Расширяемое внутритрубное перекрытие

Полезная модель относится к области проведения ремонта на магистральных и промысловых подземных, надземных, подводных и надводных трубопроводах и может быть использована в нефтяной и газовой промышленности.
Известно расширяемое внутритрубное перекрытие, содержащее уплотнение, выполненное в виде пневматической камеры [US3837214, дата публикации: 24.09.1974 г., МПК: F16L 55/128].
Известно внутритрубное перекрытие, содержащее уплотнение, выполненное в виде юбки, и систему фиксации виде пластин, выдвигаемых цилиндро-поршневой группой через коромысло [US3746026, дата публикации: 17.07.1973, МПК: F16L 55/128].
В качестве прототипа выбрано расширяемое внутритрубное перекрытие, систему фиксации, выполненную в виде штоков, и уплотнение, выполненное в виде расширяемой камеры, наполняемой сжатой жидкостью посредством применения гидравлической системы [US3381714, дата публикации: 07.05.1968 г., МПК: F16L 55/10].
Недостатком прототипа и известных расширяемых внутритрубных перекрытий является высокая сосредоточенная нагрузка, воздействующая на внутреннюю поверхность трубопровода в момент фиксации устройства, из-за малой величины опорной поверхности якорей, вследствие чего возможна деформация поверхности и возникновение дефекта трубопровода, что негативно сказывается на сохранности трубопровода при использовании расширяемого внутритрубного перекрытия.
Технической проблемой, на решение которой направлена полезная модель, является повышение сохранности трубопровода при использовании расширяемого внутритрубного перекрытия.
Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является снижение вероятности возникновения дефекта трубопровода.
Сущность полезной модели заключается в следующем.
Расширяемое внутритрубное перекрытие содержит якоря и уплотнение, выполненное в виде расширяемой камеры. В отличие от прототипа якоря выполнены в виде штоков, снабженных на концах расширителями опорной поверхности.
Расширяемое внутритрубное перекрытие обеспечивает возможность отсечения участка нефте-, или газопроводов без установки задвижек и нарушения целостности трубопровода за счет фиксации внутри трубопровода якорями и герметизации расширяемым уплотнением. При этом якоря и расширяемое уплотнение могут приводиться в действие от закрытого или открытого контура, а в качестве рабочего тела, циркулирующего в контуре, может использоваться сжатый газ или жидкость, Внутритрубное перекрытие может иметь форму цилиндра или конуса, диаметр которого выбирается исходя из внутреннего диаметра перекрываемого трубопровода.
Якоря обеспечивают возможность остановки и фиксации внутритрубного перекрытия за счет фрикционного взаимодействия, возникающего между опорной поверхностью якорей и внутренней поверхностью перекрываемого трубопровода.
Якоря выполнены в виде штоков, снабженных на концах расширителями опорной поверхности, которые имеют площадь опорной поверхности, превышающую опорную поверхность штоков. При этом чем больше площадь опорной поверхности расширителей, тем эффективнее происходит распределение нагрузки по внутренней поверхности трубопровода.
Расширители опорной поверхности могут быть разъемно или неразъемно присоединены к штокам. Расширители опорной поверхности могут быть подвижно присоединены к штокам посредством цилиндрических или шаровых шарниров, благодаря чему происходит активное реагирование расширителей на неровности внутренней поверхности трубопровода (например, в местах выполнения сварных швов) при фиксации внутритрубного перекрытия, позволяя увеличить количество точек контакта поверхности расширителей и внутренней поверхности трубопровода и тем самым снизить концентрацию нагрузки на отдельные участки внутренней поверхности трубопровода.
Расширители опорной поверхности могут быть выполнены в виде объемных или плоских элементов, которые в месте контакта с внутренней поверхностью трубопровода могут иметь ответную ей форму. При этом для повышения жесткости и надежности объемные или плоские элементы могут содержать ребра жесткости. Объемные элементы могут представлять собой элементы в форме параллелограмма, призмы, либо цилиндрических сегментов, при этом для улучшения массогабаритных характеристик внутритрубного перекрытия объемные элементы могут иметь полую конструкцию. Плоские элементы могут представлять собой прямоугольные, треугольные или тарельчатые пластины.
Дополнительно для повышения надежности фиксации внутритрубного перекрытия расширители опорной поверхности якорей в месте контакта с внутренней поверхностью трубопровода могут иметь фрикционные элементы, которые могут представлять собой выступы, насечки или накладки.
Дополнительно якоря могут иметь сквозные отверстия, выполненные вдоль оси вращения внутритрубного перекрытия, что обеспечивает возможность свободного прохождения потока среды через их поверхность.
Расширяемая камера представляет собой полую упруго-деформируемую емкость и обеспечивает возможность герметизации зазора, образующегося между внутритрубным перекрытием и внутренней поверхностью перекрываемого трубопровода для остановки потока транспортируемой среды.
Все элементы внутритрубного перекрытия могут быть изготовлены из любых видов конструкционных материалов, например, металла или композиционных материалов.
Полезная модель обладает ранее неизвестной совокупностью существенных признаков, отличающейся тем, что якоря выполнены в виде штоков, снабженных на концах расширителями опорной поверхности, что позволяет увеличить площадь контакта якорей и внутренней поверхности трубопровода, способствуя равномерному распределению нагрузки при остановке внутритрубного перекрытия, благодаря чему обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в снижении вероятности возникновения дефекта трубопровода, тем самым повышая сохранность трубопровода при использовании расширяемого внутритрубного перекрытия.
Наличие новых отличительных существенных признаков свидетельствует о соответствии полезной модели критерию патентоспособности «новизна».
Полезная модель может быть выполнена из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о соответствии полезной модели критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Полезная модель поясняется следующими чертежами.
Фиг.1 – Расширяемое внутритрубное перекрытие с расширителями опорной поверхности в виде цилиндрических сегментов, имеющих сквозные отверстия и фрикционные элементы в виде выступов, соединение половины вида с половиной разреза, вид сбоку.
Фиг.2 – Расширяемое внутритрубное перекрытие с расширителями опорной поверхности в виде четырехугольной пирамиды, имеющими в месте контакта с внутренней поверхностью трубопровода ответную ей форму, соединение половины вида с половиной разреза, вид сбоку.
Фиг.3 – Расширяемое внутритрубное перекрытие с расширителями опорной поверхности в виде прямоугольных пластин, имеющими в месте контакта с внутренней поверхностью трубопровода ответную ей форму, соединение половины вида с половиной разреза, вид сбоку.
Расширяемое внутритрубное перекрытие содержит корпус 1, якоря, выполненные в виде штоков 2, установленных в гидроцилиндры 3, расширяемое уплотнение, выполненное в виде гидравлической камеры 4, и ролики 5. При этом штоки 2 снабжены на концах расширителями 6 опорной поверхности.
Устройство работает следующим образом.
Расширяемое внутритрубное перекрытие вводят в трубопровод 7, и оно с потоком транспортируемой среды движется до ремонтируемого участка. При достижении места установки штоки 2 под действием жидкости выдвигаются из гидроцилиндров 3, и внутритрубное перекрытие фиксируется в трубопроводе 7. При этом нагрузка, возникающая при фиксации внутритрубного перекрытия, равномерно распределяется по внутренней поверхности трубопровода 7. За счет расширяемого уплотнения 4 производится полная герметизация отдельного участка трубопровода 7, из которого в атмосферу стравливается остаточный объем газа, обеспечивая возможность проведения ремонтных работ на участке.
Таким образом достигается технический результат, заключающийся в обеспечении возможности снижения вероятности возникновения дефекта трубопровода, тем самым повышается сохранность трубопровода при использовании расширяемого внутритрубного перекрытия.