Уплотнительный узел неподвижного соединения

Заявляемая полезная модель относится к газовой промышленности, а именно, к средствам для уплотнения соединений «внутренняя поверхность газопровода - конец рукавного покрытия» в восстановленных газопроводах.
При подаче газа в восстановленный газопровод он герметизирует соединение конца рукава со стенкой газопровода. При большом давлении газа в полости рукавного покрытия газ частично проникает через рукав в пространство между рукавом и стенкой газопровода и остается там. При аварийной декомпрессии восстановленного газопровода, например, в результате резкого открытия задвижки на конце газопровода, в полости рукава происходит резкое падение давления газа, что создает условия, при которых газ, скопившийся в пространстве между рукавом и стенкой газопровода, оказывается под давлением, превосходящем давление в полости рукава. Этот газ устремляется к соединению «внутренняя поверхность трубопровода - конец рукавного покрытия» и разрывает его, что недопустимо. По этой причине необходимо обеспечить надежное уплотнение и герметичность соединения «внутренняя поверхность газопровода - конец рукавного покрытия».
Известен узел уплотнения, состоящий из набора эластичных уплотнительных элементов круглого сечения - шевронных манжет, установленных на корпусе трубы, которые при создании осевого усилия через нажимные втулки заполняют кольцевой зазор между концентричными уплотняемыми поверхностями. При увеличении давления шевронные манжеты, разжимаясь, уменьшают радиальные зазоры, тем самым создают герметичность (патент РФ №98467, м. кл. Е21В 33/12, 2010).
Манжеты в пакетах могут быть установлены и с противоположным направлением шевронов, что обеспечивает герметичность в кольцевом зазоре в противоположных направлениях, однако такой уплотнительный узел невозможно использовать в газопроводах с рукавным покрытием на их внутренней поверхности.
За наиболее близкий аналог заявляемой полезной модели по технической сущности принят уплотнительный узел неподвижного соединения, содержащий упругое уплотнительное кольцо, поджимаемое выступом пластмассовой детали в кольцевом пазу металлической детали (механизм деформации кольца). Сжатие или расширение упругого уплотнительного кольца, работающего как демпфер, под воздействием этих деталей исключает образование зазоров между уплотнительным кольцом и деталями (патент РФ №2447341, м. кл. F16J 15/02, 2011).
Это техническое решение может быть использовано в неподвижных соединениях пластмассовой и металлической деталей, работающих в газовых и жидких средах с высокой температурой и/или высоким давлением, однако создание такого уплотнительного узла в восстановленных газопроводах с рукавным покрытием на их внутренней поверхности требует много усилий и напряжения из-за небольшой толщины стенки газопровода.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является расширение арсенала уплотнительных узлов неподвижного соединения «внутренняя поверхность газопровода - конец рукавного покрытия».
Технический результат заключается в создании надежного уплотнительного узла неподвижного соединения «внутренняя поверхность газопровода - конец рукавного покрытия».
Для достижения указанного технического результата при использовании признаков известного уплотнительного узла неподвижного соединения, содержащего упругое уплотнительное кольцо и механизм деформации этого кольца, согласно полезной модели, упругое уплотнительное кольцо выполнено двухслойным, причем внутренний армирующий слой этого кольца представляет собой полимерный композит, включающий матрицу из отвержденной эпоксидной смолы, размещенный внутри матрицы нетканый волокнистый материал и расположенную между слоями этого материала ткань с полотняным переплетением основных стеклянных и уточных синтетических нитей, а наружный уплотняющий слой кольца изготовлен из вулканизата литьевого уретанового каучука, при этом уплотнительный узел неподвижного соединения дополнительно содержит механизм деформации кольца, притом механизмы деформации кольца выполнены в виде разжимного бандажа, смонтированы в полости упругого уплотнительного кольца с натяжением и с возможностью увеличения их в диаметре.
Для удобства стыковки уплотнительного узла с торцом рукавного покрытия наружный уплотняющий слой кольца изготовлен с продольным уступом.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображен поперечный разрез уплотнительного узла неподвижного соединения, на фиг. 2 - участок газопровода с уплотнительным узлом и рукавным покрытием внутренней поверхности газопровода, на фиг. 3 - поперечный разрез механизма деформации уплотнительного кольца.
Уплотнительный узел неподвижного соединения содержит упругое уплотнительное кольцо 1 и два механизма 2 и 3 деформации этого кольца 1. Кольцо 1 выполнено двухслойным. Внутренний армирующий слой 4 кольца 1 представляет собой полимерный композит, который включает матрицу 5 из отвержденной эпоксидной смолы. Внутри матрицы 5 размещен нетканый волокнистый материал 6. Между слоями этого материала 6 расположена ткань 7 с полотняным переплетением основных стеклянных и уточных синтетических нитей (на фигуре не показано). Наружный уплотняющий слой 8 кольца 1 изготовлен из вулканизата литьевого уретанового каучука. Слой 8 может иметь продольный уступ 9 для стыковки уплотнительного узла с торцом рукавного покрытия 10. Механизмы 2 и 3 выполнены в виде разжимного бандажа и смонтированы в полости упругого уплотнительного кольца 1 с натяжением. Механизмы 2 и 3 имеют возможность увеличения их в диаметре с помощью гидравлического цилиндра 11 (снимается после установки уплотнительного узла) с клиньями 12 и упорных пластин 13, предусмотренных на внутренней поверхности бандажа.
Уплотнительный узел неподвижного соединения используют следующим образом. После санации газопровода 14 рукавным покрытием 10 последнее обрезают на некотором расстоянии от конца газопровода 14. Затем требуется установить уплотнительный узел в газопроводе 14 над торцом рукавного покрытия 10. Уплотнительный узел в сборе с уплотнительным кольцом 1 и механизмами 2 и 3 деформации кольца 1, смонтированными в полости кольца 1 с натяжением, вставляют в газопровод 14. Далее продвигают узел вперед, перекрывая кольцом 1 торец рукавного покрытия 10. Механизм 3 устанавливают в зоне рукавного покрытия 10, а механизм 2 - в зоне стенки газопровода 14. Для большей податливости кольцо 1 прогревают горячим воздухом или инфракрасными лучами. При наличии продольного уступа 9 наружного уплотняющего слоя 8 уплотнительный узел продвигают в газопровод 14 до упора в торец рукавного покрытия 10. С помощью гидравлического цилиндра 11 механизмы 2 и 3 разжимают до прижатия уплотняющего слоя 8 к внутренним поверхностям рукавного покрытия 10 и газопровода 14. Затем механизмы 2 и 3 фиксируют замковыми пластинами 15 и замками 16, предотвращая их сжатие. Наружный уплотняющий слой 8 кольца 1, деформируясь, раздается в стороны в осевом направлении. Гидравлический цилиндр 11 с клиньями 12 извлекают из газопровода 14. При аварийной ситуации давление газа, скопившегося в пространстве между рукавным покрытием 10 и стенкой газопровода 14, предлагаемый уплотнительный узел принимает благодаря армирующему слою 4 и передает его на механизмы 2 и 3, которые хорошо выдерживают сжатие, Тем самым уплотнительный узел обеспечивает надежное уплотнение и герметичность соединения «внутренняя поверхность газопровода - конец рукавного покрытия», а также работоспособность восстановленного участка газопровода 14.
Предлагаемый уплотнительный узел неподвижного соединения успешно прошел производственные испытания на газопроводах диаметрами 200, 500 и 1400 мм: он обеспечивает надежность уплотнения неподвижного соединения до 100 атм.