Коврик уплотнительный

Настоящая полезная модель относится к устройствам защиты изоляционной поверхности трубопровода, в том числе, балластируемого охватывающими и кольцевыми утяжелителями, от механических повреждений, а также для обеспечения надежного, без возможности взаимного смещения, закрепления утяжелителей на трубопроводе. Полезная модель может быть применена в нефтегазовой промышленности при укладке трубопроводов, в частности, в обводненных грунтах.
Уровень техники содержит сведения о решениях, имеющих то же назначение, что и предлагаемая полезная модель. Приведенные ниже ссылки на патентные документы позволяют оценить имеющиеся решения и сформулировать техническую проблему, на преодоление которой направлена настоящая полезная модель.
Так, известно техническое решение по патенту Российской Федерации на полезную модель № RU 99846 «Уплотняющий коврик под кольцевые утяжелители и грузы для балластировки трубопроводов» (з-ль ООО "Нефтегазкомплект" (RU), з. №2010123740 от 11.06.2010, публ. 27.11.2010, МПК F16L 1/06). Согласно формуле технического решения уплотняющий коврик выполнен в виде полотнища, у которого обращенная к утяжелителям поверхность снабжена опорными элементами, состоящими из отдельных частей, расположенными последовательно вдоль одной оси, каждая часть состоит из нескольких прямоугольных пластин, помещенных друг на друга и скрепленных между собой и полотнищем металлическими скобами, выступающие концы которых загнуты с обратной стороны полотнища. При этом со стороны трубопровода по размеру полотнища установлен дополнительный лист, а полотнище и прямоугольные пластины опорных элементов выполнены из готового скального листа.
Особенность устройства по указанному патенту состоит в соединении опорных элементов к полотнищу посредством металлических скоб. Для предотвращения повреждения изоляционной поверхности трубопровода загнутыми металлическими скобами, под полотнище помещают дополнительный лист. Согласно формуле и описанию полезной модели, последний не скреплен с полотнищем, следовательно, устройство состоит из двух частей: полотнища с опорными элементами и дополнительного листа. Указанное обстоятельство усложняет процесс монтажа конструкции, что приводит к дополнительным трудозатратам. Кроме того, не исключено смещение полотнища относительно дополнительного листа, приводящее к повреждению изоляции трубопровода концами металлических скоб.
Также известно устройство по патенту Российской Федерации на изобретение № RU 2220352 «Уплотняющие коврики под кольцевые утяжелители и чугунные грузы для балластировки трубопроводов» (з-ль Мухаметдинов Х.К. (RU), з. №2003101859 от 27.01.2003, публ. 27.12.2003, МПК F16L 1/06). Согласно описанию, коврик выполнен из эластичного пористого материала в виде одно- или двухслойного прилегающего к трубопроводу листа, поперечные трубопроводу размеры которого на 50-100 мм меньше половины длины окружности наружной поверхности изолированного трубопровода. Обращенная к утяжелителю поверхность каждого коврика снабжена опорными элементами из материала листа. Опорные элементы располагаются по краям листа вдоль его поперечных трубопроводу сторон. Прилегающие к трубопроводу листы и пришитые к ним опорные элементы выполнены из нетканого синтетического материала. Предварительно коврики пропитываются карбамидоформальдегидной смолой с отвердителем с последующим отверждением.
3
К недостаткам указанного решения относится пропитка коврика карбамидоформальдегидной смолой - компонентом, обладающим низкой экологичностью. Пропитанный смолой нетканый синтетический материал обладает плотностью менее 1 г/см, что может создавать выталкивающую силу при балластировке трубопровода, например, в обводненных грунтах.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство по патенту ЕС на изобретение № EP 0546934 «Jacket for wrapping around pipes in a trench (Оболочка для оборачивания труб в канале)» (з-ль Fournier SA [FR], з. №19920403334 от 09.12.1992, приор. 13.12.1991, пуб. 19.07.1995, МПК F16L 1/11, F16L 57/00). Согласно описанию технического решения, предложена конструкция оболочки для оборачивания труб в канале, состоящая из двух гибких листов, соединенных вместе для образования замкнутого контура для полосок песка, мелкозернистого песка или иных подобных материалов, расположенных продольно направлению разворачивания полотна.
Недостатками приведенного решения является выполнение опорных площадок из песка, что увеличивает трудозатраты, выраженные в засыпке песка в оболочку и проблемы его складирования в местах монтажа труб.
Таким образом, имеющийся уровень техники не содержит сведений об изобретениях или полезных моделях, решающих ряд технических проблем. Так, технической проблемой, решаемой предлагаемой полезной моделью является создание технологичного в изготовлении уплотнительного коврика, позволяющего обеспечить необходимую защиту изоляционной поверхности трубопровода от механических повреждений при его балластировке охватывающими утяжелителями и надежное закрепление утяжелителей на трубопроводе, предотвращая их перемещение, вызванное утяжелителем, относительно поверхности трубы.
В соответствии с настоящей полезной моделью уплотнительный коврик состоит из гибких листов, соединенных между собой с образованием множества замкнутых полостей. Один из листов выполнен, по существу, плоским из геосинтетического материала. В каждой замкнутой полости размещена объемная опорная площадка, выполненная из полимерного материала.
Признаками технического решения, являющимися общими с ближайшим аналогом, является составление коврика из гибких листов, соединение последних между собой таким образом, что они образуют множество замкнутых полостей.
Наряду с этим, устройство отличается от аналога тем, что один из соединяемых листов выполнен, по существу, плоским из геосинтетического материала, а в каждой замкнутой полости размещена объемная опорная площадка из полимерного материала.
Целесообразно приводить в соответствие объем замкнутой полости объему опорной площадки таким образом, чтобы объем опорной площадки, по существу, равен объему замкнутой полости. Необходимо добавить, что приблизительное равенство объемов в большинстве случаев означает и приблизительное равенство соответствующих геометрических параметров.
В одном из частных случаев выполнения плоский лист из геосинтетического материала дополнительно ламинируют слоем полимера. При этом, в уточнении указанного частного случая, толщина ламинации составляет от 1,0 до 3,0 мм.
Опорные площадки уплотнительного коврика, в соответствии с иным частным случаем выполнения, могут иметь, по существу, форму призмы. Уточнением указанного пункта является выполнение опорных площадок, по существу, в форме прямоугольного параллелепипеда.
Вместе с тем, в соответствии со следующим частным случаем, опорные площадки выполнены, по существу, в форме усеченной пирамиды.
3
Целесообразно выполнение опорных площадок из полимерного материала, включающего полиэтилен высокого давления и полиэтилен низкого давления, и обладающего плотностью более 1 г/см.
2
Иной частный случай выполнения характеризуется тем, что геосинтетический материал представляет собой геотекстильное полотно с поверхностной плотностью от 150 до 500 г/м.
Другой гибкий лист целесообразно выполнить из полиэтилена толщиной от 1,0 до 3,0 мм.
Коврик уплотнительный в соответствии с иным частным случаем реализации характеризующийся тем, что гибкие листы выполнены термоскрепленными.
Коврик, в общем случае реализации выполнен соединением гибких листов, позволяющих оборачивать устройство вокруг поверхности защищаемой трубы. Нижний лист (лист основания), обращенный к трубопроводу, выполнен из геосинтетического материала, защищающего изоляционную поверхность трубопровода, в том числе, от повреждения последней опорными площадками, вызванным продавливанием указанными площадками листа основания. Поверхностная плотность соответствующего геосинтетического материала позволяет воспринимать нагрузку, вызванную воздействием веса утяжелителей, передаваемого через опорные площадки, на изоляционную поверхность трубы.
Кроме того, в местах отсутствия замкнутых полостей и, соответственно, опорных площадок, конструкция представляет собой двухслойный материал, содержащий слой геосинтетического материала и второй гибкий лист, стойкий к проколу и разрыву какими-либо посторонними предметами, появляющимися в пространстве между утяжелителем и ковриком.
Применение гибкого листа из геосинтетического материала, обладающего высоким коэффициентом сцепления с поверхностью, позволяет предотвратить проскальзывание установленного на трубу утяжелителя относительно ее поверхности. Кроме того, указанный материал за счет своей прочности обеспечивает защиту изоляции трубопровода от повреждения (продавливания) твердым материалом опорных площадок.
За счет расположения опорных площадок в замкнутых полостях между гибкими листами, обеспечивается жесткая фиксация площадок относительно нижнего листа за счет верхнего листа коврика, не приводя, таким образом, к смещению опорных площадок при установке утяжелителя.
Площадки выполнены из полимерного материала, обеспечивающего твердость и жесткость площадок. В отличие от площадок из нетканых синтетических материалов, являющихся более мягкими и менее устойчивыми к сжатию, полимерные площадки при установке утяжелителей и последующей их затяжке, не допускают неравномерной деформации. Это приводит к тому, что утяжелитель устанавливается ровно относительно трубы.
Соответствие геометрических размеров опорных площадок и замкнутых полостей приводит к исключению перемещения опорных площадок относительно листов коврика. Жесткая фиксация площадок между слоями обеспечивается скреплением гибких листов между собой после предварительного размещения на листе основания опорных площадок.
Форма опорных площадок может различаться в зависимости от задачи и условий эксплуатации устройства. Для равномерного распределения нагрузки от утяжелителей, площади верхнего и нижнего оснований площадок не должны отличаться существенно. По меньшей мере, площадь обращенного к листу из геосинтетического материала основания должна быть не менее площади верхнего основания с целью равномерного давления на поверхность трубы. Выполнение опорных площадок в форме призмы или, в частном случае, в форме прямоугольного параллелепипеда обеспечивает выполнение указанной выше зависимости. Вариация, заключенная в выполнении опорных площадок в форме усеченной пирамиды, площадь поверхности основания, обращенного к листу из геотекстильного материала, больше соответствующей величины верхнего основания, также согласуется с изложенным.
Предварительное ламинирование листа из геотекстильного материала слоем полимера позволяет улучшить эксплуатационные характеристики устройства, повысив устойчивость к восприятию нагрузки от опорных площадок при балластировке трубы с установленными ковриками утяжелителями. Толщина ламинации позволяет обеспечить, с одной стороны, необходимые качественные характеристики устройства, в частности, гибкость конструкции, и, с другой стороны, препятствовать излишнему давлению опорных площадок на геосинтетический материал. Нижняя граница интервала толщины покрытия обеспечивает восприятие воздействия от подушек, вызванное утяжелителем. Максимальная толщина позволяет сохранить гибкость устройства при оборачивании трубопровода.
Выполнение опорных площадок из полимерного материала, включающего композицию, образованную полиэтиленом высокого и низкого давления, позволяет обеспечить жесткость и твердость опорных площадок, за счет использования полиэтилена низкого давления и работоспособность при низких температурах, за счет использования более мягкого полиэтилена высокого давления. Указанная композиция позволяет получить морозостойкий твердый материал, который будет работать при температурах до минус 60°С, не раскрошится под весом утяжелителей, не продавится и не деформируется.
3
Использование в качестве материала опорных площадок композиции полимеров, обладающих объемной плотностью более 1 г/см приводит к возникновению отрицательной плавучести устройства, что положительно влияет на решение технической проблемы, так как при применении изделия в обводненных грунтах, не возникает дополнительная выталкивающая сила, способная повлиять на положение балластирующих устройств.
Термоскрепление позволяет получить монолитную конструкцию устройства, закрепив положение опорных площадок относительно гибких листов устройства.
Толщина полимерного листа, в соответствии с настоящим техническим решением, составляет от 1,0 до 3,0 мм. Толщина листа менее 1,0 мм может повлечь повреждение листа утяжелителем в процессе монтажа, например, при протаскивании трубопровода. Верхняя граница толщины целесообразна для обеспечения необходимой гибкости устройства.
Предлагаемая полезная модель поясняется следующими фигурами:
Фиг. 1 - Коврик уплотнительный в общем случае реализации, вид сверху;
Фиг. 2 - Коврик уплотнительный в общем случае реализации, разрез А-А;
Фиг. 3 - Коврик уплотнительный усиленный, разрез;
Фиг. 4 - Коврик уплотнительный с призматическими опорными площадками;
Фиг. 5 - Коврик уплотнительный с трапецеидальными опорными площадками.
На фигурах обозначены следующие позиции:
1 - лист из геосинтетического материала;
2 - опорная площадка;
3 - слой ламинации геосинтетического материала;
4 - лист из полимерного материала.
Для понимания принципов работы устройства и особенностей различных реализаций полезной модели ниже приведено описание фигур технического решения. Хотя в тексте описания подробно объясняются предпочтительные варианты реализации технического решения, необходимо понимать, что возможны и иные варианты реализации. Соответственно, нет необходимости ограничивать объем правовой охраны технического решения исключительно представленными реализациями и перечнем составляющих его элементов. Полезная модель может быть реализована и иными способами. Вместе с тем, при описании предпочтительных вариантов технического решения, для ясности понимания основных принципов работы полезной модели специалистом, необходимо уточнить термины, применяемые в описании.
Необходимо отметить, что используемые в единственном числе в описании и формуле узлы и детали устройства также представляют собой и множественные формы, если прямо не сказано обратное. Например, указание на составной элемент устройства также означает указание на совокупность (множество) таких элементов.
Также при описании предпочтительных вариантов выполнения, для обеспечения ясности понимания, используются специальные термины. Предполагается, что термин используется в самом широком смысле, в каком он может быть истолкован специалистами в данной области техники и включает все технические эквиваленты, используемые тем же образом и с той же целью. Так, в частности, термин «гибкий лист» относится к форме выполнения элементов устройства. В настоящей полезной модели «гибкий лист» указывает на основные характеристики элемента - возможность оборачиваться вокруг защищаемой трубы и форма, близкая к полотну, т.е. малая, по сравнению с другими измерениями, толщина. Термин «замкнутая полость» есть некоторый ограниченный гибкими листами объем для размещения опорной площадки. Сама по себе, «замкнутая полость» как объект не возникает в процессе осуществления устройства, однако опорная площадка, находящаяся между гибкими листами коврика расположена именно в указанной «замкнутой полости». Характеристика «плоский», относящаяся к листу из геосинтетического материала, указывает на форму, которую лист принимает в готовом устройстве. Это значит, что замкнутая полость формируется, в основном, за счет другого гибкого листа, а лист из геосинтетического материала выступает в качестве одного из оснований замкнутой полости.
Термин «полимерный материал» характеризует как один материал, так и композицию полимерных материалов. Таким образом, лист может быть выполнен как, например, из полиэтилена, из комбинации различных полиэтиленов, из полиэтилена с использованием модифицирующих добавок, а также из иных материалов, относящихся к синтетическим полимерам либо сополимерам.
Термин «соединение» означает связь между элементами, такую, что, будучи соединенными, такие элементы образуют единую конструкцию. Термин, однако, не означает, что элементы должны быть соединены между собой непосредственно. Так, например, соединение может обеспечиваться за счет использования некоторого третьего элемента, который непосредственно соединен с первыми двумя попарно.
Слова «состоящий», «содержащий», «включающий» означают, что, по меньшей мере один указанный компонент, элемент, часть или шаг способа присутствует в композиции, предмете или способе, но не исключает присутствие иных компонентов, материалов, частей, шагов способа, даже если такой компонент, материал, часть, шаг способа выполняет ту же функцию, что и указанный.
Конкретные материалы, из которых изготовлены различные элементы настоящей полезной модели, указанные ниже при описании примеров конкретного выполнения устройства, являются типичными, но не обязательными для применения. Указанные в настоящих примерах выполнения материалы, могут быть заменены многочисленными аналогами, выполняющими ту же функцию, что и приведенные в описании примеры материалов. Вместе с тем, виды материалов, указанные в независимом пункте формулы полезной модели, являются обязательными для применения для решения заявленной технической проблемы.
2
Далее следуют примеры выполнения устройства в соответствии с заявленной полезной моделью. На Фиг. 1,2 изображен коврик, состоящий из двух гибких листов: основания и облицовки. Основание выполняют из нетканого иглопробивного геотекстильного полотна, окрашенного белым, с поверхностной плотностью 150 г/м, разрывной нагрузкой не менее 5 кН/м, относительным удлинением при разрыве не более 150%.
3
3
На геотекстильном основании размещены опорные площадки с определенным интервалом. В настоящем примере, опорные площадки имеют форму прямоугольного параллелепипеда и расположены на основании в два ряда с шагом 10 см. Для изготовления опорных площадок применяют полиэтилены высокого и низкого давления. Полиэтилен высокого давления с плотностью не менее 0,910 г/см, прочностью при разрыве не менее 8 МПа, с относительным удлинением при разрыве не менее 200%, обладающем показателем текучести расплава не более 2,5 г/10 мин. Полиэтилен низкого давления с плотностью не менее 0,930 г/см, прочностью при разрыве не менее 12 МПа, относительным удлинением при разрыве не менее 250%, обладающем показателем текучести расплава не более 2,5 г/10 мин.
3
Конструкция покрывается листом облицовки из полиэтилена высокого давления толщиной 1,0 мм, плотностью не менее 0,910 г/см, прочностью при разрыве не менее 8 МПа, относительным удлинением при разрыве не менее 200%, обладающим показателем текучести расплава не более 2,5 г/10 мин.
Полиэтилен основания и облицовки окрашивают в массе в черный цвет. Для окраски применяют красители, содержащие в своем составе технический углерод и предназначенные для окраски полимеров.
3
Следующую реализацию технического решения конструктивно отличает от предыдущей покрытие листа из геосинтетического материала ламинированным слоем полимера. Для ламинации нетканого иглопробивного геотекстильного полотна применяют, в соответствии с настоящим примером, полиэтилен высокого давления толщиной 1,0 мм, плотностью не менее 0,910 г/см, прочностью при разрыве не менее 8 МПа, с относительным удлинением при разрыве не менее 200% и обладающим показателем текучести расплава не более 2,5 г/10 мин.
2
Иной пример выполнения проиллюстрирован на Фиг. 4. Опорные площадки, в данном случае, выполнены в форме треугольной призмы. Толщина полимерного покрытия составляет 2,0 мм, материал - термоэластопласт. В качестве геосинтетического полотна использовано тканое геотекстильное полотно с поверхностной плотностью 300 г/м. В остальных конструктивных элементах, устройство идентично описанному в первом примере выполнения.
2
Следующий пример устройства характеризуется выполнением опорных площадок в форме усеченной пирамиды, что на разрезе, показанном на Фиг. 5 дает тело трапецеидальной формы. В качестве листа основания использовано нетканое термоскрепленное геотекстильное полотно с поверхностной плотностью 500 г/м. Облицовка выполнена из полиолефинового эластомера толщиной 3,0 мм.
Коврик уплотнительный с лицевой стороны (сторона облицовки) имеет гладкую поверхность, без трещин, раковин, сколов, сквозных отверстий. На поверхности допускаются посторонние включения в виде отдельных точек, неоднородность окраски, следы от соприкосновения с элементами оборудования, царапины, а также усадочные углубления (утяжины) глубиной не более 0,3 мм, не ухудшающие эксплуатационные свойства коврика.
Геосинтетичесое полотно с внутренней стороны коврика (сторона основания) имеет поверхность без разрывов. Не допускается отслоение геосинтетического полотна от полимера. Допускаются складки и замины полотна, а также стыковочные швы без расхождения.
Раскрытые выше примеры выполнения приведены с целью иллюстрации промышленной применимости устройства и получения общего впечатления о возможностях предложенного соединения. Объем правовой охраны технического решения определяется формулой полезной модели, а не представленным описанием, и все изменения, совершенные с применением эквивалентных признаков подпадают под правовую охрану настоящей полезной модели.