Устройство для ремонта трубопровода

Полезная модель относится к ремонту трубопровода, труб или емкости на установке подготовки нефти и газа, предназначенных для хранения или транспортировки текучей среды или газа под давлением, в частности относится к устройствам для облегчения устранения разгерметизации трубопровода, труб или емкости.
В ходе эксплуатации трубопроводов, емкостей периодически возникает необходимость устранения фактов разгерметизации в связи с внутренней или наружной коррозией или из-за механических повреждений. Для временного устранения фактов разгерметизации трубопроводов возможна установка хомутов, так как из трубопровода может поступать перекачиваемая жидкость или газ, что недопустимо. Поэтому необходимо оперативно загерметизировать поврежденный участок. В основном хомуты, используемые для герметизации трубопроводов, предназначены для установки на прямолинейных участках, что сокращает область их применения, особенно на отводах и тройниках трубопроводов.
Известно устройство для ремонта трубопроводов, представляющее собой ремонтные хомуты (https://romacon.ru/product/dvuhlentochnye-homuty-dlya-trub-diametrom-440-460-mm-dlinoj-400-750-mm/). Материал ремонтируемых труб: чугун ВЧШГ, серый чугун, сталь, асбоцемент, ПВХ, ПЭ (с ограничениями). Виды ремонтируемых повреждений: продольные трещины, повреждения от сварки, перелом труб, игольчатые отверстия. Также могут применяться для соединения труб встык.
Недостатком данного устройства является большая металлоемкость и, как следствие, большой вес устройства, что усложняет работу по его монтажу и сказывается на стоимости устройства. Данное устройство можно установить только на прямолинейном участке труб, а на емкости или отводе, или тройнике трубопровода установить его невозможно. Также применение данного устройства ограничено при работе в труднодоступных местах, особенно на действующих объектах, где оборудование и трубопровод находятся очень близко друг к другу.
Известно устройство для ремонта трубопроводов, представляющее собой цилиндрический стальной стержень с нанесенной по всей длине резьбой, на верхней части цилиндрического стального стержня выполнена фигурная выемка, на дне которой выполнен паз с возможностью ввинчивания герметизирующего чопика по всей длине в отверстие с резьбой стенки трубопровода посредством слесарного инструмента (патент RU №199158, опубл. 19.08.2020).
Недостатком устройства является то, что при установлении данного устройства предусмотрено применение сварки на конечном этапе, что усложняет работу по его установке и требует дополнительных затрат. При этом на старых трубопроводах, где имеются утонения стенки, данный способ неприменим ввиду возможного повреждения стенки трубы при сварочных работах (прогар стенки). Также для ввинчивания данного устройства в отверстие работник должен применить большую физическую силу либо использовать специальный дополнительный инструмент.
Известно устройство для ремонта трубопроводов, включающее опорную конструкцию, образованную обхватом и тягами, и механически связанное с опорной конструкцией прижимным домкратом с латкой на штифтах-толкателях, расположенных на штоке прижимного домкрата (патент RU №147161, опубл. 27.10.2014).
Недостатками устройства являются сложность изготовления конструкции и наличие большого количества точно подгоняемых деталей. Данное устройство нельзя установить на тройники и в местах с ограниченным пространством, что сужает область применения. Также при одном из вариантов фиксации латки используется сварка, что невозможно на трубопроводах, имеющих утонение стенки ввиду возможного ее повреждения (прогар).
Наиболее близким является устройство для блокирования отверстия в герметичном контейнере с жидкостью или в стенке трубопровода, содержащее корпус, герметизирующий узел и его механический привод, выполненный в виде штока с внешней резьбой с фиксирующей гайкой в верхней части и прижимным элементом в нижней части (патент US №6446662, опубл. 10.09.2002). Герметизирующий узел выполнен в виде заглушки, расширяющейся радиально при осевом сжатии, для закупоривания отверстия и устранения утечек сжатого газа, прокачиваемого по трубопроводу. Герметизирующий узел выполнен в корпусе и содержит шток с внешней резьбой в верхней части и часть радиально расширяемой заглушки для удержания и позиционирования заглушки во время установки. Для удержания и позиционирования заглушки во время установки в нижней части радиально расширяемой заглушки выполнены два металлических щитка анкерного типа. Элемент с внешней резьбой выполнен как съемное устройство для замены сверла на элемент заглушки для блокирования отверстия. Удлиненный вал используется для перемещения элемента с внешней резьбой и заглушки поступательно и вращательно, а также для плотного крепления заглушки в отверстии.
Недостатками устройства являются сложность изготовления конструкции из-за наличия большого количества точно подгоняемых деталей, большие габариты устройства сужают область применения как в местах с ограниченным пространством, так и при необходимости герметизации поврежденных участков поверхности трубопровода или емкости.
Технической задачей является упрощение изготовления и использования устройства для герметизации оборудования на установке подготовки нефти и газа. А также расширение области его применения на трубопроводах с ограниченным пространством доступа или емкостях.
Технические задачи решаются устройством для ремонта трубопровода, содержащим корпус, герметизирующий узел и его механический привод, выполненный в виде штока с внешней резьбой с фиксирующей гайкой в верхней части и прижимным элементом в нижней части.
Новым является то, что корпус выполнен цилиндрической полой формы с двумя центрально симметричными выступами в верхней части, внутренняя поверхность корпуса выполнена цилиндрической формы со ступенчатым переходом в цилиндрическую поверхность меньшего диаметра, в полости корпуса с большим диаметром размещена нажимная втулка, выполненная цилиндрической полой формы, нажимная втулка зафиксирована в корпусе гайкой, внутренние диаметры нажимной втулки и меньшего диаметра корпуса больше наружного диаметра штока на 0,5-1,0 мм,  герметизирующий узел состоит из уплотнителя, размещенного между нажимной втулкой и корпусом, и из пружинного механизма складных крыльев прижимного элемента с уплотнителем, шток размещен внутри корпуса и нажимной втулки и зафиксирован фиксирующей гайкой.
На фиг. 1 изображен общий вид устройства для ремонта трубопровода.
На фиг. 2 изображен герметизирующий узел.
На фиг. 3 изображено устройство для ремонта трубопровода в рабочем положении.
Устройство для ремонта трубопровода содержит корпус 1, герметизирующий узел и его механический привод, выполненный в виде штока 2 с внешней резьбой 3 в верхней части с фиксирующей гайкой 4 и прижимным элементом в нижней части. Корпус 1 выполнен цилиндрической полой формы с двумя центрально симметричными выступами 5 в верхней части. Выступы 5 выполнены прямоугольной плоской формы. Внешний диаметр корпуса зависит от размеров нарушения герметичности поверхности трубопровода или емкости. Высота корпуса зависит от толщины стенки ремонтируемого трубопровода или емкости и обычно на 1-2 мм больше нее. Выступы 5 выполнены с возможностью размещения по образующей трубопровода или наружной поверхности емкости и обеспечивают ограничение и упор корпуса на наружной поверхности трубопровода или емкости. Внутренняя поверхность корпуса сверху выполнена цилиндрической формы со ступенчатым переходом в цилиндрическую поверхность меньшего диаметра, а снизу с внутренней стороны корпуса выполнена кольцевая расточка диаметром меньше наружного диаметра втулки, с установкой уплотнительного кольца 6, закрепленного, например клеем к кольцевой поверхности расточки. В полости корпуса с большим диаметром размещена нажимная втулка 7, выполненная цилиндрической полой формы. Нажимная втулка 7 герметизирована уплотнителем 8 и зафиксирована в корпусе фиксирующей гайкой 4. Внутренние диаметры нажимной втулки 7 и меньшего диаметра корпуса 1 больше наружного диаметра штока 2 на 0,5-1,0 мм.
Герметизирующий узел состоит из уплотнителя 8, размещенного между нажимной втулкой 7 и корпусом 1, из пружинного механизма складных крыльев 9 прижимного элемента с уплотнителем 10, а также из уплотнителя 6, размещенного в кольцевой расточке. Уплотнитель 8 выполнен в виде кольца или сальниковой набивки, например, из графита и обеспечивает герметичность внутреннего пространства нажимной втулки. Уплотнитель 10 выполнен, например, из резины и имеет форму кольца, и закреплен к внутренней стороне складных крыльев пружинного механизма, например, с помощью клея, и обеспечивает герметичность внутреннего пространства корпуса с нижней части. Уплотнитель 6 выполнен в виде кольца или сальниковой набивки, например, из графита и обеспечивает герметичность внутреннего пространства нижней части корпуса 1.
Шток выполнен из нержавеющей стали. В нижней части штока 2 выполнены складные крылья 9 с пружинным механизмом прижимного элемента. Складные крылья изготавливают из нержавеющего металла, форма прямоугольная полая, размер складных крыльев выполняют с возможностью, чтобы при раскрытии их общая длина была больше диаметра цилиндрической части корпуса, обеспечивающей герметичность наружной поверхности корпуса и стенки трубопровода или емкости. Принцип крепления на штоке и принцип работы складных крыльев пружинного механизма идентичен с креплением и работой складного пружинного дюбеля. В транспортном положении шток 2 нижней частью с герметизирующим узлом размещен за пределами корпуса 1 и нажимной втулки 6 и зафиксирован фиксирующей гайкой 4.
Внутренний диаметр отверстия корпуса соответствует диаметру штока. Складные крылья находятся всегда за корпусом. Корпус на герметизирующее устройство надевают сверху.
Втулка 7 зафиксирована в корпусе 1 с помощью фиксирующей гайки 4 и уплотнителя 8. При монтаже устройства используют уплотнитель 11, выполненный в виде прямоугольной формы точно под размер выступов 5, который устанавливают под выступами 5, например из паронита и закрепляют к нижней части выступов с помощью клея.
Собирают устройство для ремонта в следующей последовательности. Внутрь корпуса 1 снизу вверх вводят верхнюю часть штока 2 до выхода из корпуса. Сверху на шток надевают уплотнитель 8 и нажимную втулку 7, устанавливают в корпус 1 и фиксируют уплотнитель 8.  Фиксируют устройство в транспортном положении уплотнителем 12 и гайкой 4 сверху штока и снизу складными крыльями с пружинным механизмом 9.
Работает устройство следующим образом.
Проводят осмотр нарушения целостности поверхности оборудования, толщину стенки, площадь разрушения. Подбирают устройство соответствующего размера. Размер отверстия разрушения должен быть на 1-4 мм больше наружного диаметра корпуса 1. Внешний диаметр корпуса составляет, например, 15 мм. Длина выступа составляет, например, 4 мм. Высота корпуса составляет, например, 17 мм. Если отверстие имеет неправильную форму, то можно с помощью сверлильного инструмента получить необходимую форму и размер, но только при условии транспортировки негорючей жидкости. Устройство для ремонта устанавливают в отверстие на стенке трубопровода или емкости. При этом складные крылья после того, как пройдут стенку трубопровода раскрываются, тем самым зафиксируют устройство (его уже нельзя будет вытащить наружу). Далее с помощью гайки 4 и уплотнителя 12 фиксируют втулку 7 и корпус 1. Герметизирующий узел, включающий уплотнители и герметизирующие кольца, и конструкция устройства обеспечивают герметизацию поврежденных участков поверхности трубопровода или емкости.
Устройство для ремонта и устранения разгерметизации трубопровода, труб или емкости является простым в изготовлении и использовании, позволяет использовать его на трубопроводах, емкостях с ограниченным пространством доступа.