ВРЕМЕННОЕ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКРЫТИЯ ТРУБОПРОВОДОВ

Полезная модель относится к оборудованию, предназначенному для временного герметичного перекрытия сечения трубопроводов, в том числе находящихся под избыточным давлением, при проведении аварийно-восстановительных, ремонтных и строительных работ.
Известно, что при проведении работ на действующем трубопроводе возникает необходимость временной локализации участка трубопровода для предотвращения попадания жидкостей или газов в зону ведения огневых работ. Например, при проведении работ на газонефтепродуктопроводах, связанных с применением сварки, существует опасность возгорания жидкости или взрыва газо-воздушной смеси. Для предотвращения этого зону ведения ремонтных работ изолируют установкой с двух сторон по ее границам временных герметизирующих устройств (ВГУ). При проведении аварийно-восстановительных и ремонтных работ на трубопроводах используются различные конструкции резиновых и резинотканевых герметизирующих пневматических устройств. При этом ВГУ на газонефтепродуктопроводах устанавливаются перед началом огневых работ и извлекаются из трубопроводов по их окончании через технологические отверстия, размеры которых строго регламентируются в зависимости от диаметра трубопровода. В этих условиях ВГУ должны быть легкими, небольших размеров (технологичными) и в то же время прочными и обеспечивать необходимую герметичность (безопасность).
Из уровня техники известно устройство - «цилиндр пневматический герметизирующий» (RU 39377, 06.04.2004), содержащий надувную оболочку с внешними торцевыми поверхностями в виде конуса. По длине окружности оболочки в меридиональном направлении в местах наименьшего радиуса
кривизны оболочки установлено не менее трех герметизирующих элементов, причем, по меньшей мере один из них имеет в поперечном сечении прямоугольник, или квадрат, или трапецию, или треугольник, а другие имеют фигурный профиль, содержащий замкнутые полости и уплотнительные поперечные ребра, обращенные к внутренней поверхности трубопровода. На одной торцевой поверхности надувной оболочки для ее наполнения и откачки воздуха расположена трубка и петля с фалом для удобства извлечения устройства из трубопровода. Герметизирующие элементы выполнены из упруго-эластичного материала, наружная боковая поверхность герметизирующих элементов, имеющих фигурный профиль, в поперечном сечении выполнена криволинейной, например, зигзагообразной. Уплотнительные поперечные ребра расположены наклонно к прямолинейному основанию фигурного профиля под различным углом, лежащим в диапазоне 30-90 градусов.
Известное устройство не обеспечивает полного прилегания к внутренней поверхности трубопровода и необходимой герметизации при не достижении нормативного давления внутри устройства вследствие недокачки при его установке или снижения давления ниже нормы при его эксплуатации, например, из-за перепада наружной температуры. Перекачка устройства приводит к его преждевременному разрушению. Устройство имеет большие размеры, что затрудняет его установку и извлечение через технологическое отверстие, большой расход материалов при производстве устройства.
Известно устройство для перекрытия трубопровода (SU 1079941 А, 15.03.1984) - аналог заявленной полезной модели, содержащее эластичную тороидальную камеру с гибким элементом, посредством которого участок трубопровода перед камерой сообщен с атмосферой. Тороидальную камеру устанавливают перпендикулярно оси трубопровода в сторону возможного скопления газа. Через шланг в эластичную камеру закачивают под давлением воздух, и она перекрывает полость трубопровода. Гибкий эластичный рукав
выводят из трубопровода через технологическое отверстие, и скопившийся перед заглушкой газ сбрасывается в атмосферу.
Недостатком известного устройства является ненадежное перекрытие трубопровода ввиду повышенных требований к установке тороидальной камеры и закреплению ее в положении строго перпендикулярном оси трубопровода.
Наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели является устройство-«пневматический герметизирующий цилиндр для временного перекрытия трубопровода (RU 50277, 27.12.2005), содержащее герметичную камеру, подводящий гибкий шланг для подачи в нее под давлением воздуха для герметичного закрепления устройства в трубопроводе и гибкую отводящую трубку, сообщающуюся с эластичной цилиндрической герметичной камерой и постоянно передающую давление на манометр. Гибкая отводящая трубка меньшего диаметра проходит через всю полость подводящего шланга, выполненного в виде цилиндрической трубы, герметично закрепленной в передней торцевой стенке эластичной цилиндрической герметичной камеры и снабженной запорным краном, крепится к внутренней стенке подводящего шланга и выходит наружу перед запорным краном, либо гибкая отводящая трубка закрепляется в переднем торце эластичной цилиндрической герметичной камеры, проходит вне и параллельно подводящему шлангу, крепиться к нему тесьмой и соединяется с манометром для постоянного контроля давления в эластичной цилиндрической герметичной камере, при этом запорный кран и манометр располагаются позади закрепленного в трубопроводе устройства, то есть в неопасной зоне ведения работ.
Недостатком известного устройства является ненадежное перекрытие трубопровода, ввиду необходимости постоянного контроля давления внутри устройства и поддержания внутреннего давления на заданном уровне, недостаточная прочность и опасность разрушение при перекачке устройства, сложность в изготовлении.
Заявленная полезная модель решает задачу повышения надежности герметизации трубопровода и безопасности проведения огневых и газоопасных работ за счет увеличения запаса прочности устройства, изготовленного из тех же материалов, что и аналоги, уменьшения его размеров и веса, обеспечивающих необходимую технологичность при эксплуатации устройства.
Решение поставленной задачи достигается тем, что ВГУ содержит по меньшей мере две надувные оболочки разной формы, одна из которых выполнена в виде эластичной цилиндрической герметичной камеры (цилиндра) с гибким подводящим шлангом в ее задней торцевой стенке для подачи внутрь камеры воздуха под давлением с целью фиксации устройства при установке в трубопроводе (цилиндры типа ЦГ-1, ЦГ-2 или ПГУ-Л), а вторая оболочка выполнена в виде эластичной тороидальной герметичной камеры (тора) собственным диаметром 50-300 мм с гибким подводящим шлангом для закачки воздуха под давлением внутрь тора в целях герметичного закрепления устройства в трубопроводе, при этом цилиндр задней торцевой стенкой с внешней стороны герметично соединен с стенкой тора, причем цилиндр и тор изготовлены из одного материала -прорезиненной ткани равной толщины. В зависимости от диаметра трубопровода и типа цилиндра могут использоваться один тор (с цилиндром типа ПГУ-Л), или два тора (с цилиндрами типа ЦГ-1 или ЦГ-2). Внутренний диаметр тора также зависит от диаметра трубопровода.
Кольцевые напряжения σк в цилиндре и в торе определяются по формуле:
Р - рабочее давление в эластичной камере
D - рабочий диаметр эластичной камеры
h - толщина материала, из которого изготовлена эластичная камера
Тогда, при равенстве кольцевых напряжений в цилиндре и торе, соотношение рабочих давлений в цилиндре (Рц) и в торе (Рт), в частности, в цилиндре ВГУ для трубопровода диаметром 1400 мм и торе с собственным диаметром 200 мм, при одинаковой толщине материала цилиндра и тора составит:
Рабочее давление в цилиндре, установленном в трубопроводе с внутренним диаметром 1400 мм, обеспечивающее герметизацию составляет не более 15 кПа для цилиндров типа ЦГ-1 (ТУ 38305-8-408-2003). В тех же условиях давление внутри тора, как видно из формулы (2), может достигать не менее 100 кПа, что обеспечивает неподвижность ВГУ под избыточном давлением в трубопроводе даже при его внезапном повышении выше допустимых норм в аварийных ситуациях. Применением в ВГУ неразъемного герметичного соединения цилиндра и тора достигается сохранение герметизации трубопровода даже при разрушении цилиндра или, что маловероятно, тора, обеспечивая повышенную степень безопасности при ведении огневых работ.
Полезная модель поясняется графическим материалом, где на фиг.1 схематично изображено предлагаемое устройство для временного герметичного перекрытия участка трубопровода в рабочем положении, продольный разрез;
фиг.2 - тоже с двумя торами.
Устройство работает следующим образом.
В полости трубопровода 1 через технологическое отверстие размещают устройство (ВГУ) 2 тороидальной камерой 3, обращенной в сторону проведения огневых работ. Через гибкий подводящий шланг 4 подают под давлением воздух в эластичную цилиндрическую герметичную камеру 5, которая увеличивается в объеме, ее внешняя поверхность с помощью уплотнительных герметизирующих элементов 6 взаимодействует с внутренней поверхностью трубопровода 1, фиксируя устройство 2 в
трубопроводе 1 параллельно его оси. Затем через гибкий подводящий шланг 7 наполняют под давлением воздухом эластичную тороидальную герметическую камеру 3 до рабочего давления, которая плотно облегает внутреннее сечение трубопровода 1, способствует лучшему уплотнению и сцеплению с внутренней поверхностью трубопровода 1, обеспечивая надежное закрепление устройства, и в сочетании с эластичной цилиндрической герметизирующей камерой 5 повышает надежность устройства и эффективность его эксплуатации.
Заявленная полезная модель расширяет арсенал технических средств, повышает безопасность проведения огневых и газоопасных работ при ремонте трубопроводов различного назначения. Кроме того, не требуется контроль и регулирование давления в цилиндре, исключаются конструктивные решения, обеспечивающие надежное закрепление известных устройств при избыточных давлениях в трубопроводе, например, такие, как увеличение его длины, массы устройства, что в свою очередь ведет к увеличению расхода материалов на изготовление ВГУ, вырезаемых в трубопроводе технологических отверстий для введения герметизирующих устройств внутрь трубопровода и росту трудозатрат.