Внутритрубное перекрытие

Полезная модель относится к области проведения ремонта на магистральных и промысловых трубопроводах и может быть использована в нефтяной и газовой промышленности.
Известно внутритрубное перекрытие, содержащее якоря, диаметрально выдвигаемые цилиндро-поршневой группой и уплотнение, выполненное в виде резинового упруго-деформируемого кольца [US7878221, дата публикации: 01.02.2011 г., МПК: F16L 55/128].
Известно внутритрубное перекрытие, содержащее якоря, расположенные на конической поверхности, приводимые в действие цилиндро-поршневой группой и упруго-деформируемое кольцевое уплотнение [US2007023096, дата публикации: 01.02.2007 г., МПК: F16L 55/10].
В качестве прототипа выбрано внутритрубное перекрытие, содержащее якоря, выполненные в виде штоков, установленных в цилиндры, и уплотнение, выполненное в виде упруго-деформируемого кольцевого элемента [US4991651, дата публикации: 12.02.1991 г., МПК: F16L 55/128].
Недостатком прототипа и известных внутритрубных перекрытий является отсутствие возможности прохождения потока среды через поверхность выдвинутых якорей внутритрубного перекрытия, вследствие чего становится невозможным использование двух (толкающего и толкаемого) устройств для перекрытия участка трубопровода с двух сторон, так как при остановке толкающего внутритрубного перекрытия не обеспечивается достаточного давления среды для движения по трубе толкаемого внутритрубного перекрытия, что в значительной степени ограничивает функционал и область применения внутритрубного перекрытия.
Технической проблемой, на решение которой направлена полезная модель, является расширение функционала и области применения внутритрубного перекрытия.
Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является обеспечение возможности перекрытия участка трубопровода с двух сторон при помощи двух устройств.
Сущность полезной модели заключается в следующем.
Внутритрубное перекрытие содержит якоря и уплотнение. В отличие от прототипа якоря имеют сквозные отверстия, выполненные вдоль оси вращения внутритрубного перекрытия.
Внутритрубное перекрытие обеспечивает возможность отсечения участка нефте- или газопроводов без установки задвижек и нарушения целостности трубопровода за счет фиксации внутри трубопровода якорями и герметизации уплотнением. При этом якоря и уплотнение могут приводиться в действие гидравлической, пневматической или электромеханической системами. Гидравлическая или пневматические системы могут быть представлены насосами, клапанами и трубками и могут иметь закрытый или открытый контур. Электромеханическая система может быть представлена источником питания и электродвигателями. Внутритрубное перекрытие может иметь форму цилиндра или конуса, диаметр которого выбирается исходя из внутреннего диаметра перекрываемого трубопровода.
Якоря обеспечивают возможность остановки и фиксации внутритрубного перекрытия за счет фрикционного взаимодействия, возникающего между поверхностью якорей и внутренней поверхностью перекрываемого трубопровода.
Якоря имеют сквозные отверстия, выполненные вдоль оси вращения внутритрубного перекрытия, что обеспечивает возможность свободного прохождения потока среды через их поверхность в выдвинутом состоянии.
Сквозные отверстия, выполненные вдоль оси вращения внутритрубного перекрытия, обеспечивают возможность соединения внутреннего пространства трубопровода за внутритрубным перекрытием с внутренним пространством трубопровода перед внутритрубным перекрытием и прохождения среды через него.  При этом выполнение сквозных отверстий вдоль оси вращения внутритрубного перекрытия подразумевает то, что преимущественно отверстия выполняются параллельно оси вращения внутритрубного перекрытия, при этом они могут быть выполнены под углом к оси вращения и могут быть непараллельны друг другу.
Сквозные отверстия могут быть выполнены параллельно оси вращения внутритрубного перекрытия, что обеспечивает снижение сопротивления потоку транспортируемой среды. Количество, форма и размер сквозных отверстий могут определяться в зависимости от вида, плотности или давления транспортируемой среды, необходимого объема среды, пропускаемого внутритрубным перекрытием, минимальной конструкционной прочности якорей, соотношения диаметра внутритрубного перекрытия и внутреннего диаметра трубопровода и других параметров. Уплотнение обеспечивает возможность герметизации зазора, образующегося между внутритрубным перекрытием и внутренней поверхностью перекрываемой трубопровода для остановки потока транспортируемой среды. Уплотнение может представлять собой упруго-деформируемый кольцеобразный элемент, накачиваемую емкость или раздвижные серповидные сегменты.
Все элементы внутритрубного перекрытия могут быть изготовлены из любых видов конструкционных материалов, например, металла или композиционных материалов.
Полезная модель обладает ранее неизвестной совокупностью существенных признаков, отличающейся тем, что якоря имеют сквозные отверстия, выполненные вдоль оси вращения внутритрубного перекрытия, что обеспечивает возможность прохождения среды через поверхность выдвинутых якорей внутритрубного перекрытия, позволяя при использовании двух внутритрубных перекрытий повысить проходимость потока среды через зафиксированное внутритрубное перекрытие и протолкнуть незафиксированное внутритрубное перекрытие по трубопроводу, благодаря чему обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в обеспечении возможности перекрытия участка трубопровода с двух сторон при помощи двух устройств, тем самым расширяя функционал и область применения внутритрубного перекрытия.
Наличие новых отличительных существенных признаков свидетельствует о соответствии полезной модели критерию патентоспособности «новизна».
Полезная модель может быть выполнена из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о соответствии полезной модели критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Полезная модель поясняется следующими чертежами.
Фиг.1 – Внутритрубное перекрытие, якоря имеют по два отверстия, уплотнение выполнено в виде гидравлической накачиваемой камеры, поперечный разрез, вид спереди.
Фиг.2 – Внутритрубное перекрытие, якоря имеют по два отверстия, уплотнение выполнено в виде гидравлической накачиваемой камеры, соединение половины вида с половиной разреза, вид сбоку.
Фиг.3 – Внутритрубное перекрытие, якоря имеют по одному отверстию, уплотнение выполнено в виде упруго-деформируемого кольцеобразного элемента, приводимого в действие электромеханической системой, поперечный разрез, вид спереди.
Фиг.4 – Внутритрубное перекрытие, якоря имеют по одному отверстию, уплотнение выполнено в виде упруго-деформируемого кольцеобразного элемента, приводимого в действие электромеханической системой, соединение половины вида с половиной разреза, вид сбоку.
Фиг.5 – Внутритрубное перекрытие, якоря имеют отверстия малого диаметра, уплотнение выполнено в виде упруго-деформируемого кольцеобразного элемента, приводимого в действие гидравлической системой, поперечный разрез, вид спереди.
Фиг.6 – Внутритрубное перекрытие, якоря имеют отверстия малого диаметра, уплотнение выполнено в виде упруго-деформируемого кольцеобразного элемента, приводимого в действие гидравлической системой, соединение половины вида с половиной разреза, вид сбоку.
Фиг.7 – Два внутритрубных перекрытия, движущихся с потоком среды внутри трубы, вид сбоку.
Фиг.8 – Два внутритрубных перекрытия, одно из которых зафиксировано внутри трубопровода за счет выдвинутых якорей, второе продолжает движение по трубопроводу с потоком среды, вид сбоку.
Фиг.9 – Два внутритрубных перекрытия, зафиксированных внутри трубы за счет выдвинутых якорей, вид сбоку.
Фиг.10 – Два внутритрубных перекрытия с активированными уплотнениями, вид сбоку.
Внутритрубное перекрытие 1 содержит якоря 2, установленные в гидроцилиндры 3, уплотнение 4 и ролики 5, при этом якоря 2 имеют отверстия, выполненные вдоль оси вращения внутритрубного перекрытия 1.
Устройство работает следующим образом.
Для ремонта трубопровода используют два внутритрубных перекрытия, которые при фиксации в определенных местах трубопровода обеспечивают возможность отсечения участка трубопровода малой протяженности, обеспечивая возможность минимизации объема сбрасывания в окружающую среду транспортируемой среды.
Внутритрубные перекрытия 1 и 6 вводят в трубопровод 7, и они с потоком среды движутся до ремонтируемого участка. При достижении места установки, якоря 3 выдвигаются из цилиндров 3 и внутритрубное перекрытие 1 фиксируется внутри трубопровода 7. При этом поток среды свободно проходит через отверстия выдвинутых якорей 3, обеспечивая высокое давление транспортируемой среды за внутритрубным перекрытием 1, за счет чего происходит проталкивание внутритрубного перекрытия 6 дальше по трубопроводу 7. Внутритрубное перекрытие 6 достигает места установки и фиксируется в трубопроводе 7 тем же образом, что и внутритрубное перекрытие 1. Внутритрубное перекрытие 1 перекрывает поток среды, за собой посредством уплотнения 4. Внутритрубное перекрытие 6 перекрывает поток среды, движущийся перед собой, тем же образом. Производится герметизация участка трубопровода 7, из которого в атмосферу сбрасывается остаточный объем среды, обеспечивая возможность проведения на этом участке ремонтных работ.
Таким образом, достигается технический результат, заключающийся в обеспечении возможности перекрытия участка трубопровода с двух сторон при помощи двух устройств, тем самым расширяя функционал и область применения внутритрубного перекрытия.