Пневматическое герметизирующее устройство

ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
Полезная модель относится к трубопроводному транспорту и используется для герметичного перекрытия трубопроводов различного назначения. Установкой пневматических герметизирующих устройств предотвращается попадание веществ, находящихся в трубопроводе к месту проведения различных работ, например ремонтных. Пневматические герметизирующие устройства применяются для изоляции попадания к месту работ природного газа, жидких веществ, пылевидных и разжиженных масс, твёрдого топлива и иных твёрдых веществ в виде раствора под воздействием разницы давлений в поперечных сечениях трубопровода.
Известен аналог – устройство для герметичного перекрытия трубопровода – авторское свидетельство СССР № 589346, 06.02.1978, содержащее надувные оболочки в виде комбинации последовательно установленных цилиндров, сообщенные между собой.
Основным недостатком аналога является малая степень надёжности, обусловленная недостаточным сцеплением материала оболочки устройства с трубой, что приводит к возможности осевого перемещения устройства во время проведения ремонтных работ и возможности повреждения оболочки из-за истирания упругого материала о стенки трубопровода.
Наиболее близкими аналогами к предлагаемому техническому решению является пневматическое герметизирующее устройства, патенты РФ №2240467, № 2232339. В качестве прототипа выбран № 2232339 –устройство, содержащее надувную оболочку с закрепленными на наружной поверхности уплотнительными поясами и шлангом надува.
Первым недостатком прототипа является недостаточная надёжность устройства, обусловленная сложностью конструкции и низкой технологичностью. Вторым недостатком прототипа является то, что применяемые в такой конструкции материалы требуют нескольких вариантов исполнения устройств в зависимости от внешних факторов.
Технической задачей полезной модели является увеличение надёжности пневматического герметизирующего устройства.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в увеличении прочности соединения элементов надувной оболочки, увеличении технологичности её изготовления, исключении вероятности возникновения складок на наружной поверхности, которые снижают герметичность соединения надувной оболочки с перекрываемым трубопроводом. Предлагаемое техническое решение обеспечит возможность всесезонной эксплуатации одной универсальной конструкции устройства при различных условиях эксплуатации, в отличие от аналогов, которые имеют разные конструкции в зависимости от таких факторов окружающей среды, как температура воздуха и расчетное нарастание давления остаточного газа в трубопроводе.
Решение технической задачи в пневматическом герметизирующем устройстве, содержащем надувную оболочку с закрепленными на наружной поверхности уплотнительными поясами и шланг наддува надувной оболочки, достигается тем, что надувная оболочка образована тремя секциями, выполненными из синтетического материала и скрепленными между собой с помощью сварки, центральная цилиндрическая секция содержит герметизирующие пояса на внешней поверхности, а торцевые секции выполнены круглыми и имеют отверстия для герметичного присоединения шланга наддува и шланга контроля наличия газа, центральная цилиндрическая секция образована герметичным соединением плоской развёртки, причём проекция линии косого шва соединения центральной цилиндрической секции на плоскость перпендикулярную оси цилиндрической поверхности секции имеет форму дуги, ограниченную центральным углом в 180 градусов, на швы соединения центральной цилиндрической секции с торцевыми секциями с внутренней стороны надувной оболочки установлены усиливающие полосы.
На фиг.1 изображено пневматическое герметизирующее устройство.
На фиг.2 изображена надувная оболочка пневматического герметизирующего устройства в разобранном состоянии.
На фиг.3 изображено сечение оболочки пневматического герметизирующего устройства в месте соединения центральной и торцевой секций.
Пневматическое герметизирующее устройство содержит надувную оболочку 1 с закрепленными на наружной поверхности уплотнительными поясами 2 и шланг наддува 3, отличающееся тем, что надувная оболочка 1 выполнена из трёх секций, выполненных из синтетического материала и скрепленных между собой с помощью сварки, центральная цилиндрическая секция 4 содержит герметизирующие пояса 2 на внешней поверхности, а торцевые секции 5 выполнены круглыми и имеют отверстия 6 для герметичного присоединения шланга наддува 3, шланга контроля наличия газа 7 и  возможность установки в эти отверстия заглушек, центральная цилиндрическая секция 4 образована герметичным соединением плоской развёртки, причём проекция линии косого шва 8 соединения центральной цилиндрической секции 4 на плоскость перпендикулярную оси цилиндрической поверхности секции 4 имеет форму дуги, ограниченную центральным углом в 180 градусов, на швы соединения центральной цилиндрической секции 4 с торцевыми секциями 5 с внутренней стороны надувной оболочки 1 установлены усиливающие полосы 9.
Рассмотрим пример конкретной реализации пневматического герметизирующего устройства. Секции надувной оболочки 1 изготавливаются из ПВХ армированной ткани с двухслойным покрытием, удовлетворяющей требованиям, приведенным в таблице 1.
Таблица 1. Требования к ткани ПВХ
Удлинение на разрыве, %, в продольном направлении:
10-40
Удлинение на разрыве, %, в поперечном направлении:
20-50
Сопротивление раздиранию, (даН), не менее, в поперечном направлении:
30
Сопротивление раздиранию, (даН), не менее, в поперечном направлении:
30
Жесткость (сН), не более, в продольном направлении:
30
Жесткость (сН), не более, в поперечном направлении:
20
Устойчивость к действию бензина и масел:
устойчив
Устойчивость к многократному изгибу, килоциклы, не менее:
250
Морозостойкость, °С, не выше:
-45
Огнеопасность, мм/с, не более:
0
Грибостойкость, баллы, не более:
2
Водопроницаемость:
Отсутствие капель не менее 8 часов
Прочность сварного шва на сдвиг, кН, не менее в продольном направлении - в поперечном направлении:
0,40
Прочность сварного шва на сдвиг, кН, не менее в поперечном направлении:
0,35
Кислородный индекс, %, не менее:
28
Индекс распространения пламени, не более:
20
Предварительно раскроенные из ПВХ секции соединяются сваркой. Торцевые секции выкраиваются с полученной опытным путём поправкой на растяжение материала в зависимости от номинального диаметра надувной оболочки 1. Диаметр надувной оболочки 1, образованной секциями 4 и 5, определяется диаметром трубопровода, который предполагается перекрывать с помощью данного устройства при проведении ремонтно-восстановительных и строительных работ на промысловых и магистральных газопроводах. Типовые условные диаметры трубопроводов имеют следующий ряд: 100, 150, 200, 250, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400 мм. Длина надувной оболочки 1 равна увеличенному на 100мм диаметру.
Уплотнительные пояса 2 выполнены из толстой широкой ленты пористой резины. Соединение уплотнительных поясов с надувной оболочкой осуществляется клеем. Химический состав резины позволяет обеспечивать высокую степень адгезии к основному материалу ПВХ, а также технологичность монтажа.
В отверстия 6 торцевых секций 5 установлены лодочные клапаны, в которые герметично установлены резиновые наконечники (на чертеже не  показаны). На резиновые наконечники устанавливаются шланг наддува 3 и шланг контроля наличия газа 7, которые фиксируются хомутами. Шланг контроля наличия газа 7 выполняется двух секционным, проходящим насквозь через надувную оболочку 1, как показано на рисунке 1. В торцевых секциях 5 он герметично установлен благодаря описанному выше соединению с применением лодочных клапанов.
На противоположных концах шлангов 3 и 7 вмонтированы резиновые наконечники, в которые вставлены латунные штуцеры с внутренней резьбой 1/2” для присоединения тройника под манометры 10 и 11 и кран 12. Внешняя секция шланга контроля наличия газа 7 в трубопроводе закрывается латунной заглушкой, которая вкручивается в штуцер при неиспользовании шланга по назначению.
Торцевая секция 5 дополнительно содержит круги усиления (на чертеже не показан), которые также, как и секция 5, содержит отверстия 6 для пропуска упомянутых шлангов надува 3 и контроля наличия газа 7. Конец шланга контроля наличия газа 7 соединяется с манометром 11. Шланг надува 3 соединяется с источником сжатого газа( на чертеже не показан) через кран 12 с манометром 10.
Рассмотрим пневматическое герметизирующее устройство в работе. Перед использованием устройство проверяется на герметичность с помощью его надува до проверочного давления. Устройство остается под проверочным давлением в течение 2 часов, после чего осуществляется замер давление в устройстве. Устройство считается герметичным, если падение давления в устройстве не превысило значения проверочного давления.
Устройство устанавливается внутри перекрываемого трубопровода через технологическое отверстие в трубопроводе. С помощью крана 13 на шланге надува 3 открывается подача воздуха для наполнения надувной оболочки 1. При помощи компрессора надувная оболочка 1 наполняется воздухом до рабочего давления. В ходе наполнения надувная оболочка 1 плотно прижимается к стенкам трубопровода. Через определённое время выполняется проверка давления в надувной оболочке и, при необходимости, осуществляется корректировка рабочего давления.
В процессе эксплуатации через заданный промежуток времени осуществляют проверку рабочего давления в надувной оболочке 1 и текущего давления в трубопроводе с помощью манометров 10 и 11 соответственно. При необходимости осуществляется корректировка рабочего давления в устройстве 1.
По окончании ремонтных работ осуществляется выпуск воздуха из надувной оболочки 1 путём открытия крана 12 на шланге надува 3. После этого устройство вытягивается из рабочей полости трубопровода к технологическому отверстию за фал для извлечения 13.
Технический результат полезной модели достигается благодаря:
0
0
- выполнению надувной оболочки трёх секционной из синтетического материала, обеспечивающего морозостойкость до -40 С, теплостойкость до +70 С, маслобензостойкость, давление остаточного газа в трубопроводе до 20 кПа;
- соединению секций надувной оболочки сваркой,
- образованию центральной цилиндрической секции путём соединения плоской развёртки косым швом,
- применению усиливающих полос из пленки ПВХ на швах соединения центральной цилиндрической секции с торцевыми секциями надувной оболочки изнутри баллона.
Дополнительным преимуществом предлагаемого технического решения является возможность всесезонной эксплуатации одной универсальной конструкции устройства, в отличие от аналогов, которые имеют разные конструкции в зависимости от таких факторов окружающей среды, как температура воздуха и расчетное нарастание давления остаточного газа в трубопроводе.