ВНУТРИТРУБНЫЙ ПОРШЕНЬ

Полезная модель относится к устройствам для очистки полости трубопроводов, главным образом, магистральных и промысловых нефтепроводов, газопроводов и нефтепродуктопроводов.
Известен внутритрубный поршень (патент РФ на полезную модель RU 64536, дата публикации 10.07.2007, МПК В08В 9/055), имеющий ось симметрии, содержащий примыкающие друг к другу элементы поршня. Поршень характеризуется тем, что элементы поршня выполнены из резины или полиуретана.
Известен внутритрубный поршень (патент США на изобретение US 6014789, дата публикации 18.01.2000, МПК В08В 9/04), имеющий ось симметрии, содержащий примыкающие друг к другу элементы поршня, стянутые вместе стяжкой, расположенной вдоль оси симметрии поршня.
Основным недостатком указанных вариантов поршня является ограниченная проходимость поршня через места сужений сечения трубопровода из-за отсутствия полости в теле поршня.
Известен внутритрубный поршень (европейский патент ЕР1293266, дата публикации 28.02.2007, МПК В08В 9/055), имеющий ось симметрии, содержащий примыкающие друг к другу элементы поршня, стянутые вместе стяжками, расположенными в стороне от оси симметрии поршня. Поршень характеризуется тем, что в элементах поршня выполнены сквозные отверстия, через которые проходит ось симметрии поршня. Через указанные отверстия проходит металлический корпус, имеющий недеформируемую полость. Проходимость указанного поршня через места сужений сечения трубопровода также ограничена из-за недеформируемости полости в корпусе в теле поршня.
Прототипом заявленной полезной модели является внутритрубный поршень (патент РФ на полезную модель RU 105847, дата публикации 27.06.2011, МПК В08В 9/055), имеющий ось симметрии, содержащий примыкающие друг к другу элементы поршня, стянутые вместе стяжками, расположенными в стороне от оси симметрии поршня. Поршень характеризуется тем, что стяжки выполнены в виде трубок. Недостатком такого поршня также является ограниченная проходимость поршня через места сужений сечения трубопровода из-за отсутствия полости в теле поршня.
Заявлен внутритрубный поршень, также имеющий ось симметрии, содержащий примыкающие друг к другу элементы поршня, стянутые вместе стяжками, расположенными в стороне от оси симметрии поршня.
Заявленный внутритрубный поршень отличается от прототипа тем, что, по меньшей мере, в одном из элементов поршня выполнено сквозное отверстие, через которое проходит ось симметрии поршня, указанное отверстие образует полость в поршне, полость выполнена способной к деформации.
Основной технический результат, получаемый в результате реализации полезной модели, заключается в том, что наличие полости в поршне позволяет повысить проходимость поршня через сужения в сечении трубопровода, через который пропускают поршень.
В одном из вариантов полезной модели стяжка выполнена в виде хомута, обхватывающего, по меньшей мере, один элемент поршня и прижимающего его к соседним элементам.
В другом варианте полезной модели стяжка прижимает элемент поршня, образующий первый торец поршня, к соседним элементам поршня в направлении второго торца поршня, при этом та же стяжка прижимает элемент поршня, образующий второй торец поршня, к соседним элементам поршня в направлении первого торца поршня.
В развитие полезной модели:
в элементах поршня выполнены сквозные отверстия, через которые проходит ось симметрии поршня, указанные отверстия образуют полость в поршне, в полости установлена, по меньшей мере, одна заглушка, перекрывающая сечение полости так, что область пространства с одной стороны заглушки не сообщается с областью пространства с другой стороны заглушки;
поршень содержит также источник магнитного и/или электромагнитного поля, по меньшей мере, в одном из элементов поршня выполнено сквозное отверстие, через которое проходит ось симметрии поршня, указанное отверстие образует полость в поршне, в полости установлен источник магнитного и/или электромагнитного поля;
по меньшей мере, один из элементов поршня выполнен в виде диска из материала, способного к пластической деформации;
по меньшей мере, один из элементов поршня выполнен в виде диска из металла;
часть элементов поршня выполнена в виде пластин, способных к пластической деформации, пластины установлены радиально относительно оси симметрии поршня;
часть элементов поршня выполнена в виде металлических щеток, способных к контакту с внутренней поверхностью трубопровода при помещении в него поршня.
В одном из вариантов реализации по меньшей мере, одна из стяжек выполнена из полимерного материала.
В другом варианте реализации по меньшей мере, одна из стяжек выполнена в виде трубки из полимерного материала, или
по меньшей мере, одна из стяжек выполнена в виде стержня или лески или проволоки или троса или жгута или цепи.
В дальнейшее развитие полезной модели:
по меньшей мере, один из элементов поршня выполнен из пластика или капролона;
по меньшей мере, один из элементов поршня выполнен в виде некруглого цилиндра;
по меньшей мере, один из элементов поршня выполнен в виде манжеты, часть наружной поверхности которой выполнена в соответствии с условием, согласно которому наружный диаметр манжеты увеличивается по мере удаления поперечного сечения манжеты от торца поршня, служащего передним торцом при пропускании поршня внутри трубопровода;
по меньшей мере, один из элементов поршня выполнен из полимерного материала, твердость по Шору которого составляет не менее 90;
по меньшей мере, два элемента поршня выполнены в виде упругих элементов, выполненных из полимерного материала в виде дисков или манжет, по меньшей мере, один из элементов поршня выполнен в виде полимерной проставки, при этом между двумя указанными упругими элементами установлена, по меньшей мере, одна указанная полимерная проставка, твердость по Шору материала указанных упругих элементов на 10-70 единиц меньше, чем твердость по Шору материала указанной полимерной проставки;
по меньшей мере, один из элементов поршня выполнен в виде лепесткового элемента в виде диска или манжеты с вырезами в виде секторов по периферии лепесткового элемента, так что между вырезами образуются лепестки;
часть элементов поршня выполнены в виде, по меньшей мере, одной пары лепестковых элементов, выполненных в виде дисков или манжет с вырезами в виде секторов по периферии лепесткового элемента, так что между вырезами образуются лепестки, каждый лепестковый элемент в паре повернут относительно второго лепесткового элемента в паре вокруг своей оси симметрии так, что область вырезов одного лепесткового элемента в паре совпадают с лепестками второго лепесткового элемента в паре, а область вырезов второго лепесткового элемента в паре совпадают с лепестками первого лепесткового элемента в паре.
На фиг.1 показан общий вид поршня в одном из вариантов реализации, в котором стяжка выполнена в виде хомута;
на фиг.2 показан поршень, изображенный на фиг.1, в разрезе;
на фиг.3 показан один из вариантов реализации поршня, в котором стяжка выполнена в виде изогнутого стержня;
на фиг.4 изображена стяжка в виде изогнутого стержня;
на фиг.5 показан один из вариантов реализации поршня, в котором стяжка выполнена в виде стержня, а один из элементов поршня выполнен в виде манжеты.
На фиг.1, фиг.2 показан внутритрубный поршень в одном из вариантов реализации. Поршень имеет ось симметрии 100, содержит примыкающие друг к другу элементы поршня 101, 102, стянутые вместе стяжками 103, 104, расположенными в стороне от оси симметрии 100. В каждом из элементов 101, 102 поршня выполнено сквозное отверстие 105, 106 соответственно, через которое проходит ось симметрии 100, отверстия 105, 106 образуют в поршне полость, способную к деформации (размеры полости меняются при деформации элементов 101, 102. Каждая из стяжек 103, 104 выполнена в виде хомута, обхватывающего два элемента 101 и 102 поршня и прижимает элемент 101 к элементу 102, а элемент 102 к элементу 101. Стяжки 103, 104 могут быть выполнены из металла, по меньшей мере, одна из стяжек может быть выполнена из полимерного материала. Каждая из стяжек 103, 104 может быть выполнена в виде трубки или лески или проволоки или троса или жгута или цепи. В другом варианте реализации по меньшей мере, одна из стяжек выполнена в виде трубки из полимерного материала.
Поршень содержит также источник 107 низкочастотного электромагнитного поля (предпочтительно 22 Гц), который установлен в полости; в дополнение к источнику 107 электромагнитного поля или вместо него в полости может быть установлена заглушка, перекрывающая сечение полости так, что область пространства с одной стороны заглушки не сообщается с областью пространства с другой стороны заглушки. В предпочтительном исполнении элементы 101, 102 поршня выполнены из пластика, капролона или полиуретана. Твердость по Шору материала элементов 101, 102 составляет не менее 90.
На фиг.3 изображен внутритрубный поршень в другом исполнении. Поршень имеет ось симметрии 200, содержит примыкающие друг к другу элементы поршня 201-215, стянутые вместе стяжками 221, 222, расположенными в стороне от оси симметрии 200. В каждом из элементов 201-215 поршня выполнено сквозное отверстие, через которое проходит ось симметрии 200, указанные отверстия образуют в поршне полость 220, способную к деформации (размеры полости меняются при деформации, по крайней мере, части из элементов 201-215. Каждая из стяжек 221, 222 выполнена в виде стержня с изгибом на 180 градусов в своей середине, так что оба конца стержня расположены с одного торца поршня. Форма стяжки показана на фиг.4.
Каждая из стяжек 221, 222 прижимает конусный элемент 201 поршня, образующий первый торец поршня, к соседним элементам 202-215 поршня в направлении второго торца поршня, образуемого элементом 215 в виде фланца, при этом та же стяжка прижимает фланец 215 к соседним элементам 201-214 поршня в направлении первого торца поршня, образуемого конусным элементом 201. Гайки на концах стяжек 221, 222 обеспечивают прижим элементов 201-214 к фланцу 215, некоторые из гаек (223, 224) показаны на фиг.3. Стяжки 221, 222 могут быть выполнены из металла, по меньшей мере, одна из стяжек может быть выполнена из полимерного материала. Каждая из стяжек 221, 222 может быть выполнена в виде трубки или лески или проволоки или троса или жгута или цепи.
Каждый из элементов 208, 212 поршня выполнен в виде диска из металла, способного к пластической деформации; в альтернативном исполнении вместо диска может быть установлен набор пластин, способных к пластической деформации, пластины могут быть установлены радиально относительно оси симметрии поршня. В другом альтернативном исполнении элемент 208 и/или 212 может быть выполнен в виде металлических щеток, способных к контакту с внутренней поверхностью трубопровода при помещении в него поршня.
Элементы 201, 202, 204, 206, 207, 209, 211, 213 поршня выполнены из пластика или капролона или жесткого полиуретана. Твердость по Шору материала указанных элементов 201, 202, 204, 206, 207, 209, 211, 213 поршня составляет не менее 90. Упругие элементы 203, 205, 210, 214 поршня выполнены в виде дисков из мягкого полиуретана. Элементы 204, 206, 207, 209, 211, 213 образуют полимерные проставки между дисками 203, 205, 210, 214. Твердость по Шору материала указанных упругих элементов 203, 205, 210, 214 на 10-70 единиц меньше, чем твердость по Шору материала указанных полимерных проставок. Указанные проставки выполнены в виде круглых цилиндров, в альтернативном исполнении проставки могут быть выполнены в виде некруглых цилиндров.
Для прохождения поршня внутри трубопровода, состоящего из труб различного номинального диаметра, по меньшей мере, один из элементов поршня может быть выполнен в виде лепесткового элемента в виде диска или манжеты с вырезами в виде секторов по периферии лепесткового элемента, так что между вырезами образуются лепестки; в предпочтительном исполнении часть элементов поршня выполнены в виде, по меньшей мере, одной пары лепестковых элементов, выполненных в виде дисков или манжет с вырезами в виде секторов по периферии лепесткового элемента, так что между вырезами образуются лепестки, каждый лепестковый элемент в паре повернут относительно второго лепесткового элемента в паре вокруг своей оси симметрии так, что область вырезов одного лепесткового элемента в паре совпадают с лепестками второго лепесткового элемента в паре, а область вырезов второго лепесткового элемента в паре совпадают с лепестками первого лепесткового элемента в паре.
Поршень содержит также источник 227 низкочастотного электромагнитного поля (предпочтительно 22 Гц), который установлен в указанной полости в поршня; в дополнение к источнику 227 электромагнитного поля или вместо него в полости может быть установлена заглушка 228, перекрывающая сечение полости так, что область пространства с одной стороны заглушки 228 не сообщается с областью пространства с другой стороны заглушки 228, а также заглушка 229, перекрывающая сечение полости так, что область пространства с одной стороны заглушки 229 не сообщается с областью пространства с другой стороны заглушки 229. В передней части поршня установлена скоба 230 для запасовки поршня в трубопровод.
На фиг.5 изображен внутритрубный поршень в другом исполнении, аналогичном исполнению поршня, изображенного на фиг.3. Поршень фиг.5 имеет ось симметрии 300, содержит примыкающие друг к другу элементы, стянутые вместе стяжками 321, 322, расположенными в стороне от оси симметрии 300. В каждом из элементов поршня выполнено сквозное отверстие, через которое проходит ось симметрии 300, указанные отверстия образуют в поршне полость 320, способную к деформации, в которой установлен источник 327 низкочастотного электромагнитного поля. Каждая из стяжек 321, 322 выполнена в виде стержня с изгибом на 180 градусов в своей середине, так что оба конца стержня расположены с одного торца поршня. Особенностью поршня, изображенного на фиг.5, является то, что элемент 301 поршня выполнен в виде манжеты, часть наружной поверхности которой выполнена в соответствии с условием, согласно которому наружный диаметр манжеты увеличивается по мере удаления поперечного сечения манжеты от торца 302 поршня, служащего передним торцом при пропускании поршня внутри трубопровода.
Устройство работает следующим образом.
Поршень помещают в камеру запасовки внутритрубных снарядов при отключенной перекачке продукта по трубопроводу. После этого включают перекачку продукта, который приводит в движение поршень и продвигает его сначала из камеры запасовки в трубопровод, а затем по трубопроводу. В трубопроводе поршень движется до тех пор, пока не окажется в камере приема внутритрубных снарядов. При движении поршня внутри трубопровода полимерные диски или манжеты, установленные на поршне, плотно прилегают к внутренней поверхности трубопровода и обеспечивают перепад давления между областью перед поршнем и областью за поршнем. Благодаря указанному перепаду давления поршень продвигается по трубопроводу с потоком транспортируемого продукта. Кроме того, установленные на поршне диски из полимерного материала счищают с внутренней поверхности трубопровода мягкие парафиновые отложения, песок и мусор. Если на поршне установлены металлические щетки, последние позволяют счищать с внутренней поверхности трубопровода также твердые асфальто-парафиновые отложения.
Набор металлических пластин позволяет оценивать проходное сечение трубопровода. Если при движении внутри трубопровода поршень проходит через сужение сечения, полимерные диски, манжеты и металлические щетки испытывают упругую деформацию, благодаря которой поршень проходит через сужение. Если имеет место достаточно значительно сужение сечения трубопровода, то полимерные проставки также испытывают упругую деформацию, обеспечивая прохождение поршня через значительные сужения сечения трубопровода. В то же время металлические пластины испытывают пластическую деформацию и загибаются. Если имело место сужение сечения трубопровода по всему периметру сечения и при этом диаметр сужения меньше внешнего диаметра, образуемого пластинами, загибаются все металлические пластины. Если же на участке пропуска поршня сужение сечения образовано посторонним предметом (например, вваренным электродом), врезкой, уходящей вглубь трубы или вмятиной, то загибаются только некоторые металлические пластины. После извлечения поршня из камеры приема анализируют характер искривления металлических пластин с учетом количества изогнутых металлических пластин и делают вывод о наличии и характере сужения сечения трубопровода на участке пропуска поршня. Если установлено несколько наборов металлических пластин, так что каждый набор образует различный внешний диаметр, то по наличию изогнутых металлических пластин в каждом наборе судят о том, в каком диапазоне находится сужение сечения трубопровода.
Источник низкочастотного электромагнитного поля в процессе движения поршня внутри трубопровода излучает электромагнитные сигналы, которые принимают вне трубопровода с помощью приемника электромагнитных сигналов и по их наличию в течение некоторого периода времени делают вывод о прохождении поршня вблизи приемника электромагнитных сигналов.