from the jacket 7 in opposite directions.

Keksinnön mukaista laitetta käytetään seuraavasti. Palloventtiili 1 hitsataan 25 haaroitettavaan 25 putkeen 2. Tiivistyselin 5 ja tukielin 8 säädetään sovitusrenkailla 15 ja 16 vastaamaan sisähalkaisijoil-taan liitosputkien 9 ja 10 ulkohalkaisijoita. Tämän jälkeen tiivistyselin 5 tuetaan liitosputken 9 avointa päätä vasten ja tukielin 8 kiinnitetään välittömästi 30 palloventtiilin vaipan 7 taakse palloventtiilistä putkeen 2 päin. Tämän jälkeen kiristyselimien 6 muttereista kiristämällä tiivistyselin 5 puristetaan kireällä liitosputken 9 avointa päätä 3 vasten puristuksen tukipisteen ollessa palloventtiilin vaipan 7 toisella puo-35 lella. Koska porauslaite 4 on kiinnitettynä tiivistys-elimeen 5, myös porauslaite tiivistyy painetiiviiksi kokonaisuudeksi palloventtiilin kanssa.The device according to the invention is used as follows. The ball valve 1 is welded to the branching pipe 25 25. The sealing member 5 and the support member 8 are adjusted by fitting rings 15 and 16 to correspond in their inner diameters to the outer diameters of the connecting pipes 9 and 10. The sealing member 5 is then supported against the open end of the connecting pipe 9 and the support member 8 is fixed immediately behind the ball valve jacket 7 from the ball valve towards the pipe 2. Then, by tightening the nuts of the clamping members 6, the sealing member 5 is clamped tightly against the open end 3 of the connecting pipe 9, the clamping support point being on the other side of the ball valve jacket 7. Since the drilling device 4 is attached to the sealing member 5, the drilling device also seals into a pressure-tight assembly with the ball valve.

6 g n 1 2 76 g n 1 2 7

Seuraavaksi palloventtiili avataan ja akseli 19 terineen 18 työnnetään palloventtiilin sulkuelimen 22 reiän 23 läpi ja putkeen 2 porataan reikä.Next, the ball valve is opened and the shaft 19 with the blade 18 is inserted through the hole 23 of the ball valve closing member 22 and a hole is drilled in the pipe 2.

Putkessa vallitseva paine pääsee purkautumaan 5 palloventtiilin sisään ja porakammioon 17, jolloin myös porausjätteet siirtyvät porakammioon. Kun akseli 19 ja 18 vedetään pois takaisin porakammioon 17, palloventtiili suljetaan, jonka jälkeen poistoventtiili 21 avataan ja porakammioon 17 syntynyt paine purkautuu ulos. io Tämän jälkeen laite voidaan irrottaa palloventtiilistä ja sen liitosputkeen 9 voidaan yhdistää haluttuja putkia .The pressure prevailing in the pipe can be discharged inside the ball valve 5 and into the drilling chamber 17, whereby the drilling waste is also transferred to the drilling chamber. When the shaft 19 and 18 is pulled back into the drill chamber 17, the ball valve is closed, after which the outlet valve 21 is opened and the pressure generated in the drill chamber 17 is released. io The device can then be disconnected from the ball valve and the desired pipes can be connected to its connecting pipe 9.

Edellä keksintöä on selostettu esimerkinomaisesti oheisen piirustuksen avulla keksinnön eri sovel-15 lusten ollessa kuitenkin mahdollisia patenttivaatimusten rajaaman keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.The invention has been described above by way of example with the aid of the accompanying drawing, however, various embodiments of the invention are possible within the scope of the inventive idea defined by the claims.

tltl

Claims

A method of branching a pipe, in which a ball valve (1) is welded to the pipe 5 (2) to be branched, and a pipe is drilled in the pipe through the ball valve, characterized in that at the open end of the ball valve (1) (3) attaches a drilling device (4) known per se, with a sealing member (5), which is pressurized tightly in place with a clamping member (6) supported on the pipe side of the pipe (2) by the ball valve.

2. A method according to claim 1, characterized in that the clamping member (6) is supported immediately behind the ball valve (1) against its expanding sheath (7) with a supporting member (8) supported by man.

3. A device for branching a pipe, to which a device belongs to a ball-boring device (4), welded by a ball valve (1) welded to the pipe (2), characterized in that the device belongs to a sealing member (5) which is open on the ball valve (1), which is open to the ball valve (2), which is supported on the side of the pipe (2) to support the drilling arrangement (4), which is pressurized against the open end (3) of the ball valve (4). .

4. Apparatus according to claim 3, c h a r a c t e r i z e d in that the device includes a support member (8), which rests on the pipe (2), which is to be branched, pipe side of the ball valve (1) against the expanding casing (7) of the ball valve.

5. Apparatus according to claim 3, characterized in that the sealing means (5) consists of an end flange of the ball valve (1) which is connected to the end of the connection pipe (9) with associated seals.

6. Apparatus according to claim 4, characterized in that the support means (8) is constituted by a support flange adapted around one side of the pipe (2) about the ball valve (1) in connection with the connecting pipe (10). the inner diameter of which corresponds substantially to the outer diameter of the connecting tube (10).

7. Device according to claim 6, characterized in that the support flange (8) consists of two parts (12, 13) which can be read at each other around the connection tube (10) with the reading devices (14).

Device according to any one of claims 3 to 7, characterized in that the clamping means 10 (6) is formed by at least two sealing means (5) and the supporting means (8) interconnecting rods (11).

Device according to any one of claims 3 to 8, characterized in that the sealing means (5) and / or the supporting means (8) include fitting rings 15 (15, 16) for fitting the device around various large connection pipes (9, 10).

Device according to any of claims 3 to 9, wherein the drilling device (4) includes a drilling chamber (17) with associated bite (18) and a shaft (19) coming through a penetration (20), characterized in that to the drilling chamber (17) there is an exit valve (21) for releasing pressure arising during drilling. li