Устройство для герметичного перекрытия внутренней полости нефтепродуктопровода или нефтепровода

Полезная модель может быть использована при ремонте нефтепродуктопроводов, нефтепроводов, иных трубопроводных сетей и относится к средствам для остановки потока из труб или в трубы путем введения в трубу элемента, расширяющегося на месте.
Известно устройство для герметичного перекрытия внутренней полости нефтепровода или нефтепродуктопровода (патент РФ #121892, МПК F16L 55/00, публикация 10.11.2012), которое содержит замкнутую надувную оболочку, к внешней поверхности которой присоединена упрочняющая стенка, при этом в устройстве имеется отверстие для подачи расширяющей среды в надувную оболочку. Материалом надувной оболочки является термопластичная полиуретановая пленка, например, марки «Витур» (Россия) толщиной 900 микрон, а материалом упрочняющей стенки - полиуретановый эластомер. Упрочняющая стенка из полиуретанового эластомера служит для механического укрепления оболочки из термопластичной полиуретановой пленки и ее защиты от внешних повреждений. Упрочняющую стенку изготавливают из полиуретановых термопластов или из полиуретановых реактопластов. Толщину стенки выбирают в зависимости от диаметра (при диаметре трубопровода до 300 мм толщина стенки может составлять 8 мм, а при диаметре трубопровода 300 мм и более толщина стенки - 13 мм). На внешней поверхности упрочняющей стенки выполнены герметизирующие выступы (ребра), опоясывающие оболочку в месте ее соприкосновения со стенками трубопровода и образующие герметизирующий пояс.
Материал оболочки и ее упрочняющей стенки, выполненный на основе полиуретана, является трудногорючим, масло- и бензостойким, обеспечивает работоспособность устройства в условиях крайнего Севера, так как сохраняет свою прочность и эластичность при температуре окружающей среды вплоть до -60 градусов С. Однако из-за значительной толщины упрочняющей стенки и вследствие этого плохой сминаемости оболочки в спущенном виде, данное устройство сложно или даже невозможно установить через вантуз (боковой патрубок, устанавливаемый перпендикулярно к оси трубопровода, с вантузной запорной арматурой, имеющей одну сторону под приварку, а другую фланцевую или имеющей фланцы с двух сторон). Поэтому для установки этого устройства в трубопровод, перекрывают отрезок трубопровода, на котором находится ремонтируемый участок, двумя штатными задвижками, и освобождают этот отрезок от перекачиваемого продукта (нефти или нефтепродуктов). Так как расстояние между имеющимися на трубопроводе задвижками, отсекающими подачу нефти/нефтепродуктов по данному отрезку трубопровода, может составлять несколько десятков километров, то приходится проводить значительные работы по его освобождению от нефти или нефтепродуктов. После этого делают вырезку ремонтируемого участка трубы ("катушки"). В одно из отверстий, образовавшихся в поперечном сечении трубопровода, помещают первое устройство для герметичного перекрытия, а во второе отверстие - еще одно такое же устройство. Оба устройства подключают к источнику сжатого газа (воздуха) и надувают. Устройства расширяются и герметизируют открытые концы трубопровода. Затем производят установку нового участка трубопровода, спускают газ (воздух) из устройств для герметичного перекрытия, открывают задвижки на трубопроводе и возобновляют перекачку нефти или нефтепродуктов.
В потоке перекачиваемого продукта герметизирующие устройства перемещаются в специальную камеру приема очистных, диагностических, разделительных и герметизирующих устройств. Установка устройства по патенту РФ#121892 является трудоемкой и затратной. Кроме того, хаотично перемещаясь после использования по трубопроводу до камеры приема, устройство ударяется о его стенки и отделяет от них окалину, ржавчину, отложения, засоряя перекачиваемую по трубопроводу среду. В случае перекачки светлого авиационного топлива подобное засорение особенно нежелательно.
Известна надувная оболочка (пневмоблокиратор) марки CTS фирмы Ravetti (Раветти), Италия (http://www.mtools.ru/component/jshopping/product/view/72/159?ltemid=0, предназначенная для герметичного перекрытия внутренней полости сточного трубопровода при проведении гидравлических испытаний, выбранная за наиболее близкий аналог (прототип). Надувная оболочка включает эластичную синтетическую ткань с покрытием из пластичного полимера (поливинилхлорид), спаянную в замкнутую оболочку с помощью горячей сварки. В спущенном виде надувная оболочка представляем собой мягкий мешок с отверстием для подачи внутрь газа (воздуха). В надутом виде оболочка имеет цилиндрообразную форму. Для лучшего уплотнения к надувной оболочке присоединены два герметизирующих пояса из резины, охватывающие ту часть оболочки, которая при надувании соприкасается со стенкой трубопровода (то есть пояса присоединены к цилиндрической поверхности по окружности надутой оболочки). На внешней поверхности каждого пояса имеются ребра, идущие по длине пояса.
За счет того, что данная оболочка в спущенном виде представляет собой мягкий мешок, ее можно легко установить в трубопровод через вантуз.
Но данное герметизирующее устройство не является масло- и бензостойким, горюче и теряет прочность и эластичность при низких температурах окружающей среды (например, неработоспособно в условиях Крайнего Севера при температурах воздуха вплоть до -60 градусов С).
Задачей полезной модели является расширение области использования устройства для герметичного перекрытия внутренней полости трубопровода с надувной оболочкой на основе синтетической ткани с полимерным покрытием для нефтепродуктопроводов или нефтепроводов, в том числе, для использования в условиях Крайнего Севера при температурах воздуха вплоть до -60 градусов С.
Технический результат заключается в достижении его трудногорючести, масло- и бензостойкости, морозостойкости вплоть до -60 градусов С.
Как и наиболее близкий аналог (прототип), устройство для герметичного перекрытия внутренней полости трубопровода содержит замкнутую герметичную надувную оболочку, выполненную на основе эластичной синтетической ткани с полимерным покрытием, при этом к внешней поверхности указанной оболочки присоединен по меньшей мере один герметизирующий пояс с по меньшей мере одним идущим по его длине ребром, опоясывающий ту часть оболочки, которая при надувании соприкасается со стенкой трубопровода, и в указанной оболочке имеется отверстие для подачи газа в надувную оболочку.
В отличие от наиболее близкого аналога, указанная оболочка выполнена на основе ткани с разрывной нагрузкой не менее 300 даН/ 5 см в продольном и поперечном направлениях и сопротивлением к раздиру не менее 35 даН в продольном направлении и 30 даН в поперечном направлении, при этом на обе стороны указанной ткани нанесено покрытие из термопластичного полиуретана, а упомянутый герметизирующий пояс выполнен из полиуретанового эластомера.
В частных случаях использования заявляемого устройства указанное покрытие может быть толщиной от 0,1 мм (100 микрон) до 1,5 мм (1500 микрон), что, исходя из опытных данных, является предпочтительным.
Эластичной синтетической тканью может являться полиэфирная ткань.
Эластичной синтетической тканью может также являться арамидная ткань.
Устройство изображено на фигуре со следующими обозначениями:
1 - замкнутая герметичная надувная оболочка,
2 - эластичная синтетическая ткань,
3 - покрытие из термопластичного полиуретана,
4 - покрытие из термопластичного полиуретана,
5 - герметизирующий пояс,
6 - ребро на герметизирующем поясе,
7 - отверстие для подачи газа (воздуха).
Устройство для герметичного перекрытия трубопровода содержит замкнутую герметичную надувную оболочку 1. В качестве основы оболочка 1 содержит эластичную синтетическую ткань 2 с разрывной нагрузкой не менее 300 даН/ 5 см в продольном и поперечном направлениях и с сопротивлением к раздиру не менее 35 даН в продольном направлении и не менее 30 даН в поперечном направлении.
В предпочтительном исполнении материалом основы 2 может являться арамидная ткань, например, марки Кевлар, или полиэфирная ткань, например, лавсан.
Указанная эластичная синтетическая ткань основы 2 имеет с двух сторон покрытие из термопластичного полиуретанового эластомера (позиции 3 и 4 на фигуре). Полиуретановое покрытие 3 и 4 может быть нанесено на ткань 2 любым известным способом, например, литьем, формовкой, напылением.
Предпочтительная толщина покрытия 3 и 4 с каждой стороны составляет от 0,1 мм до 1,5 мм. В этих пределах наблюдается оптимальное сочетание сминаемости оболочки 1, достаточной для ее прохода через вантуз в свободном от газа виде, и ее прочности.
Оболочка может быть выполнена таким образом, что, наполненная газом, она имеет форму цилиндра, шара или кольца (в частности, тора) в зависимости от конкретных условий герметичного перекрытия трубопровода.
К поверхности оболочки 1 присоединен по меньшей мере один герметизирующий пояс 5 с по меньшей мере одним идущим по его длине ребром 6, способствующим герметизации. Для улучшения герметизации может быть несколько поясов 5 и ребер 6. Герметизирующий пояс 5 опоясывает оболочку в той ее части, которая при надувании соприкасается со стенкой трубопровода. Например, если при надувании оболочка приобретает форму цилиндра, то пояс 5 может быть расположен по окружности цилиндрической поверхности оболочки; если форму шара - то по окружности шара, если форму кольца (тора) - то по окружности внешней поверхности кольца (тора).
Герметизирующий пояс 5 выполнен из полиуретанового эластомера (термопласта или реактопласта) и присоединен к надувной оболочке любым известным способом, например, литьем или формовкой.
В оболочке 1 имеется отверстие 7 для подачи газа в надувную оболочку 1. В конкретном исполнении для подачи газа в надувную оболочку 1 на ней установлен штуцер, к которому подключают шланг (не показан), соединенный с источником сжатого воздуха (не показан).
Устройство работает следующим образом. Отрезок трубопровода, на котором находится ремонтируемый участок, перекрывают штатными задвижками. Оболочку 1, ненаполненную газом и представляющую собой в таком виде мягкий, легко сминаемый мешок, помещают в предварительно установленный вантуз на трубопроводе (не показан) с одной стороны ремонтируемого участка. То же самое делают с другой стороны ремонтируемого участка. Обе оболочки 1, установленные по краям ремонтируемого участка, подключают к источнику сжатого газа (воздуха) и надувают. Оболочки 1 герметизируют полость трубопровода.
Далее опорожняют от нефти или нефтепродукта ремонтируемый участок между оболочками 1. Затем производят ремонт участка. После ремонта сдувают оболочки 1 и извлекают их из трубопровода через соответствующие вантузы.
В заявляемом устройстве достигается его масло- и бензостойкость, трудногорючесть, морозостойкость вплоть до -60 градусов С. Кроме того, устройство не засоряет нефтепродуктопровод или нефтепровод после своего использования и не требует трудоемкого и затратного по времени многокилометрового опорожнения нефтепровода или нефтепродуктопровода перед своей установкой.