УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩЕЙ МАНЖЕТЫ ПЕРЕХОДОВ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ И КОРПУС ДЛЯ НЕГО

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Настоящая полезная модель относится к области строительства трубопроводов, в частности, к защите трубопроводов, проложенных при пересечении автотрасс и железнодорожных путей, может использоваться при эксплуатации и установке трубопроводов в обсадных трубах. Более конкретно настоящая полезная модель относится к устройству для защиты герметизирующей манжеты переходов магистральных трубопроводов.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
При прокладке магистрального трубопровода через препятствия в защитном кожухе (обсадной трубе) трубопровод протаскивается внутри обсадной трубы на опорно-направляющих устройствах, на которых он лежит в трубе в ходе эксплуатации, после этого внутренний объем между трубопроводом и обсадной трубой изолируется герметизирующими манжетами, устанавливаемыми на торцах обсадной трубы. Герметизирующие манжеты выполняются из эластичных полимеров, например резины. Для обеспечения целостности манжеты и, следовательно, герметичности соединения, необходимо обеспечить механическую защиту манжет от ударов и давления грунта, которым засыпаются торцы обсадной трубы после прокладки. Для механической защиты используют специальные устройства для защиты (укрытия) герметизирующей манжеты.
Известно устройство для защиты манжеты магистральных трубопроводов (патент RU 2276753 C1 от 01.12.2004, опубл. 20.05.2006), выполненное разъемным в виде верхнего и нижнего полукорпусов с полками в месте стыка, а в сборе состоит из двух цилиндрических частей и соединяющей их конической части. Устройство закрепляется на упорном кольце защитного кожуха (футляра) и опирается на магистральный трубопровод.
Недостатком известного устройства является то, что оно выполняется различным для каждого из вариантов сочетания диаметров обсадной трубы (кожуха, футляра) и трубопроводов, что осложняет изготовление устройства. Кроме того, сочетание цилиндрических и конусных поверхностей устройства усложняет оснастку для его изготовления, а углы между этими поверхностями являются концентраторами напряжений, что снижает механическую прочность устройства, которая является наиболее важной его характеристикой.
РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Задача, стоявшая перед разработчиками настоящего полезной модели, заключалась в создании устройства для защиты герметизирующей манжеты переходов магистральных трубопроводов, более прочного, чем устройство, согласно ближайшему аналогу, производство которого было бы проще и менее затратно.
Указанная задача была решена в ходе разработки устройства для защиты герметизирующей манжеты переходов магистральных трубопроводов.
Устройство, согласно первому аспекту настоящей полезной модели, отличается тем, что содержит торцевую пластину и цилиндрический корпус. Торцевая пластина в рабочем состоянии содержит вырез по существу в форме круга для обхвата (размещения внутри выреза) трубопровода и выполнена с возможностью установки на трубопровод так, что ее плоскость по существу перпендикулярна оси трубопровода, причем центр выреза смещен относительно центра торцевой пластины, а сама пластина выполнена разъемной из по меньшей мере двух сегментов. Цилиндрический корпус выполнен разъемным вдоль по меньшей мере двух образующих цилиндра с возможностью обхвата одним из своих краев части обсадной трубы. При этом цилиндрический корпус имеет такую длину и поперечное сечение, что корпус вмещает в себя торцевую пластину, расположенную своей плоскостью по существу перпендикулярно оси цилиндрической поверхности.
Технический результат, достигаемый устройством, согласно настоящей полезной модели, заключается в увеличении механической прочности устройства, а также в снижении затрат на производство устройства и упрощение изготовления.
Корпус устройства для защиты герметизирующей манжеты переходов магистральных трубопроводов, согласно второму аспекта настоящей полезной модели, выполнен разъемным вдоль по меньшей мере двух образующих цилиндра с возможностью обхвата одним из своих краев части обсадной трубы. Корпус отличается тем, что он выполнен по существу цилиндрическим, причем имеет такую длину и поперечное сечение, что имеет возможность вмещать в себя торцевую пластину, расположенную своей плоскостью по существу перпендикулярно оси цилиндрической поверхности корпуса.
Технический результат настоящей полезной модели, согласно второму его аспекту заключается в повышении механической прочности устройства.
Увеличение механической прочности устройства достигается за счет его формы, в которой отсутствуют изгибы и изломы стенок корпуса устройства, которые, в случае их наличия, становятся концентраторами напряжений.
Снижение затрат на производство и его упрощение происходит за счет того, что, изготавливая предлагаемое устройство, нет необходимости изготавливать оснастку для всех сочетаний диаметров обсадной трубы и трубопровода. Необходимы только оснастки для изготовления корпусов для различных диаметров обсадных труб и оснастки для изготовления торцевых пластин для различных диаметров трубопровода.
Ниже устройство, согласно настоящей полезной модели, будет подробно описано со ссылкой на прилагаемые чертежи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - объемное изображение устройства для защиты герметизирующей манжеты в установленном состоянии.
Фиг.2 - продольный разрез устройства для защиты герметизирующей манжеты в установленном состоянии.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
В наиболее предпочтительном варианте осуществления настоящей полезной модели устройство 1 для защиты герметизирующей манжеты 2 переходов магистральных трубопроводов содержит торцевую пластину 3, и по существу цилиндрический корпус 4.
Торцевая пластина 3 содержит в рабочем состоянии отверстие 5 по существу в форме круга для обхвата (размещения внутри отверстия 5) трубопровода 6 и выполнена с возможностью установки на трубопровод так 6, что ее плоскость по существу перпендикулярна оси трубопровода 6, причем торцевая пластина 3 выполнена разъемной из по меньшей мере двух сегментов 7 и 8. По существу, центр отверстия 5 в рабочем состоянии должен лежать на оси трубопровода 6. Соединение сегментов 7 и 8 торцевой пластины 3 может осуществляться с помощью болтового соединения. Для этого в местах стыка сегментов 7 и 8 могут быть выполнены отверстия для такого соединения. Для уплотнения и/или герметизации соединения между сегментами 7 и 8 торцевой пластины 3 пластина может содержать герметизирующую и/или уплотнительную прокладку (не показана).
Цилиндрический корпус 4, выполнен разъемным вдоль по меньшей мере двух образующих цилиндра с возможностью обхвата одним из своих краев части обсадной трубы 9. В местах стыка разъемных частей корпуса могут быть выполнены полки 13, содержащие отверстия для соединения их между собой резьбовым соединением в виде болтов или другие средства соединения. Для герметизации и/или уплотнения соединения между соединяемыми частями корпуса 4 (например полками 13) могут быть выполнены уплотнительные и/или герметизирующие прокладки (не показаны), выполненные из любого из известных материалов, пригодных для герметизации или уплотнения. В частности, такая прокладка может быть изготовлена из резины или полиуретана, а также из других известных эластичных полимеров.
Цилиндрический корпус 4 имеет такую длину и поперечное сечение, что корпус 4 в рабочем состоянии выполнен с возможностью вмещения в себя торцевой пластины 3, расположенной своей плоскостью по существу перпендикулярно оси цилиндрической поверхности корпуса 4.
Корпус 4 выполняется такого диаметра, что своим краем обхватывает часть обсадной трубы 9 (кожуха), в которой протягивается трубопровод 6. Для более плотной и надежной установки между обсадной трубой и корпусом 4 могут устанавливаться также уплотнительные и/или герметизирующие элементы 10. Герметизирующие или уплотнительные элементы 10 могут выполняться в виде шнура или ленты из резины, полиуретана иди других материалов, преимущественно эластичных полимеров, пригодных для обеспечения уплотнения и/или герметизации соединения корпуса 4 с обсадной трубой 9. Для удобства размещения уплотнительных и/или герметизирующих элементов 10 корпус 4 устройства может содержать пазы 11, расположенные вдоль края корпуса 4, обхватывающего часть обсадной трубы 9, и выполненные с возможностью размещения в них уплотнительных и/или герметизирующих элементов 10.
Своей внутренней поверхностью корпус 4 может также дополнительно прижимать к обсадной трубе герметизирующую манжету 2, увеличивая плотность надежность ее прилегания к обсадной трубе. Дополнительно корпус 4 может содержать пазы (не показаны) для вмещения в них частей установленной под устройством 1 герметизирующей манжеты 2. Для вмещения сильно выдающихся частей герметизирующей манжеты (например соединения хомутов) корпус может содержать изгибы, формирующие полости для вмещения этих частей.
Для повышения механической прочности корпуса 4 при небольшой затрате материала корпус может быть снабжен ребрами жесткости 12. Корпус 4 устройства 1 может содержать также по меньшей мере один герметизирующий и/или уплотнительный элемент, выполненный в виде шнура или прокладки из эластичного материала.
Для плотного прилегания края отверстия 5 торцевой пластины 3 к поверхности трубопровода 6 торцевая пластина 3 вдоль края своего отверстия 5 может содержать полку 14 или торцевой загиб, перпендикулярную (-ый) плоскости торцевой пластины 3, которая (-ый) выполнена с возможностью в рабочем состоянии обхватывать трубопровод 6, прилегая к его поверхности непосредственно или через прокладку 15. Полки 14 могут быть выполнены как в одну, так и в обе стороны, относительно плоскости торцевой пластины 3.
Помимо того, что корпус 4 выполняется с возможностью вмещения в себя торцевой пластины 3, расположенной своей плоскостью по существу перпендикулярно оси цилиндрической поверхности корпуса 4 (по существу совпадающей с осью обсадной трубы 9), в предпочтительном варианте осуществления настоящей полезной модели корпус также может содержать по меньшей мере один ограничитель 16 осевого перемещения торцевой пластины 3 (далее - ограничитель 16). Такой ограничитель 16 может быть выполнен в виде по меньшей мере одного выступа, торцевого загиба или прилегающей к внутренней поверхности корпуса полки, которые направлены от поверхности корпуса 4 к его оси и по существу своей плоскостью перпендикулярны ей. При этом ограничитель 16 выполняется так, чтобы, соприкасаясь своей поверхностью с поверхностью торцевой пластины 3, ограничивать с одной стороны перемещение пластины относительно корпуса 4 вдоль его оси. В наиболее предпочтительном варианте осуществления настоящей полезной модели корпус содержит два ограничителя 16, ограничивающих с обеих сторон перемещение торцевой пластины 3 относительно корпуса 4 устройства вдоль его оси. Для более плотной фиксации (ограничения перемещения) торцевой пластины 3 относительно оси корпуса 4 устройства 1 между поверхностями ограничителя 16 и торцевой пластины 3, прилегающими друг к другу в случае перемещения может быть установлена уплотнительная прокладка (не показана).
При этом в предпочтительном варианте осуществления настоящей полезной модели необходимо обеспечить подвижность соединения между собой торцевой пластины 3 и трубопровода 6. Для этого между поверхностью трубопровода 6 и краем отверстия 5 торцевой пластины 3 выполняется элемент скольжения, обеспечивающий возможность скольжения торцевой пластины 3 по трубопроводу 6 вдоль его оси. Такой элемент скольжения может быть выполнен в виде роликов (не показано); прокладки 15, имеющей достаточно низкий коэффициент трения относительно по меньшей мере одной из поверхностей, с которыми она контактирует, чтобы обеспечить возможность скольжения; в виде покрытия по меньшей мере одной из поверхностей, имеющего низкий коэффициент трения относительно контактирующей с ним поверхности. В качестве этой поверхностей в предпочтительном варианте осуществления выступает поверхность полки 14 и трубопровода 6.
С помощью ограничителей 16 и обеспечения низкого коэффициента трения между торцевой пластиной 3 и трубопроводом 6 обеспечивается повышение удобства установки устройства и его целостность в процессе эксплуатации, так как зачастую трубопровод 6 уже после установки может перемещаться в обсадной трубе 9 вдоль своей оси.
Благодаря настоящей конструкции корпуса 4 устройства 1 его форма и размеры зависят по существу только от диаметра обсадной трубы 9, при этом не зависят диаметра трубопровода 6 и взаимного расположения осей трубопровода 6 и обсадной трубы 9. Тогда как торцевая пластина 3 может изготавливаться, только исходя из диаметра трубопровода 6, а внешний диаметр торцевой пластины 3 может при изготовлении выполняться максимальным, а далее вырезаться в зависимости от диаметра обсадной трубы 9. При этом форма и размеры частей устройства 1 не зависят от толщины опорно-направляющих колец 17 или от расстояния между осями трубопровода 6 и обсадной трубы 9. Таким образом, настоящая полезная модель позволяет унифицировать составные части устройства для защиты герметизирующей манжеты переходов магистральных трубопроводов и тем самым уменьшить количество оснастки, необходимой для изготовления устройств 1 всех типоразмеров для всех сочетаний диаметров трубопроводов 6 и обсадных труб 9.
В отношении механических нагрузок при установке и эксплуатации корпус 4 представляет собой консоль, закрепленный конец которой обхватывает часть обсадной трубы. На корпус действует изгибающая нагрузка, обусловленная главным образом массой грунта, которым засыпается устройство 1.
Корпус 4 устройства 1 выполняется по существу цилиндрическим, не содержит изломов и изгибов. Благодаря чему изгибающая нагрузка, которую он несет в ходе установки, распределяется равномерно по всей длине корпуса 4. Отсутствие изломов поверхности уменьшает места дополнительной концентрации механических напряжений. Дополнительно прочность корпуса на изгиб увеличивается благодаря наличию ребер жесткости 12. Ограничители 16, когда они выполнены в виде полок и/или торцевых загибов, простирающихся вдоль всей окружности корпуса, также выполняют роль ребер жесткости, значительно увеличивая прочность корпуса 4.
В предпочтительном варианте осуществления настоящей полезной модели торцевая пластина 4 должна иметь такую форму и размер, чтобы при максимально возможном ее перемещении в направлениях, перпендикулярных оси трубопровода 6, не выходила из зацепления с ограничителями 16. Так, в случае, показанном на чертежах, когда ограничители 16 выполнены в форме колец, внешний диаметр торцевой пластины должен быть меньше внутреннего диаметра корпуса 4, но больше, чем разница между внутренним диаметром корпуса 4 и шириной ограничителя 16 (шириной кольца). Желательно в этом диапазоне выбирать диаметр пластины достаточно малый, чтобы обеспечить беспрепятственное перемещение трубы вместе с торцевой пластиной в направлении, перпендикулярном оси трубы. Благодаря такому выбору формы торцевой пластины с одной стороны при производстве исключается необходимость выбора геометрических параметров всего устройства, исходя из толщины опорно-направляющих колец 17 и относительных размеров и расположения трубопровода 6 и обсадной трубы 9; и с другой - в процессе эксплуатации устройства поперечное перемещение трубопровода 6 и/или обсадной трубы 9 под воздействием движения грунта или изменения давления (температуры) перекачиваемого продукта не будет сказываться на нагрузке на корпус 4 устройства 1, что снижает вероятность его разрушения. Очевидно, что для обеспечения возможности беспрепятственного перемещения трубопровода 6 относительно обсадной трубы 9 в ходе эксплуатации также необходимо обеспечить ширину ограничителей 16 достаточно большую, чтобы в крайних точках такого перемещения торцевая пластина 3 не выходила из зацепления с ограничителями 16; и достаточно малую, чтобы не препятствовать этому перемещению в некоторых допустимых пределах.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Корпус 4 и торцевая пластина 3 могут быть изготовлены из материала, содержащего полимер. В качестве такого материала может быть использован полиэтилен - в этом случае изделия могут быть изготовлены методом ротационного формования; и стеклопластик - в этом случае изделия могут быть изготовлены методом формования. Дополнительно в изделия могут быть армированы другим материалом, например полимерной (стеклопластиковой, базальтопластиковой) или металлической арматурой.
Сборку устройства 1 осуществляют, когда трубопровод 6 протянут в обсадной труба 9, герметизирующая манжета 2 установлена. Сначала на трубопровод устанавливают торцевую пластину, соединяя на месте установки сегменты, линии разделения которых проходит через отверстие 5. Предварительно между соприкасающимися поверхностями трубопровода 6 и торцевой пластины могут быть установлены прокладки 15.
Далее устанавливают части корпуса 4, контролируя, чтобы торцевая пластина 3 зашла в зацепление с ограничителями 16. Между корпусом и обсадной трубой устанавливают уплотнительные и/или герметизирующие элементы 10 (например, резиновые шнуры). Между стыками (полками) частей корпуса прокладываются уплотнительные и/или герметизирующие прокладки, после чего корпуса стягиваются с помощью резьбового соединения.
Настоящая полезная модель было подробно описано со ссылками на варианты его осуществления, однако очевидно, что она может быть осуществлена в различных вариантах, не выходя за рамки заявленного объема правовой охраны, определяемого формулой полезной модели.