ЗАГЛУШКА ДЛЯ ТРУБОПРОВОДОВ

Полезная модель относится к строительству и используется при проведении аварийно-восстановительных и ремонтных работ на газопроводах и нефтепроводах, находящихся под избыточным давлением.
Из уровня техники известно, что при проведении ремонтных работ, связанных с ведением сварочных работ на трубопроводе, существует опасность возгорания или взрыва газовоздушной смеси. Для предотвращения этого зону ведения ремонтных работ изолируют установкой с двух сторон по ее границам в трубопроводе герметизирующих устройств. При проведении аварийно-восстановительных и ремонтных работ на трубопроводах используются различные конструкции резиновых и резинокордовых герметизирующих пневматических устройств.
Известно устройство, выполненное в виде "шаровой заглушки" для герметизации внутренней полости газопровода (см. SU 1219859 А, 23.03.1986 [1]). Для повышения безопасности сварочных работ на действующем газопроводе, для устранения взрыва газовоздушной смеси в зоне производства ремонтных работ по обе ее стороны в трубопроводе устанавливают заглушки - эластичные герметичные камеры, каждую из которых через шланг заполняют воздухом. При нагнетании воздуха в камеру заглушка принимает форму шара и перекрывает внутреннюю полость трубопровода, изолируя зону проведения сварочных работ внутри трубопровода. Как известно, избыточное давление в действующем трубопроводе перед заглушкой оказывает на последнюю выталкивающее воздействие и при определенных обстоятельствах приводит к сдвигу заглушки с места ее установки. Недостатком известного устройства является его малая надежность в работе, поскольку при возможных сдвигах эластичной резиновой камеры с места ее установки не исключена возможность ее повреждения, в результате чего давление воздуха в камере заглушки упадет, газ из трубопровода поступит в зону ведения сварочных работ, что приведет к взрыву газовоздушной смеси, следствием чего будет травматизм работающего персонала, возникновение дефектов в сварных швах.
Известно устройство - "заглушка для трубопроводов" (см. SU 932085 А, 30.05.1982 [2]). Известное устройство содержит жесткий цилиндрический корпус с ребордами, между которыми размещена эластичная кольцевая камера. Последняя снабжена штуцером для подсоединения к магистрали, связанной с источником давления. В торцовых стенках полого корпуса выполнены входное и выходное отверстия. Выходное отверстие соединено с переливной трубой. Заглушку размещают во внутренней полости трубопровода и подачей среды под давлением увеличивают внешний диаметр эластичной камеры, при этом заглушка фиксируется в трубопроводе. Внешний конец переливной трубы соединяют с отводящей магистралью. Находящаяся в трубопроводе жидкая среда с взвесями через входное отверстие попадает во внутреннюю полость корпуса и отводится через переливную трубу, а частицы, взвешенные в жидкой среде, оседают в полом корпусе. Недостатком известного решения является наличие жесткого корпуса, размер которого ограничен допускаемыми размерами технологического окна в трубопроводе, через которое устройство вводится в перекрываемую магистраль. Кроме того, нет контроля над избыточным давлением перед заглушкой и нет возможности его регулирования, что может привести к выдавливанию заглушки перекачиваемой по трубопроводу средой, повреждению эластичной камеры.
Наиболее близким к заявляемому объекту по своей технической сущности и достигаемому результату является оболочка для устройства перекрытия канализационной трубы (RU 2042077 [3]). Известное техническое решение содержит оболочку, снабженную ниппелем герметизированную торообразную камеру из резины, охватывающий камеру силовой каркас, выполненный из слоев обрезиненных нитей корда, и размещенный на силовом каркасе резиновый покровный слой, снабжена металлическим кольцом, которое расположено на силовом каркасе на внутренней цилиндрообразной части оболочки и соосно с ней. Металлическое кольцо может быть соединено с боковой стенкой оболочки, кроме того, оно может содержать канал для размещения ниппеля, иметь глухие отверстия с резьбой, может иметь прикрепленные стержни.
Недостатком известного технического решения является наличие жестких не подверженных деформации элементов (металлических колец), что
не позволяет вводить устройство для перекрытия трубопровода в относительно небольшие технологические отверстия, прорезаемые в его стенках.
Заявляемое в качестве полезной модели устройство направлено на упрощение технологии размещения заглушек в трубопроводах за счет уменьшения размера требуемых технологических отверстий для их ввода во внутренний объем трубопровода.
Указанный результат достигается тем, что заглушка для трубопроводов содержит герметичную оболочку из эластичного материала в виде цилиндрического тороида (тора), внутренний объем которой через гибкий шланг соединен с источником газа, а внутреннее отверстие цилиндрического тороида перекрыто герметичной эластичной мембраной.
Указанный результат достигается также тем, что мембрана закреплена на торцевых поверхностях тора (цилиндрического тороида), обращенных к набегающему потоку флюида трубопровода.
Указанный результат достигается также тем, что мембрана закреплена на торцевых поверхностях цилиндрического тороида (тора), тыльных по отношению к набегающему потоку флюида трубопровода.
Указанный результат достигается также тем, что мембрана закреплена по плоскости симметрии цилиндрического тороида, перпендикулярной его оси вращения.
Указанный результат достигается также тем, что герметичная эластичная мембрана соединена со средством отвода остатков флюида трубопровода, которое выполнено в виде жесткой или упругой трубы, входное отверстие которой через эластичную мембрану соединено с объемом набегающего потока флюида.
Указанный результат достигается также тем, что жесткая или упругая труба выполнена в виде Г-образной трубы.
Указанный результат достигается также тем, что мембрана выполнена из газонепроницаемого масло-бензостойкого материала.
Указанный результат достигается также тем, что внешняя поверхность цилиндрического тороида снабжена по крайней мере одной уплотнительной манжетой.
Указанный результат достигается также тем, что уплотнительная манжета выполнена из упругого эластомерного материала.
Указанный результат достигается также тем, что внешняя поверхность цилиндрического тороида снабжена по крайней мере двумя уплотнительными манжетами, расположенными симметрично относительно плоскости симметрии цилиндрического тороида, перпендикулярной его оси вращения.
Выполнение заглушки для трубопроводов в виде цилиндрического тороида, внутреннее отверстие которого перекрыто герметичной эластичной мембраной, позволяет существенно уменьшить размер технологического отверстия, выполняемого в трубопроводе, поскольку отсутствие жестких узлов и деталей в заглушке позволяет легко изменять (минимизировать) ее объем.
В частных случаях реализации эластичная мембрана может быть закреплена: на торцевых поверхностях цилиндрического тороида, обращенных к набегающему потоку флюида; на торцевых поверхностях цилиндрического тороида, тыльных по отношению к набегающему потоку флюида трубопровода; по плоскости симметрии цилиндрического тороида, перпендикулярной его оси вращения. Все эти варианты реализации могут быть использованы в зависимости от технологических возможностей изготовления заглушки или условий ее эксплуатации.
Выполнение герметичной эластичной мембраны, соединенной со средством отвода остатков флюида трубопровода, которое выполнено в виде жесткой или упругой трубы, входное отверстие которой через эластичную мембрану соединено с объемом набегающего потока флюида необходимо для того, чтобы в случае отсутствия возможности перекрытия трубопровода или после его перекрытия обеспечить удаление остатков флюида, препятствующих проведению ремонтно-восстановительных работ.
Наиболее целесообразным представляется, что средство для отвода остатков флюида из трубопровода будет выполнено в виде жесткой или упругой трубы Г-образной формы, поскольку в этом случае обеспечивается наиболее оптимальное сохранение механических параметров средства для отвода флюида и упрощается его ввод в технологическое отверстие.
Выполнение мембраны из газонепроницаемого масло-бензостойкого материала обеспечивает широкий спектр использования заглушки, поскольку позволяет применять ее в трубопроводах, по которым транспортируется газ, нефть или нефтепродукты.
Снабжение внешней поверхности цилиндрического тороида по крайней мере одной уплотнительной манжетой обеспечивает более надежную герметизацию трубопровода в месте его перекрытия. При этом целесообразно, чтобы уплотнительная манжета была выполнена из упругого эластомерного материала, поскольку в этом случае наиболее надежно обеспечивается герметизация сечения трубопровода.
При этом, как показывает практика, наличие одной манжеты в ряде случаев, например, при повышенном остаточном давлении в трубопроводе, не достаточно для надежного перекрытия сечения трубопровода. Поэтому, в частных случаях реализации целесообразно, чтобы внешняя поверхность цилиндрического тороида была снабжена по крайней мере двумя уплотнительными манжетами, расположенными симметрично относительно плоскости симметрии цилиндрического тороида, перпендикулярной его оси вращения. Это позволяет повысить механическую устойчивость заглушки в случае наличия повышенного давления флюида, воздействующего на нее.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется примерами ее реализации и чертежами. На фиг.1 схематично показано продольное сечение трубопровода с размещенной в нем заглушкой в виде цилиндрического тороида, когда мембрана закреплена на торцевых поверхностях цилиндрического тороида, обращенных к набегающему потоку флюида; на фиг.2 и 3 показаны схематично варианты реализации заглушки, размещенной в трубопроводе, когда мембрана закреплена на торцевых поверхностях цилиндрического тороида, тыльных по отношению к набегающему потоку флюида и по плоскости симметрии цилиндрического тороида, перпендикулярной оси его вращения; на фиг.4 представлен наиболее оптимальный вариант реализации заглушки, размещенной в трубопроводе, когда она снабжена средством для отвода остатков флюида и несколькими уплотнительными манжетами.
Пример 1. Заглушка для трубопроводов содержит герметичную оболочку 1 из эластичного материала в виде цилиндрического тороида (тора), внутренний объем 2 которой через гибкий шланг 3 соединен с источником газа (на чертеже не показан), а внутреннее отверстие цилиндрического тороида перекрыто герметичной эластичной мембраной 4. Заглушка используется следующим образом. В трубопроводе 5, в котором необходимо провести соответствующие ремонтные работы, прорезается технологическое отверстие
6, через которое заглушка в собранном виде, размещается в трубопроводе и через гибкий шланг 3 в нее подается под давлением воздух или инертный газ. Гибкий шланг снабжается манометром для измерения давления и средством перекрытия канала, по которому подается газ (на чертежах не показано).
Варианты реализации заглушки, показанные на фиг.2 и 3 используются аналогично.
Пример 2. Заглушка для трубопроводов содержит герметичную оболочку 1 из эластичного материала в виде цилиндрического тороида, внутренний объем 2 которой через гибкий шланг 3 соединен с источником газа (на чертеже не показан), а внутреннее отверстие цилиндрического тороида перекрыто герметичной эластичной мембраной 4. Герметичная эластичная мембрана 4 соединена со средством отвода остатков флюида трубопровода 7, которое выполнено в виде жесткой или упругой трубы, входное отверстие которой через эластичную мембрану соединено с объемом набегающего потока флюида. В качестве материала трубы может быть использован конструктивный материала, удовлетворяющий условиям коррозионной стойкости по отношению к флюиду. Труба соединяется с эластичной мембраной герметично с использованием любых известных средств герметизации (фланцы, манжеты, прокладки, клеевое соединение и т.д.). Внешняя поверхность цилиндрического тороида снабжается одной или несколькими уплотнительными манжетами 8, которые размещаются на внешней поверхности цилиндрического тороида и обеспечивают наиболее полную герметизацию между поверхностью цилиндрического тороида и стенками трубопровода. При этом манжеты 8 могут быть выполнены за одно целое с герметичной оболочкой или изготовлены отдельно и закреплены на внешней поверхности цилиндрического тороида или могут быть размещены в трубопроводе, а затем внешняя поверхность цилиндрического тороида вводится с ними в контакт уже внутри трубопровода в месте установки заглушки. Средство для отвода флюида для обеспечения соответствующих условий эксплуатации может снабжаться манометрами, кранами, насосами, которые позволяют удалять (откачивать) и направлять флюид на утилизацию либо в резервуары (на чертежах не показано).
Заглушка используется следующим образом. В трубопроводе 5, в котором необходимо провести соответствующие ремонтные работы, прорезается технологическое отверстие 6, через которое заглушка в собранном виде, размещается в трубопроводе и через гибкий шланг 3 в нее подается под давлением воздух или инертный газ. Гибкий шланг снабжается манометром для измерения давления и средством перекрытия канала, по которому подается газ (на чертежах не показано). После установки заглушки проверяется наличие остатков флюида в трубопроводе 5, которые удаляются через средство 7 для их отвода (удаления).