УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКРЫТИЯ ТРУБОПРОВОДА

Полезная модель относится к области трубопроводного транспорта, а именно к оборудованию, используемому в качестве затвора для герметичного перекрытия трубопроводов, в частности газопроводов, для производства аварийных работ и ремонта на отдельных их участках, в том числе и находящихся под избыточным давлением.
Известно устройство для герметичного перекрытия трубопровода, содержащее надувные оболочки в виде комбинации последовательно установленных цилиндров, сообщенные между собой (см., авторское свидетельство SU №589346, кл. F 16 L 1/00, 25.01.1978).
Надежность герметизации трубопровода указанным устройством осуществляется не в полной мере в связи с тем, что оно не обеспечивает полного прилегания к поверхности трубы вследствие ее овальности, наличия конденсата и загрязнений на дне, а также из-за недостаточного сцепления материала оболочки устройства с трубой, что приводит к возможности осевого перемещения устройства во время проведения ремонтных работ и связанной с этим возможности повреждения оболочки из-за истирания упругого материала о стенки трубопровода.
Известно также устройство для перекрытия трубы, выполненное в виде цилиндрической резинокордной оболочки с двумя торцевыми стенками, в одной из которых смонтирован ниппель для подачи внутрь оболочки сжатого газа. Это устройство вводится внутрь подлежащей перекрытию трубы и в оболочку подается сжатый газ, под давлением которого цилиндрическая резинокордная оболочка перекрывает все внутреннее сечение трубы (см., заявку DE №3715645, кл. F 16 L 55/12, 24.11.1989).
Однако, жесткость резинокордной оболочки при неизбежной овальности жесткой трубы, возможность скопления конденсата или загрязнений на дне приводят к образованию каналов между телом оболочки и трубой.
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является устройство для перекрытия трубопровода, содержащее помещенную внутрь трубопровода цилиндрическую замкнутую надувную оболочку, у которой на цилиндрической поверхности закреплено два кольцевых уплотнения, кольцевые уплотнения сформированы из эластомерного пористого материала с закрытыми поверхностными порами, а цилиндрическая надувная оболочка выполнена из гибкого материала стойкого к углеводородам толщиной 1-2 мм и способного выдерживать давление от 500 до 1500 мм вод. ст. (см, свидетельство на полезную модель RU №15382, кл. F 16 L 55/12, 10.10.2000).
Задачей настоящего технического решения является повышение надежности работы устройства для перекрытия трубопровода, при производстве работ в условиях избыточного давления в трубопроводе с одновременным снижением истирания материала оболочки и повышением герметичности перекрытия трубопровода.
Указанная задача решается тем, что устройство для перекрытия трубопровода содержит помещенную внутрь трубопровода цилиндрическую замкнутую надувную оболочку, у которой на цилиндрической поверхности закреплено не менее 2-х кольцевых уплотнений, кольцевые уплотнения сформированы из эластомерного монолитного материала, при этом каждое кольцевое уплотнение сформировано в виде упругого при поперечном сжатии полого профиля, состоящего из наружной части имеющей в поперечном сечении овалоподобную форму, и основания выполненного тангенциально с одной и/или с двух сторон относительно наружной части со стороны ее внутренней поверхности, внутренняя поверхность основания выполнена цилиндрической и скреплена с наружной цилиндрической поверхностью надувной оболочки, цилиндрическая надувная оболочка выполнена из эластомерного или эластомерно-тканевого герметичного материала с возможностью оболочки в надутом состоянии герметично перекрывать кольцевыми уплотнениями просвет между внутренней поверхностью трубопровода и наружной поверхностью цилиндрической замкнутой оболочки.
Длина цилиндрической поверхности надувной оболочки предпочтительно составляет от 0,40 до 0,80 ее диаметра, что позволяет их использовать на ограниченных по длине участках труб, например, в обвязке компрессорных станций. Максимальная ширина основания каждого кольцевого уплотнения предпочтительно составляет от 0,020 до 0,10 от наружного диаметра оболочки и высота каждого кольцевого уплотнения составляет от 0,3 до 1,5 от максимальной ширины кольцевого уплотнения. Кольцевые уплотнения предпочтительно выполнены из материала с твердостью не более 70 ед. по Шору. Толщина стенки наружной части кольцевого уплотнения предпочтительно равна толщине основания.
При осуществлении данной полезной модели может быть получена оболочка для устройства перекрытия труб, которая позволяет использовать ее в трубопроводах диаметром от 200 до 1400 мм и при температуре от минус 40°С до плюс 60°С. При этом в зависимости от условий эксплуатации и диаметра трубопровода в надувной оболочке может быть создано давление от 40 до 200 кПа. Выполнение устройства, состоящего целиком из эластичных материалов, позволяет заводить устройство в трубопровод через технологические отверстия диаметром порядка 300 мм. Повышение герметичности достигается выполнением не менее 2-х кольцевых уплотнений, при этом кольцевые
уплотнения сформированы в виде упругого при поперечном сжатии полого профиля, состоящего из наружной части имеющей в поперечном сечении овалоподобную форму, и основания выполненного тангенциально относительно наружной части со стороны ее внутренней поверхности, при этом внутренняя поверхность основания выполнена цилиндрической и скреплена с наружной цилиндрической поверхностью надувной оболочки. В результате с одной стороны получена плотная наружная поверхность стойкая к истиранию, а с другой стороны упругая при сжатии конструкция уплотнительных колец.
В ходе проведенного исследования было установлено, что выполнение цилиндрической надувной оболочки из эластомерного или эластомерно-тканевого герметичного материала в сочетании с раскрытым выше выполнением уплотнительных колец дает возможность оболочке в надутом состоянии герметично перекрывать кольцевыми уплотнениями просвет между внутренней поверхностью трубопровода и наружной поверхностью цилиндрической замкнутой оболочки, при этом предпочтительно, чтобы длина цилиндрической поверхности надувной оболочки составляла от 0,40 до 0,80 ее диаметра, максимальная ширина основания каждого кольцевого уплотнения составляла от 0,020 до 0,10 от наружного диаметра оболочки, высота кольцевого уплотнения составляла от 0,3 до 1,5 от максимальной ширины кольцевого уплотнения, кольцевые уплотнения были выполнены из материала с твердостью не более 70 ед. по Шору, а толщина стенки наружной части кольцевого уплотнения составляла 1,0-3,0 от толщины основания. В результате достигается устойчивое положение оболочки в надутом состоянии в трубопроводе независимо от места ее расположения и качества внутренней поверхности трубопровода.
Таким образом, техническим результатом от использования данной полезной модели является повышение надежности работы устройства для перекрытия трубопровода, при производстве работ в условиях избыточного давления в трубопроводе с одновременным снижением истирания материала оболочки и повышением герметичности перекрытия трубопровода.
На чертеже представлен продольный разрез устройства для перекрытия трубопровода.
Устройство для перекрытия трубопровода содержит помещенную внутрь трубопровода 1 цилиндрическую замкнутую надувную оболочку 2, у которой на цилиндрической поверхности закреплено не менее 2-х кольцевых уплотнений 3. Кольцевые уплотнения 3 сформированы из эластомерного монолитного материала. Каждое кольцевое уплотнение 3 сформировано в виде упругого при поперечном сжатии полого профиля, состоящего из наружной части 4 имеющей в поперечном сечении
овалоподобную форму, и основания 5 выполненного тангенциально с одной и/или двух сторон относительно наружной части 4 со стороны ее внутренней поверхности. Целесообразно при выполнении устройства с тремя и более кольцевыми уплотнениями 3 крайние кольцевые уплотнения 3 выполнить с двусторонним тангенциальным основанием 5. Внутренняя поверхность основания 5 выполнена цилиндрической и скреплена, например приклеена или сварена, с наружной цилиндрической поверхностью надувной оболочки 2. Цилиндрическая надувная оболочка 2 выполнена из эластомерного или эластомерно-тканевого герметичного материала с возможностью оболочки 2 в надутом состоянии герметично перекрывать кольцевыми уплотнениями 3 просвет между внутренней поверхностью трубопровода 1 и наружной поверхностью цилиндрической замкнутой оболочки 2.
Длина цилиндрической поверхности надувной оболочки 2 в целях универсальности применения в том числе и на трубах ограниченной длины предпочтительно составляет от 0,40 до 0,80 ее диаметра. Максимальная ширина основания 5 каждого кольцевого уплотнения 3 предпочтительно составляет от 0,020 до 0,10 от наружного диаметра оболочки 2 и высота каждого кольцевого уплотнения 3 составляет от 0,3 до 1,5 от максимальной ширины кольцевого уплотнения 3. Кольцевые уплотнения 3 предпочтительно выполнены из материала с твердостью не более 70 ед. по Шору. Толщина стенки наружной части 4 кольцевого уплотнения 3 предпочтительно составляет 1,0-3,0 от толщины основания 5.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Оболочки 2, например через технологическое отверстие, помещаются на заданном участке в перекрываемой трубе 1 и соединяется, например посредством ниппеля 6 с источником сжатого воздуха или другого энергоносителя (на чертежах не показан). В оболочку 2 подается сжатый газ, например азот или воздух) под заданным давлением. По мере подачи сжатого газа оболочка 2 раздувается, а кольцевые уплотнения 3 перемещаются в направлении к внутренней стенке трубопровода 1. При этом оболочка 2 наружной цилиндрической частью плотно прижимает кольцевые уплотнения 3 к внутренней поверхности перекрываемого трубопровода 1. Таким образом кольцевые уплотнения 3 позволяют плотно перекрыть трубопровод 1, причем при наличии неровностей на его внутренней поверхности эластичная и упругая конструкция кольцевых уплотнений 3 позволяет исключить негерметичное прижатие кольцевых уплотнений 3 к стенке трубопровода 1. Это предотвращает протекание перекачиваемой по трубопроводу 1 среды через перекрытую часть трубопровода 1 и позволяет загерметизировать перекрытый устройствами участок внутреннего объема трубопровода 1.
При возникновении на перекрытом участке трубопровода 1 перепада давления, он воспринимается оболочкой 2 (ее боковой стенкой) и кольцевыми уплотнениями 3.
Таким образом, устройство для перекрытия трубопровода, выполненное согласно полезной модели, позволяет надежно перекрывать трубопроводы различного диаметра и давления в них.