УСТРОЙСТВО ГЕРМЕТИЗИРУЮЩЕЕ ОТКЛЮЧАЮЩЕЕ
SEAL JOINT

Изобретение относится к области трубопроводного транспорта, а именно к оборудованию, используемому в качестве затвора для герметичного перекрытия трубопроводов, в частности газопроводов, водопроводов, нефтепроводов и других трубопроводных систем, для производства аварийных работ и ремонта на отдельных их участках.
Известно заглушающее резинокордное устройство для перекрытия трубопроводов (см. патент ФРГ 2748614, кл. F16L 55/12, опубл. в 1979 г. или заявку ФРГ 3715645, кл. F16L 55/12, опубл. в 1988 г.), содержащее цилиндрическую резинокордную оболочку и соединенные с ней путем вулканизации две торцевые стенки из прорезиненного материала, образующие внутреннюю камеру. Одна из торцевых стенок снабжена трубным штуцером для подачи сжатого газа внутрь резинокордного устройства. Это устройство вводится внутрь подлежащей перекрытию трубы и в него подается сжатый газ, под давлением которого цилиндрическая резинокордная оболочка перекрывает все внутреннее сечение трубы.
Однако из-за недостаточной прочности торцевых стенок устройство не допускает использования большого давления газа, особенно при большом диапазоне диаметров перекрываемых труб, и, следовательно, устройство не может быть использовано для перекрытия труб, в которых после перекрытия возникают большие давления.
Известно также заглушающее резинокордное устройство для перекрытия трубопроводов (см. патент РФ 2037727, МКИ 6 F16L 55/12, заявлен. 04.02.92), содержащее герметизированную цилиндрическую камеру с резиновыми стенками, одна из торцевых стенок которой снабжена трубным штуцером, охватывающим герметизированную цилиндрическую камеру, выполненный из армированного нитями корда прорезиненного материала силовой каркас, включающий цилиндрическую оболочку и соединенные с ней расположенные на торцевых стенках камеры торцевые стенки силового каркаса, выполненные из отдельных радиально направленных и частично перекрывающих одна другую полос, и размещенный на указанном силовом каркасе резиновый покровный слой.
Указанное устройство не может быть использовано для перекрытия труб с большим давлением и диапазоном диаметров перекрываемых труб, так как не позволяет подавать внутрь него газ с большим давлением из-за недостаточной прочности стенок силового каркаса.
Известно устройство для перекрытия трубопровода (см. патент на изобретение RU №2269056, кл. F16L 55/12, опубл. 2006.01.27), содержащее помещенную внутрь трубопровода цилиндрическую замкнутую надувную оболочку, у которой на цилиндрической поверхности закреплено не менее двух кольцевых уплотнений, кольцевые уплотнения сформированы из эластомерного материала с монолитным наружным слоем и пористой с закрытыми порами внутренней структурой, при этом каждое кольцевое уплотнение сформировано в виде упругого при поперечном сжатии профиля, состоящего из наружной части, имеющей в поперечном сечении овалоподобную усеченную со стороны внутренней поверхности форму или прямоугольную форму со скруглениями с торцевых сторон, и основания, внутренняя поверхность которого выполнена цилиндрической и скреплена с наружной цилиндрической поверхностью надувной оболочки, ширина основания равна или превышает ширину наружной части кольцевого уплотнения, цилиндрическая надувная оболочка выполнена из эластомерного или эластомерно-тканевого герметичного материала с возможностью в надутом состоянии герметично перекрывать кольцевыми уплотнениями просвет между внутренней поверхностью трубопровода и наружной поверхностью цилиндрической замкнутой оболочки, а в наружном монолитном слое каждого кольцевого уплотнения, обращенном к стенке перекрываемого устройством трубопровода, выполнены продольные кольцевые ребра прямоугольного или треугольного сечения.
К недостаткам этого устройства относится то, что оно нетехнологично в изготовлении.
Наиболее близким по конструкции и достигаемому эффекту является выбранное в качестве прототипа заглушающее резинокордное устройство для перекрытия трубопроводов (см. патент РФ №2179682, опубл. 2002.02.20). Устройство включает герметизированную цилиндрическую камеру с резиновыми стенками, одна из торцевых стенок которой снабжена расположенным по оси камеры трубным штуцером, выполненный из армированного нитями корда прорезиненного материала, и силовой каркас, включающий цилиндрическую оболочку и соединенные с ней расположенные на торцевых стенках камеры торцевые стенки силового каркаса. Армирующие цилиндрическую оболочку указанного силового каркаса нити корда параллельны между собой и расположены под углом 0-20° к образующей цилиндрической оболочки, при этом нити корда в полосах направлены вдоль полос. Наружная цилиндрическая поверхность устройства снабжена кольцевыми выступами, которые в процессе работы способствуют лучшему уплотнению и сцеплению с перекрываемой трубой.
К недостаткам этого устройства относится то, что оно нетехнологично в изготовлении и не обеспечивает выравнивания напряжений в нитях основы и утка.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является получение устройства, технологичного в изготовлении и позволяющего экономить материал при раскрое, а также расширение эксплуатационных возможностей загружающего устройства, т.е. создание устройства для перекрытия трубопроводов с большим диапазоном диаметров труб и давлением в них.
Поставленная цель достигается тем, что устройство герметизирующее отключающее содержит замкнутую надувную камеру цилиндрической формы с концевыми участками. Камера выполнена из гибкого материала и имеет по внешним поверхностям цилиндрической части кольцевые уплотнения в виде выступов. Цилиндрическая часть надувной камеры образована из армированного материала с полимерным покрытием (например, из обрезиненной ткани), раскроенного таким образом, что линия реза расположена под углом к нитям основы ткани, угол наклона линии реза к нитям основы ткани составляет от 25° до 75°. Кольцевые уплотнения имеют наружный слой, выполненный из материала с твердостью по Шору менее 10, и внутренний герметизирующий профиль, выполненный из материала с твердостью по Шору более 50. Нити, расположенные таким образом, при наполнении газом каркаса устройства раздвигаются, при этом происходит выравнивание напряжений в основе и утке ткани при удлинении нитей.
В результате получается более прочная конструкция, которая может раздуваться до необходимого диаметра перекрываемой трубы, оставаясь прочной. При наполнении газом устройство наружной цилиндрической частью плотно прижимает кольцевые уплотнения, состоящие из твердого и мягкого слоев, к внутренней поверхности перекрываемого трубопровода. Твердый внутренний герметизирующий профиль прижимается к внутренней части трубопровода, а более мягкий внешний слой кольцевых уплотнений исключает негерметичное прижатие кольцевых уплотнений к стенке трубопровода. Это предотвращает протекание перекачиваемой по трубопроводу среды через перекрытую часть трубопровода и позволяет полностью загерметизировать перекрытый устройствами участок внутренней поверхности трубопровода. Кроме того, такая конструкция позволяет использовать для раскроя ткань любой ширины, без учета допусков, образующихся при изготовлении поставляемого материала. При изготовлении экономится материал и сокращаются его отходы в результате операции раскроя. Таким образом, получается более технологичная конструкция.
На фиг.1 представлено устройство герметизирующее отключающее, на фиг.2 представлен вид по стрелке А на фиг.1, на фиг.3 представлен разрез по линии Б, на фиг.4 показан фрагмент раскроя каркаса устройства.
Устройство герметизирующее отключающее содержит замкнутую надувную камеру, состоящую из цилиндрического части, представляющей собой силовой каркас 1, и торцевых стенок 2, выполненных из армированного материала с полимерным покрытием (например, из обрезиненной ткани). На поверхности силового каркаса 1 закреплены кольцевые уплотнения 3. Кольцевые уплотнения 3 имеют наружный слой 4 и внутренний герметизирующий профиль 5. Цилиндрический силовой каркас образован из армированного материала с полимерным покрытием 6, например полотнищ обрезиненной ткани, раскроенных таким образом, что линия реза расположена под углом α к основе ткани. Угол наклона α линии реза к нитям основы ткани составляет от 25° до 75°. Соединительный шов 7 цилиндрического силового каркаса наклонен под углом β по отношению к оси силового каркаса. Угол β составляет от 30° до 62°. Количество швов в зависимости от диаметра устройства может быть от одного до пяти. Кольцевые уплотнения 3 выполнены таким образом, что наружный слой 4 и внутренний герметизирующий профиль 5 имеют разную твердость по Шору. Наружный слой 4 имеет твердость по Шору менее 10, а внутренний герметизирующий профиль 5 выполнен из материала с твердостью по Шору более 50.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Устройство герметизирующее отключающее для перекрытия трубопровода через технологическое отверстие помещается на заданном участке в перекрываемой трубе и соединяется через штуцер 8 с источником сжатого воздуха или другого энергоносителя (на чертежах не показан). В устройство подается сжатый газ (например, азот или воздух) под заданным давлением. По мере подачи сжатого газа в устройство камера раздувается, а кольцевые уплотнения 3 перемещаются в направлении к внутренней стенке трубопровода. При наполнении газом и раздувании каркаса устройства нити раздвигаются, при этом происходит выравнивание напряжений в основе и утке ткани при удлинении нитей. В результате получается более прочная конструкция, которая может раздуваться до необходимого диаметра перекрываемой трубы, оставаясь прочной и не подвергаясь разрушению. При раздувании устройство наружной цилиндрической частью плотно прижимает кольцевые уплотнения 3 к внутренней поверхности перекрываемого трубопровода. Твердый внутренний герметизирующий профиль прижимается к внутренней части трубопровода, а более мягкий внешний слой кольцевых уплотнений 3 исключает негерметичное прижатие кольцевых уплотнений 3 к стенке трубопровода. Это предотвращает протекание перекачиваемой по трубопроводу среды через перекрытую часть трубопровода и позволяет полностью загерметизировать перекрытый устройствами участок внутренней поверхности трубопровода.
Таким образом, устройство герметизирующее отключающее, выполненное согласно изобретению, позволяет надежно перекрывать трубопроводы различного диаметра и при наличии остаточного давления в них.