СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD TO RESTORE PIPELINES AND DEVICE FOR ITS REALISATION

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при сооружении и ремонте трубопроводов.
Известен способ покрытия внутренней поверхности трубопровода, когда по трубопроводу перемещают покрывающий состав и им покрывают поверхность трубопровода, например а.с. СССР №1041179, B22F 7/04, 1981г. или WO 86/02425 A1, 24.04.1986 г.
Недостатком этого способа является то, что они хорошо работают с адгезивами, обладающими хорошей текучестью. При использовании этого способа на цементно-песчаных смесях происходит их расслоение.
Известны устройства для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода, состоящие из системы подачи текучего агента, механизма нанесения покрытия, например патент ЕПВ №0082212, кл. F16L 55/16, 1981 г., а.с. №730379, кл. В05С 7/08, 1980 г., патент RU №20157465, В05С 7/08, С 1/08, 1992 г., а.с. СССР №1512682, кл. В05С 1/08, 1989 г., а.с. СССР №1445810, кл. В05С 1/08, 1988 г.
Недостатком этих устройств является то, что они не очень эффективны при нанесении цементно-песчаной смеси.
Наиболее близким прототипом является способ очистки трубопроводов, способ покрытия трубопроводов и устройства (варианты) для его осуществления, RU №2358186 С2, кл. 7 F16L 58/04.
Недостатками этих способов и устройства являются необходимость остановки работы трубопровода на время проведения ремонтных работ.
Несмотря на отличные технические характеристики перечисленных способов и устройств эти изобретения также обладают рядом существенных недостатков: сложность выполнения работы; недостаточная прочность покрытия; большой расход материалов; малая скорость выполнения работ. Другим существенным недостатком является то, что необходимо использовать два рукава и покрытие наносится в несколько проходов.
Задачей изобретения является повышение прочности покрытия с уменьшением затрат. Поставленная задача достигается совокупным применением группы изобретений.
Способ восстановления трубопроводов, в котором покрытие внутренней поверхности трубопровода осуществляют двумя перекатывающимися в трубопроводе оболочками и перемещение ими порции раствора по трубопроводу с возможностью нанесения его на внутреннюю поверхность трубопровода, при этом во время перемещения одну из оболочек раздувают газом, при этом вторая оболочка выполнена в виде тора, заполненного текучим агентом.
Это позволяет увеличить скорость покрытия и покрывать трубопровод за один проход.
При перемещении раствора по трубопроводу, его и поверхность трубы обрабатывают вращающимися магнитными и электрическими полями, что позволяет улучшить качество покрытия и увеличить его скорость.
То, что во время перемещения перекатывающейся оболочки во время перекатывания оболочки по трубопроводу по периметру внутренней поверхности трубопровода и наружным диаметром оболочки образуют кольцевой зазор, который заполняют раствором.
Это позволяет получить более качественное покрытие с наибольшей скоростью.
Выполнение устройства для покрытия трубопровода из камеры, в которой размещена оболочка (рукав), конец которой отогнут и образует полость, сообщенную с системой подачи текучего агента, выполнение оболочки из эластичного материала, при этом диаметр оболочки равен диаметру покрытого раствором трубопровода, позволяет получить более прочное покрытие. А дополнительное снабжение кольцом, толщина которого равна толщине покрытия, при этом оболочка перед входом в трубопровод расположена в этом кольце (патрубке), позволяет образовывать покрытие за один проход.
То, что внутри тора установлены источники создания магнитного и электрического полей, позволяет увеличить прочность покрытия.
А то, что перед оболочкой установлен тор и между ним и оболочкой в трубопроводе расположен раствор, упрощает технологию покрытия.
То, что источники магнитного и электрического полей выполнены из магнитной жидкости, или из постоянных магнитов, или из постоянных магнитов и магнитной жидкости, позволяет увеличить прочность покрытия и упростить конструкцию устройства.
А то, что магнитная жидкость заполняет всю полость тора, а постоянные магниты установлены на внутренней поверхности тора, обеспечивает создание более прочного покрытия.
На представленных чертежах изображено:
на фиг.1 - устройство для покрытия;
на фиг.2 - тор.
Устройство, изображенное на фиг.1, выполнено из камеры 1, с системой 2 подачи текучего агента, в которой установлен приводной реверсивный барабан 3 с намотанной на него оболочкой 4, перемещающейся в патрубке 5. Конец оболочки 4 отогнут и закреплен по периметру кольца 6, установленного в патрубке 7 камеры 1. Камера 1 имеет обратный клапан 8. Патрубок 5 входит в трубопровод 9, и его полость 10 сообщена с системой 11 подачи цементно-песчаного раствора. В трубопроводе 9 установлен тор 12. На противоположенном конце трубопровода 9 установлена камера 13, сообщенная с системой 2 подачи текучего агента. Камера 13 имеет обратный клапан 8. Толщина патрубка 5 равна толщине покрытия. Конец оболочки 4 скреплен с гибкой связью, которая намотана на барабане 3 (на чертеже не показана).
Устройство, изображенное на фиг.2, выполнено из тора 12, заполненного магнитной жидкостью 14. На внутренней поверхности оболочки тора 12 на бесконечной ленте 15 установлены постоянные магниты 16.
Устройство, изображенное на фиг.1, работает следующим образом.
Подавая сжатый воздух в камеру 13, перемещают тор 12 до патрубка 5. После этого системой 11 в патрубок 5 подают заданную порцию цементно-песчаного раствора, который перемещает тор 12 к камере 13. Клапан 8 обеспечивает в камере 13 заданное давление сжатого воздуха. Лишнее давление сжатого воздуха сбрасывается через клапан 8 в атмосферу. После подачи всей порции цементно-песчаного раствора в патрубок 5 систему 11 выключают. Системой 2 подают сжатый воздух в камеру 1. Оболочка 4 начинает перекатываться по патрубку 5 и выталкивает цементно-песчаный раствор в трубопровод 9. Раствор перемещает тор 12 по трубопроводу 9. Оболочка 4 выкатывается из патрубка 5, начинает перемещаться по уплотненному цементно-песчаному раствору и выдавливает из него воду. Образуется слой покрытия.
Тор 12 перемещается по трубопроводу 9 и активирует вращающимися магнитным и электрическим полями поверхность трубопровода 9 и цементно-песчаный раствор. Эта активация обеспечивает агрегатированные частицы раствора, обладающие большей плотностью и меньшей текучестью, чем раствор, находящийся вне кольцевого зазора.
После того как тор 12 войдет в камеру 13, ее демонтируют. Оболочкой 4 выдавливают из трубопровода 9 излишки цементно-песчаного раствора. Оболочку 4 оставляют в трубопроводе до затвердевания цементно-песчаного раствора, после чего барабаном наматывают гибкую связь, а затем оболочку 4. После выхода оболочки 4 из трубопровода 9 камеру 1 и патрубок 5 отсоединяют.
Устройство (тор), изображенное на фиг.2, работает следующим образом.
Тор 12 перекатывается по трубопроводу 9. Постоянные магниты 16 и магнитная жидкость 14 вместе с тором 12 вращаются, образуя электрическое и магнитное поля, которые активируют поверхность трубопровода 9 и цементно-песчаный раствор.
Обработка водных систем магнитным полем - одно из наиболее спорных направлений в науке. Достаточно широко применяемая в различных областях промышленности магнитная обработка до настоящего времени не имеет четкой общепринятой теоретической основы. В основном исследовательские работы в данном направлении ведутся на базе накопленных фактов - результатов опытов и внедрений, часто трудновоспроизводимых, и гипотез, порой противоречащих друг другу.
При магнитной обработке цементно-песчаного раствора сравниться с энергией теплового движения и упорядочить внутреннюю структуру могут структурные химические связи, которые характеризуются взаимодействием двух или нескольких атомов, которые обуславливают образование устойчивой многоатомной системы, и сопровождаются существенной перестройкой электронных оболочек связывающих атомов. При этом необходимо учитывать динамику процесса, ведь все электронные орбиты, составляющие оболочку, непрерывно совершают колебательные движения. Чтобы существовала устойчивая и стабильная связь атомов, необходима определенная корреляция в движении электронов, то есть колебания электронных орбит взаимодействующих атомов должны быть синхронны. Синхронность колебаний электронов в атомах свидетельствует о наличии дисперсионного взаимодействия между атомами. Дисперсионные силы имеют электромагнитную и квантовую природу и являются одной из разновидностей межмолекулярного взаимодействия, называемого силами Ван-дер-Ваальса. Дисперсионные силы возникают в результате колебаний электронов соседних атомов или молекул в одинаковой фазе, при этом взаимное притяжение приводит к сближению этих атомов или молекул и образованию между ними связи.
Если магнитное поле воздействует на две соседствующие молекулы, которые совершают колебательные движения в соответствии со своими спектрами (наборами собственных частот), то сразу после наложения поля электронные орбиты этих двух частиц начнут прецессировать с одинаковой, ларморовой, частотой вокруг параллельных осей. У электронных орбит разных частиц появится как минимум одна общая частота колебаний - ларморова. Колебания станут частично синхронны во времени и пространстве, поэтому между молекулами может возникнуть дисперсионная связь. Для этого, кроме того, необходимо выполнение условия равенства трех частот: среди собственных колебаний двух рядом расположенных молекул должны найтись две частоты, равные одновременно друг другу и частоте Лармора. Старые взаимодействия разрушаются, и возникают многочисленные новые, плотная сеть которых воздействует на каждую молекулу, каждый атом и удерживает их в рамках новой образовавшейся структуры. Этим можно объяснить длительное сохранение свойств водных систем после их магнитной обработки.
Известно, что действие магнитного поля носит полиэкстремальный характер. При нарастании напряженности магнитного поля ларморова частота, зависящая от нее линейно, также непрерывно растет. А поскольку спектр собственных частот молекул не непрерывен, выполнение равенства трех частот возможно лишь для отдельных значений напряженности магнитного поля. Отсюда и полиэкстремальность.
2
Парадоксален факт заметного воздействия слабых магнитных полей (напряженностью, например, 10-30 кА/м) на водные растворы и биологические объекты. Это можно объяснить тем, что молекулы данных веществ, особенно органических, весьма массивны, и, соответственно, спектр их собственных колебаний находится в области низких и сверхнизких частот. А это означает, что условие равенства трех частот с наибольшей вероятностью будет реализовываться в области слабых значений напряженности магнитного поля, дающих малые ларморовы частоты.
Это лишь одна из гипотез влияния магнитного и электрических полей на цементно-песчаный раствор. Но экспериментами однозначно установлены повышение плотности цементно-песчаного раствора и потеря его текучести в кольцевом зазоре, так как слой цементно-песчаного раствора практически не выдавливается оболочкой 4. Толщина этого слоя по всей протяженности трубопровода 9 изменяется в пределах 1-5% от толщины слоя цементно-песчаного раствора.
ПРИМЕР
Восстанавливали стальной водопровод ⌀1020 мм и длиной 600 м. Работы производили устройством, изображенным на фиг.1. Оболочки и тор были изготовлены из силиконовой резины толщиной 1 мм. Длина оболочки - 605 м, длина тора - 2 м.
Восстановление водопровода осуществляли путем нанесения на его внутреннюю поверхность слоя цементно-песчаного раствора с добавкой базальтовой фибры в количестве 0,8% от объема раствора.
Толщина патрубка 5 составляла 10 мм. Наружный диаметр патрубка был равен 1000 мм. Внутренний диаметр патрубка был равен 980 мм. Диаметр оболочки 4 был равен 980 мм, диаметр тора 12 был равен 1000 мм.
3
В патрубок 5 закачали порцию цементно-песчаного фиброармированного раствора объемом, равным объему кольцевого зазора плюс 0,25 м. Подачей сжатого воздуха под давлением 1,0 МПа рукав 4 переместили до камеры 13.
После этого камеру 13 отсоединили от трубопровода 9 и удалили из нее излишки цементного раствора. После этого камеру 13 снова подсоединили к трубопроводу 9. В камерах 1 и 13 давление воздуха повысили до 1,2 МПа. Под этим давлением рукав 4 оставили в трубопроводе 9 на 48 часов.
После этого давление в камерах понизили до 0,1 МПа. Камеру 13 отсоединили от трубопровода 9. Вращением барабана 3 рукав 4 выкатили из трубопровода 9. Затем от трубопровода 9 отсоединили патрубок 5 и камеру 1. На стенке трубопровода был образован слой фибробетона толщиной 10 мм с очень гладкой поверхностью.
Изобретение позволяет получать более дешевые и долговечные покрытия.