Устройство для многоразовой герметизации внутренней полости открытого конца трубопровода
Устройство для многоразовой герметизации внутренней полости открытого конца трубопровода предназначено для остановки потока жидкости или газа из труб путем введения в трубу элемента, расширяющегося и герметично перекрывающего трубопровод во время ремонта. Таким элементом является резинокордная оболочка (3), наполняемая газом от источника давления. Оболочка (3) охватывает цилиндрическую поверхность корпуса (2), герметично перекрытого внутри. Корпус (2) снабжен эластичными опорами (5). Опоры (5) установлены с каждого конца корпуса (2) по две штуки на расстоянии друг от друга большем, чем ширина подклинового пространства задвижки трубопровода (1), для беспрепятственного прохождения зоны задвижки при движении устройства в трубопроводе (1) после ремонта под действием продукта перекачки. Размеры опор (5) позволяют заслонить оболочку (3), не находящуюся под давлением газа после ремонта, с концов корпуса (2) от повреждений при движении в трубопроводе (1). Повышена жесткость крепления оболочки (3) к корпусу (2) за счет проволоки (6), намотанной в натяг на корпус (2) и прижимающей к корпусу (2) часть (4) оболочки (3), которая прилегает к корпусу (2), 2 ил.
Устройство относится к средствам для остановки потока жидкости или газа из труб путем введения в трубу элемента, расширяющегося на месте, и может быть использовано во время ремонта на трубопроводе в нефтяной, газовой, химической промышленности.
Известно устройство для многоразовой герметизации внутренней полости открытого конца трубопровода (патент РФ №2240466, МПК F16L 55/12, публ. 20.11.2004 г.). Устройство содержит герметично перекрытый внутри цилиндрический корпус. Цилиндрическую поверхность корпуса охватывает резинокордная оболочка. Оболочка имеет часть, герметично прилегающую к корпусу. Оболочка выполнена с возможностью наполнения газом от источника давления.
На каждом конце корпуса расположены по меньшей мере две эластичные опоры, которые отнесены друг от друга на каждом конце корпуса на расстояние большее, чем ширина подклинового пространства задвижки трубопровода. Опоры выполнены таким образом, что заслоняют оболочку, не находящуюся под давлением газа, с конца корпуса.
После загрузки устройства во внутреннюю полость открытого конца трубопровода 1 (см. фиг.1 к патенту РФ №2240466), образовавшегося после вырезки катушки или дефектного участка, в резинокордную оболочку 2 подают сжатый газ (воздух, инертный газ) от источника давления 3. Резинокордная оболочка 2 увеличивается в размерах и герметизирует внутреннюю полость трубопровода 1. Во время проведения сварочно-ремонтных работ устройство удерживает статическое давление продукта перекачки или его взрывоопасных и горючих газов. По окончании сварочно-ремонтных работ устройство переводят в транспортное положение. Для этого стравливают газ из
оболочки 2, что приводит к разгерметизации внутренней полости трубопровода 1. Под воздействием рабочего давления потока продукта перекачки устройство передвигается по трубопроводу 1 до камеры приема-пуска очистных устройств. При этом заявляемое устройство опирается на эластичные опоры 8.
Во время герметизации внутренней полости трубопровода может наблюдаться смещение данного устройства под давлением среды, находящейся в герметизируемой части трубопровода. Сначала смещается цилиндрический корпус устройства, а затем перекатывается резинокордная оболочка. Резинокордная оболочка перекатывается между цилиндрическим корпусом и стенкой трубопровода. Перекатывание оболочки является нежелательным явлением, которое приводит к дальнейшему смещению цилиндрического корпуса и, следовательно, устройства в целом под действием давления среды в трубопроводе. Значительное смещение устройства может привести к разгерметизации внутренней полости открытого конца трубопровода.
Плотная посадка оболочки на цилиндрическом корпусе с герметичным прилежанием части оболочки к корпусу сдерживает перекатывание оболочки. Но это сдерживание не является оптимальным из-за отсутствия крепежных элементов, которые дополнительно бы прижимали часть прилежащей оболочки к цилиндрическому корпусу.
В описании к патенту РФ №2042077, МПК F16L 55/12, публ. 20.08.1995 г. для сдерживания перекатывания оболочки предлагается в ту часть стенки оболочки, которая прилегает к цилиндрическому корпусу, вделывать металлическое кольцо. Предполагается, что перекатывание оболочки будет происходить вплоть до металлического кольца. Металлическое кольцо будет дополнительно утяжелять и укреплять
оболочку, увеличивать ее жесткость в месте предотвращения перекатывания по цилиндрическому корпусу. Порядок изготовления устройства для перекрытия трубы по патенту РФ №2042077 следующий. Сначала изготавливают оболочку с металлическим кольцом. Затем оболочку надевают («монтируют») на цилиндрический корпус («арматуру»). При этом оболочка не присоединена к цилиндрическому корпусу никаким специальным крепежом. Под напором давления среды в трубопроводе оболочка удерживается на цилиндрическом корпусе благодаря плотной посадке на нем. Считается, что плотность посадки увеличивается за счет резинового пояса, установленного в углублении на внешней поверхности цилиндрического корпуса. После установки оболочки на цилиндрическом корпусе, резиновый пояс сжимают болтами, предусмотренными для этого. Резиновый пояс выдается над цилиндрической поверхностью корпуса и увеличивает плотность посадки оболочки на цилиндрическом корпусе. Кроме того, согласно патенту РФ №2042077 эффективность закрепления оболочки на корпусе повышается за счет установки металлического кольца во впадине или на выступе, ответных соответственно выступу или впадине на оболочке или на корпусе. Данная конструкция по патенту РФ №2042077 предназначена для предотвращения недопустимого перекатывания оболочки, смещения корпуса и, следовательно, смещения устройства в целом при перекрытии канализационной трубы с ее относительно небольшим давлением и диаметром. Но данная конструкция может быть неэффективной в условиях, например, магистральных нефтепроводов с их много большим диаметром труб и давлением.
Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является устройство по патенту РФ №2240466.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение надежности герметизации внутренней полости открытого конца трубопровода.
Технический результат выражается в повышении жесткости крепления оболочки к цилиндрическому корпусу за счет введения в устройство крепежного элемента, который прижимает к цилиндрическому корпусу прилегающую к нему часть оболочки.
Как и наиболее близкий аналог, устройство для многоразовой герметизации внутренней полости открытого конца трубопровода содержит герметично перекрытый внутри цилиндрический корпус, резинокордную оболочку, охватывающую цилиндрическую поверхность корпуса, имеющую герметично прилегающую к корпусу часть и выполненную с возможностью наполнения газом от источника давления газа, по меньшей мере две эластичные опоры для корпуса, расположенные на каждом конце корпуса, отнесенные друг от друга на расстояние большее, чем ширина подклинового пространства задвижки трубопровода и выполненные с возможностью заслона оболочки, не находящейся под давлением газа, с конца корпуса.
В отличие от наиболее близкого аналога на цилиндрическую поверхность корпуса намотаны в натяг по меньшей мере два витка проволоки, прижимающей к корпусу прилегающую к нему часть оболочки.
Устройство изображено на фигурах 1 и 2 со следующими обозначениями: 1 - трубопровод, 2 - цилиндрический корпус, 3 - оболочка, 4 - часть оболочки, герметично прилегающая к корпусу, 5 - опоры, 6 - проволока, 7 - внутренний герметичный резиновый слой, образующий резиновую камеру, 8 - средний слой из обрезиненных нитей корда,
образующий силовой каркас (или резинокордный слой), 9 - верхний резиновый слой, образующий покров оболочки, 10 - ниппель.
На фигуре 1 представлено заявляемое устройство, установленное во внутренней полости открытого конца трубопровода 1. Цилиндрический корпус 2 герметично перекрыт внутри, например, металлической перегородкой, установленной перпендикулярно продольной оси корпуса 2. Резинокордная оболочка 3 охватывает цилиндрическую поверхность корпуса 2. У резинокордной оболочки 3 имеется часть 4, герметично прилегающая к корпусу 2. Резинокордная оболочка 3 выполнена с возможностью наполнения газом от источника давления газа, например, оболочка 3 сообщается через ниппель 10 с баллоном сжатого воздуха или инертного газа (на фигурах не показан).
Заявляемое устройство содержит эластичные опоры 5, на которые опирается корпус 2, в частности, когда он находится в трубопроводе 1. Эластичный материал опор 5, например, полиуритан позволяет опорам 5 проходить зауженные искаженные участки трубопровода 1.
Опоры 5 находятся на каждом конце корпуса 2. При этом на каждом конце корпуса 2 находятся по меньшей мере две опоры 5. Эти две опоры отнесены друг от друга на расстояние большее, чем ширина подклинового пространства задвижки трубопровода 1. Опоры 5 отнесены друг от друга на каждом конце цилиндрического корпуса 2 на расстояние большее, чем ширина подклинового пространства задвижки трубопровода 1. Такое разнесение опор 5 позволяет устройству при его движении по трубопроводу 1 после ремонта под действием потока продукта перекачки беспрепятственно проходить зону задвижки на трубопроводе 1, не допуская перекоса устройства.
Опоры 5 выполнены так, что заслоняют собой оболочку 3 со стороны конца корпуса 2, когда оболочка 3 не находится под давлением газа (в сдутом состоянии). Такое исполнение опор 5 позволяет защитить резинокордную оболочку 3, не находящуюся под давлением газа, от повреждений.
Как известно, резинокордная оболочка 3 включает три прилегающих друг к другу слоя (фиг.2): 1) внутренний герметичный резиновый слой 7, образующий резиновую камеру, 2) средний слой из обрезиненных нитей корда 8, образующий силовой каркас (или резинокордный слой), 3) верхний резиновый слой 9, образующий покров оболочки 3 (см. патент РФ №2042077; патент США №4365649, F16L 55/10, F16L 55/12, публикация 28.12.1982; «Инструкция по перекрытию внутренней полости нефтепроводов тампонами - герметизаторами из резинокордной оболочки», РД 39-0147105-009-95, 1996 г., Министерство топлива и энергетики РФ, Академия наук Республики Башкирия, Институт проблем транспорта энергоресурсов).
Заявляемое устройство изготавливают следующим образом.
Склеивают резиновые заготовки внутреннего слоя 7 оболочки 3 с образованием резиновой камеры. В камеру монтируют часть средств подключения оболочки 3 к источнику давления газа (ниппель 10 и т.п.). Затем камеру вулканизируют в пресс-форме.
Распределяют заготовки покровного 9 и резинокордного 8 слоев оболочки 3 один над другим вокруг цилиндрической поверхности корпуса 2. Эти заготовки будут входить в прилегающую к корпусу 2 часть 4 оболочки 3. Далее наматывают на цилиндрическую поверхность корпуса 2 в натяг по меньшей мере два витка проволоки 6 поверх заготовки резинокордного слоя 8. Затем на цилиндрический корпус 2
устанавливают резиновую камеру 7 так, чтобы камера 7 располагалась над витками проволоки 6.
Склеивают остальные заготовки резинокордного 8 и покровного 9 слоев так, чтобы они образовали оболочку 3. Далее резинокордную оболочку 3, смонтированную на цилиндрическом корпусе 2, вулканизируют в пресс-форме.
К цилиндрическому корпусу 2 присоединяют опоры 5.
Описанное выше выполнение устройства является предпочтительным, поскольку при расположении витков проволоки 6 над резинокордным слоем 8 можно достичь максимального натяга проволоки 6 из-за ее упора в нити корда слоя 8.
Однако технический результат будет достигаться и в том случае, если проволока 6 намотана на корпус 2 поверх резинового слоя 7 или резинового покровного слоя 9. То есть проволока 6 может быть намотана на цилиндрическую поверхность корпуса 2 поверх любого слоя 7, 8, 9 той части 4 оболочки 3, которая прилегает к цилиндрическому корпусу 2.
Устройство работает следующим образом.
Загружают заявляемое устройство во внутреннюю полость открытого конца трубопровода 1, образовавшегося после вырезки катушки или дефектного участка. В резинокордную оболочку 3 подают сжатый газ (воздух, инертный газ) от источника давления (на фигурах не показан). Резинокордная оболочка 3 увеличивается в размерах и герметизирует внутреннюю полость трубопровода 1. Во время проведения сварочно-ремонтных работ устройство удерживает статическое давление продукта перекачки или его взрывоопасных и горючих газов. По окончании сварочно-ремонтных работ устройство
переводят в транспортное положение. Для этого стравливают газ из оболочки 3, что приводит к разгерметизации внутренней полости трубопровода 1. Под воздействием рабочего давления потока продукта перекачки устройство передвигается по трубопроводу 1 до камеры приема-пуска очистных устройств. При этом заявляемое устройство опирается на эластичные опоры 5, которые заслоняют стравленную оболочку 3 с концов цилиндрического корпуса 2 и защищают ее от повреждений.
Поскольку на цилиндрическую поверхность корпуса 2 намотаны в натяг по меньшей мере два витка проволоки 6, которые прижимают к корпусу 2 прилегающую к нему часть 4 оболочки 3, то повышается жесткость крепления оболочки 3 к цилиндрическому корпусу 2. В результате, сдерживается перекатывание оболочки 3 при смещении корпуса 2, а также дальнейшее смещение корпуса 2 под действием давления среды в трубопроводе 1. Таким образом, повышается надежность герметизации внутренней полости открытого конца трубопровода 1 в заявляемом устройстве по сравнению с наиболее близким аналогом.
Устройство для многоразовой герметизации внутренней полости открытого конца трубопровода, содержащее герметично перекрытый внутри цилиндрический корпус, резинокордную оболочку, охватывающую цилиндрическую поверхность корпуса, имеющую герметично прилегающую к корпусу часть и выполненную с возможностью наполнения газом от источника давления газа, по меньшей мере две эластичные опоры для корпуса, расположенные на каждом конце корпуса, отнесенные друг от друга на расстояние, большее чем ширина подклинового пространства задвижки трубопровода, и выполненные с возможностью заслона оболочки, не находящейся под давлением газа, с конца корпуса, отличающееся тем, что на цилиндрическую поверхность корпуса намотаны в натяг по меньшей мере два витка проволоки, прижимающей к корпусу прилегающую к нему часть оболочки.
