УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕРМЕТИЧНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ ВНУТРЕННЕЙ ПОЛОСТИ ТРУБОПРОВОДА
DEVICE FOR TIGHT CLOSING OF INNER CAVITY OF PIPELINE

Изобретение может быть использовано при ремонте трубопроводов, например магистральных нефтепроводов, нефтепродуктопроводов и относится преимущественно к средствам, останавливающим выход газовоздушной среды из освобожденного от нефти ремонтируемого участка нефтепровода (нефтепродуктопровода) путем введения в трубу элемента, расширяющегося на месте. Однако устройство при необходимости может быть использовано для блокирования среды из ремонтируемых газопроводов, канализационных, водопроводных и других трубопроводов.
Известно устройство для герметичного перекрытия внутренней полости нефтепровода или нефтепродуктопровода (патент РФ #1211892 на полезную модель, МПК F16L 55/00, публикация 10.11.2012), принятое за наиболее близкий аналог (прототип). Устройство содержит внутреннюю замкнутую надувную оболочку из термопластичной полиуретановой пленки и присоединенную к ней внешнюю силовую оболочку из полиуретанового эластомера. В устройстве имеется отверстие для подачи расширяющей среды в замкнутую оболочку из полиуретанового эластомера.
Основным достоинством этого устройства является его морозоустойчивость, что делает возможным его использование для ремонта трубопровода при температурах окружающей среды, близких или равных минус 60°С. Однако существует потребность в увеличении рабочего давления этого устройства для его эксплуатации при повышенных значениях противодавления со стороны трубопровода. Но при подаче в устройство по патенту РФ #1211892 повышенного давления происходит расширение на участках, расположенных в проходе трубопровода при установке данного устройства в рабочее положение в трубе. Таким образом, желаемого повышения давления в устройстве не происходит.
Задачей изобретения является создание морозоустойчивого устройства для герметичного перекрытия внутренней полости трубопровода, способного останавливать выход среды из трубопровода при повышенных значениях противодавления со стороны трубопровода.
Технический результат заключается в увеличении рабочего давления внутри устройства для герметичного перекрытия внутренней полости трубопровода при установке указанного устройства в трубопроводе за счет обеспечения сдерживания раздувания данного устройства на участках, расположенных в проходе трубопровода.
Как и наиболее близкий аналог, устройство для герметичного перекрытия внутренней полости трубопровода включает внутреннюю замкнутую герметичную надувную оболочку из термопластичной полиуретановой пленки и внешнюю силовую оболочку из полиуретанового эластомера, при этом в устройстве имеется отверстие для подачи расширяющей среды в упомянутую замкнутую оболочку.
В отличие от наиболее близкого аналога между упомянутыми внутренней и внешней оболочками находится промежуточная замкнутая силовая оболочка из эластичной ткани, на которой выполнены симметричные прорези с возможностью их расположения при установке заявляемого устройства в трубопроводе параллельно продольной оси данного трубопровода, причем модуль упругости этой ткани при растяжении выше модуля упругости указанной внутренней герметичной надувной оболочки, а динамическая прочность ткани не менее динамической прочности внешней силовой оболочки.
Устройство изображено на фигуре со следующими обозначениями:
1 - внутренняя замкнутая герметичная надувная оболочка,
2 - внешняя силовая оболочка,
3 - кольцевые выступы на внешней силовой оболочке,
4 - промежуточная замкнутая силовая оболочка из эластичной ткани,
5 - симметричные прорези на ткани промежуточной замкнутой силовой оболочки,
6 - отверстие для подачи расширяющей среды,
7 - выступ на штуцере.
Устройство для герметичного перекрытия внутренней полости трубопровода включает внутреннюю замкнутую герметичную надувную оболочку 1, выполненную из термопластичной полиуретановой пленки, например, марки ′′Витур′′ (Россия). Толщина внутренней полиуретановой пленки 900 мкм для всех типоразмеров. Толщина полиуретанового эластомера зависит от величины противодавления. Так, для диаметра 500 мм оптимальная толщина 12-14 мм, а для диаметра 1000 мм - 18-20 мм. Величина противодавления в свою очередь связана с диаметром трубопровода: чем больше диаметр, тем больше противодавление. Внешнюю поверхность устройства образует силовая оболочка 2 из полиуретанового эластомера (термо- или реактопласта), служащая для механического упрочнения внутренней замкнутой герметичной надувной оболочки 1 и ее защиты от внешних повреждений. На внешней силовой оболочке 2 для лучшего контакта устройства с внутренней полостью трубопровода выполняют кольцевые выступы 3.
Между внутренней оболочкой 1 и внешней оболочкой 2 находится промежуточная замкнутая силовая оболочка 4. Материалом оболочки является прочная ткань, на которой выполнены симметричные прорези 5.
Симметричные прорези 5 выполнены на промежуточной оболочке 4 таким образом, что при рабочей установке заявляемого устройства в полость трубопровода симметричные прорези 5 располагаются параллельно продольной оси трубопровода. В противном случае во время работы устройства его сначала перекосит, а затем разрушит под действием внутреннего давления.
Количество указанных симметричных прорезей определяется габаритами заявляемого устройства, зависящими от диаметра перекрываемого устройством трубопровода.
Ткань замкнутой промежуточной оболочки 4 должна быть прочной, чтобы при надувании внутренней герметичной оболочки 1 оболочка 4 распределялась по форме оболочки 1 и обеспечивала гарантированное прилегание поверхности заявляемого устройства к трубе, в которой оно установлено.
Ткань замкнутой промежуточной оболочки 4 должна обладать определенными свойствами. Во-первых, модуль упругости этой ткани при растяжении (модуль Юнга) должен быть выше модуля упругости термопластичной полиуретановой пленки, из которой выполнена внутренняя замкнутая герметичная надувная оболочка 1.
Во-вторых, динамическая прочность прочной ткани замкнутой промежуточной оболочки 4 должна быть не менее динамической прочности внешней силовой оболочки 2 из полиуретанового эластомера. К тканям с указанными свойствами можно отнести ткани, выполненные из нитей капрона, лавсана, хлопка, кевлара, арамида, тварона. Модуль упругости при растяжении и динамическая прочность определяются не только веществом, из которого выполнены нити ткани, но и строением самой ткани, толщиной нитей, плотностью ткани, видом переплетения и др.
В устройстве предусмотрено отверстие 6 для подачи расширяющей среды в замкнутую герметичную надувную оболочку 1. Отверстие 6 в конкретном исполнении выполнено в виде штуцера, проходящего через оболочки 1, 2 и 4. Выступ 7 на штуцере 6 служит для его закрепления в оболочках 1, 2, 4.
Толщина стенок оболочек и габаритные размеры устройства зависят от величины противодавления со стороны трубопровода, в котором будет установлено заявляемое устройство, и от диаметра этого трубопровода.
Устройство устанавливают во внутреннюю полость трубопровода через открытый конец трубы. К штуцеру 6 подключают шланг (не показан), соединенный с источником расширяющей среды, и надувают внутреннюю замкнутую герметичную оболочку 1 из полиуретановой пленки. В рабочем положении устройство перекрывает ремонтируемый участок трубопровода и предотвращает выход из него газовоздушной среды.
При надувании внутренней герметичной оболочки 1 симметричные прорези 5 на ткани промежуточной оболочки 4 расходятся, обеспечивая передачу давления, создаваемого внутри оболочки 1 на внутренние стенки трубопровода (не показаны). Как было указано, симметричные прорези выполнены с возможностью их расположения в трубопроводе параллельно его продольной оси, то есть только в той части заявляемого устройства, которая контактирует с внутренней стенкой трубопровода при установке в нем заявляемого устройства. А в той части заявляемого устройства, которая обращена в проход трубы, прорезей 5 на промежуточной замкнутой оболочке 4 нет. Поэтому промежуточная замкнутая оболочка 4 сдерживает раздувание внутренней замкнутой герметичной оболочки 1 в проход трубы вследствие того, что модуль упругости при растяжении промежуточной оболочки 4 выше модуля упругости внутренней герметичной оболочки 1. При этом промежуточная оболочка не разрушается под действием внутреннего давления в устройстве, так как ее динамическая прочность не менее динамической прочности внешней силовой оболочки 2.
Таким образом, описанная промежуточная замкнутая оболочка 4 воспринимает растягивающие усилия, возникающие внутри заявляемого устройства, и сдерживает расширение устройства в проход трубы. За счет этого внутри заявляемого устройства может быть создано более высокое давление, по сравнению с прототипом, при установке этого устройства в трубопроводе. При этом заявляемое устройство, как и прототип, работоспособно при температурах окружающей среды, близких или равных минус 60°С.