УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВАРИЙНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ ТРУБОПРОВОДА

Полезная модель относится к устройствам для перекрытия транспортной магистрали, по которой транспортируется экологически опасное вещество в газообразном или жидком виде, при возникновении аварийной ситуации в виде прорыва, возникновении пожара и может быть использована на трубопроводах любого диаметра, выполненных из металла, при изготовлении ряда типоразмеров устройств по данному техническому решению.
Известен шланговый затвор (А.с. №1681127, Кл. F16K 13/00, 1989), который содержит прижимные элементы с одинаковыми по форме рабочими поверхностями, соединенные с приводным механизмом, и насадку, причем трубопровод выполнен эластичным хотя бы на участке перекрытия и снабжен двумя жесткими кольцами, которые размещены внутри трубопровода, имеют ось вращения, расположенную перпендикулярно оси трубопровода, и выполненные с большим диаметром, чем диаметр трубопровода.
Недостатки известного технического решения заключаются в необходимости размещения элементов устройства внутри трубопровода, что не позволяет осуществить его перекрытие в любом месте при возникновении аварийной ситуации, а также в невозможности перекрытия металлической трубы как из-за формы перекрывающих трубопровод элементов, так и из-за недостаточного усилия для деформации трубопровода.
Известно устройство для аварийного перекрытия трубопровода (Пат. РФ №2066808, Кл. F16L 55/16, 1994, прототип), содержащее прижимные элементы с одинаковыми по форме обращенными одна к другой рабочими поверхностями, соединенные между собой направляющими, причем, соединение одного из прижимных элементов с направляющими выполнено подвижным, а другого - неподвижным, приводной механизм в виде пневмоцилиндра, сообщенного с траверсой и направляющими, соединенными с прижимными элементами, и насадку, выполненную из легкодеформируемого материала и расположенную между прижимными элементами и трубопроводом.
Известное устройство для аварийного перекрытия трубопровода транспортабельно, что обеспечивает возможность установки его в любом месте трубопровода заранее или при аварии без дополнительной обработки под базы. Но надежность работы данного устройства невелика по следующим причинам: возможны разрыв пневмоцилиндра и разрушение конструкции, поскольку в пневмоцилиндре не предусмотрено устройство сбрасывания давления газа в момент достижения поршнем верхнего положения; траверса и направляющие находятся в жестком сочленении и поэтому резьбовое соединение направляющих стержней с прижимным элементом невозможно; возможен прогиб трубы в одну сторону и, следовательно, ее повреждение, так как для равнодействия сил сжатия на трубу в момент взрыва не оговорено условие равенства противодействующих масс.
Задача, решаемая данной полезной моделью, заключается в обеспечении надежности работы устройства для аварийного перекрытия трубопровода.
Технический результат от решения поставленной задачи заключается в возможности надежного перекрытия трубопровода в местах ликвидации аварии при проведении восстановительных работ, что позволяет предотвратить поступление из трубопровода транспортируемого по нему состава с тяжелым экологическим воздействием на природу в окружающую среду, причем такие поступления могут достичь огромных размеров, например, при разрыве газо - или нефтепровода.
Поставленная задача решена тем, что в устройстве для аварийного перекрытия трубопровода, содержащем прижимные элементы с одинаковыми по форме обращенными одна к другой рабочими поверхностями, соединенными между собой направляющими, причем, соединение одного из прижимных элементов с направляющими выполнено подвижным, а другого - неподвижным, и насадку, выполненную из легкодеформируемого материала и расположенную между прижимными элементами и трубопроводом, насадка выполнена в виде желобка, а каждый прижимной элемент с наружной стороны снабжен полостью цилиндрической формы и пазом с гранями прямоугольной формы с внутренней его стороны, при этом оси симметрии каждой полости, паза и насадки совпадают и расположены в продольно-вертикальной плоскости устройства, кроме того, оба прижимных элемента дополнительно соединены между собой фиксирующим устройством. Фиксирующее устройство выполнено в виде двух защелок, установленных симметрично относительно продольно-вертикальной плоскости устройства посредством оси на прижимном элементе, соединение которого с направляющими выполнено подвижным, при этом каждая защелка подпружинена.
Выполнение прижимных элементов с полостью цилиндрической формы с наружной стороны позволяет значительно упростить конструкцию устройства и сделать ее не только работоспособной, но и надежной в работе, не требующей установки приводного механизма, непосредственно связанного с прижимными элементами. Полости служат для закладки взрывчатого вещества, подрыв которого может быть осуществлен дистанционно с общего пульта управления либо от датчика давления при аварийном его падении, что будет означать разрыв трубопровода. Но при этом необходимо выполнение следующих условий: прижимные элементы в сборе должны иметь одинаковую массу, а в полости их с наружной стороны должно быть заложено симметрично строго одинаковое количество взрывчатого вещества. Цилиндрическая форма полости позволяет сосредоточить взрывчатое вещество в области осуществления взрыва, причем, симметрично в каждом отдельном и в обоих одновременно прижимных элементах. Необходимость совпадения осей симметрии каждой цилиндрической полости, каждого паза и насадки и расположение их в продольно-вертикальной плоскости устройства, а также дополнительное соединение между собой прижимных элементов фиксирующим устройством - условие обеспечения надежной работы заявленного устройства. Выполнение насадки в виде желобка также направлена на обеспечение надежности работы устройства для аварийного перекрытия трубопровода.
Заявленное устройство иллюстрируется чертежами. На фиг.1 изображено установленное на трубопровод устройство для аварийного его перекрытия, вид сбоку; на фиг.2 - устройство для аварийного перекрытия трубопровода, поперечный разрез по оси его симметрии; фиг.3 и фиг.4 поясняют принцип действия заявленного устройства.
Устройство для аварийного перекрытия трубопровода содержит прижимные элементы - башмаки 1 и 2 с одинаковыми по форме обращенными одна к другой рабочими поверхностями, соединенные между собой направляющими 3, выполненными в виде стержней с резьбой на концах, причем соединение одного из башмаков 2 с направляющими 3 выполнено подвижным посредством отверстий 4 в башмаке 2, а другого 1 - неподвижным, и насадку, выполненную из легкодеформируемого материала, например из мягкой стали толщиной 3-4 мм, в виде желобков 5, расположенных между башмаками 1, 2 и трубопроводом 6 (крепятся по линии симметрии башмаков 1 и 2, например, точечной сваркой). Каждый башмак 1, 2 с наружной стороны снабжен полостью 7 цилиндрической формы для загрузки в нее взрывчатого вещества 8 и пазом 9 с гранями прямоугольной формы с внутренней его стороны, учитывающим по высоте и ширине толщину и ширину сплюснутой трубы 6, а также толщину стенки желобка 5. Оси симметрии каждой полости 7, паза 9 и желобка 5 совпадают и расположены в продольно-вертикальной плоскости устройства. Оба башмака 1, 2 дополнительно соединены между собой фиксирующим устройством, выполненным в виде двух защелок 10, установленных симметрично относительно продольно-вертикальной плоскости устройства посредством осей 11 на башмаке 2, соединение которого с направляющими 3 выполнено подвижным. Каждая защелка 10 подпружинена пружиной 12, установленной в седлах башмака 2 и защелки 10, и фиксируется в исходном положении тросиком 13. Башмаки 1 и 2 со встроенным в них оборудованием должны иметь одинаковую массу - условие, необходимое для надежной работы устройства и успешного осуществления перекрытия трубы в аварийной ситуации.
Заявленное устройство работает следующим образом.
В полости 7 башмаков 1 и 2 загружают строго одинаковое количество взрывчатого вещества 8 и располагают его симметрично относительно оси симметрии каждой полости 7, после чего взрывчатое вещество фиксируют с помощью, например, клеящего вещества. Далее башмаки 1 и 2 симметрично с помощью желобков 5 накладывают на трубу 6 так, чтобы направляющие стержни 3 с резьбой на концах одного башмака 1 вошли в отверстия 4 другого 2. В исходном положении башмаки 1, 2 закрепляются на трубе 6 с помощью, например, намагничивания одного из них.
После установки башмаков 1, 2 на трубе 6 с соблюдением норм безопасности производится дистанционный подрыв взрывчатого вещества одновременно с двух сторон трубы 6. Возникшие силы взрыва воздействуют на башмаки 1, 2, которые, в свою очередь, с обеих сторон сдавливают трубу 6 до сплюснутого состояния. Крылья желобков 5 под действием деформируемого металла трубы 6 свободно отгибаются, копируя днище башмака 1, 2, и выполняют роль амортизатора, смягчающего удар башмака 1, 2 по трубе 6. В момент движения башмаков 1, 2 навстречу друг другу происходит набегание скошенной стенки башмака 1 на носок 14 защелок 10, которые, отбрасываюсь, сжимают пружину 12. Как только башмаки 1 и 2 сблизятся на минимальное расстояние, защелки 10 возвращаются с помощью пружин 12 в исходное состояние, фиксируя своим носком 14 башмаки 1, 2 в неподвижном соединении - в сжатом виде, что будет препятствовать разжатию трубы 6 под напором жидкости и ее протеканию. Фиксация башмаков 1 и 2 возможна также с помощью, например, гаек, наворачиваемых на стержни 3 с резьбой на концах.
2
Заявленная полезная модель промышленно осуществима. Проведены лабораторные испытания устройства. Технический результат рассмотрен на примере со сдавливанием до полного сплющивания стальной трубы наружным диаметром 81 мм и толщиной стенки 4,5 мм. Ширина сдавливающих стальных пластин, установленных поперек трубы, - 85 мм. Давление, которое развивалось на поверхности трубы, достигало 150 кгс/см. С учетом того, что только половина энергии заряда будет передаваться на башмаки заявленного устройства и что необходимо преодолеть силы инерции башмака с обеих сторон трубы, как показывают расчеты согласно источникам (1, 2), должно быть заложено не менее 5 г взрывчатого вещества в тротиловом эквиваленте, чтобы обеспечить надежную работу устройства для аварийного перекрытия трубопровода и предотвратить поступление из трубопровода транспортируемого по нему состава с тяжелым экологическим воздействием на природу в окружающую среду.
Источники, использованные при расчетах:
1. Г.И.Покровский. Взрыв. М. Недра, 1980;
2. В.И.Гущин. Взрывные работы в лесной промышленности. Гослесбумиздат, 1963.