ЗАГЛУШКА ДЛЯ ТРУБЫ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Настоящая полезная модель относится к области защиты цилиндрических труб от воздействия влаги, грязи, мусора, механических повреждений фаски или резьбы при хранении, транспортировке, подготовке к использованию и установке. В частности, настоящая полезная модель относится к заглушке для защиты труб, используемых в нефтедобывающей, газодобывающей отраслях и при транспортировке нефти, газа и нефтепродуктов.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В уровне техники известно множество различных защитных устройств, применяемых для защиты внутренней и внешней поверхностей труб или других цилиндрических изделий. Защитные устройства в основном изготавливают из полимерных материалов или, реже, из металла. В последнее время встает очень серьезный вопрос относительно защиты окружающей среды от воздействия человека. Во многих областях промышленности производители по мере возможности стараются переходить на материалы, которые не загрязняют окружающую среду или загрязняют окружающую среду в меньшей степени.
Указанное выше также относится и к производителям труб и устройствам для защиты труб. Данный факт в особенности касается нефтедобывающей, газодобывающей промышленности, отраслей, связанных с транспортировкой нефти, газа и нефтепродуктов, так как утилизация отработанных одноразовых (или даже многоразовых) изделий, в том числе устройств для защиты трубы в виде заглушек, колпаков, пробок, является долгим и дорогостоящим ввиду отдаленности целевых объектов. Таким образом, для утилизации отработанных одноразовых материалов является необходимым их сбор, погрузка, транспортировка с последующей утилизацией.
В настоящее время в производстве различных промышленных и повседневных изделий является перспективным использование оксо-биоразлагаемых материалов. Оксо-биоразложение, в отличие от других видов разложения материала, включает в себя воздействие на оксо-биоразлагаемый материал сразу нескольких факторов одновременно, таких как окисление, свет (в частности УФ-свет), влага, температура и воздействие микроорганизмов, находящихся в окружающей среде, особенно в почве. Таким образом, при разработке изделий из оксо-биоразлагаемых материалов следует обращать внимание не только на сам оксо-биоразлагаемый материал, но также и на его конструкцию, структуру и форму в связи с тем, чтобы предоставить факторам воздействия наилучшие условия и возможности для разложения изделия.
В уровне техники из документа CN205678348 (опубл. 09.11.2016, МПК F16L 55/10, F16L 55/18) известна заглушка для трубы, содержащая кольцевую уплотняющую пластину с множеством опорных элементов, имеющих выемки вблизи кольцевой уплотняющей пластины и соединенных армирующим кольцом, при этом кольцевая уплотняющая пластина, опорные элементы и армирующее кольцо выполнены из разлагаемого под воздействием влаги материала. Недостатком данного технического решения является тот факт, что материал заглушки разлагается лишь под действием влаги. Таким образом, в некоторых случаях заглушка практически не будет разлагаться или же будет разлагаться слишком продолжительное время (например, в засушливых районах или районах, характеризующихся продолжительными заморозками).
В уровне техники из документа DE202006019193 (опубл. 31.05.2007, МПК F16L 57/00, F16L 58/00) также известен защитный элемент для трубы, выполненный в виде заглушки или колпака. Защитный элемент имеет резьбу на внешней поверхности или на внутренней поверхности. В предпочтительном варианте осуществления защитный элемент выполнен с возможностью скользящей посадки на трубу. Указанный защитный элемент выполняют из биоразлагающегося материала. Недостатком данного технического решения является выполнение защитного элемента из биоразлагающегося материала, подразумевающего разложение лишь в результате деятельности живых организмов, что ведет к достаточно длительному процессу утилизации.
Ближайшим аналогом настоящей полезной модели является техническое решение, раскрытое в документе CN106586244 (опубл. 26.04.2017, МПК B65D 59/06, B65D 65/46). Техническое решение относится к устройству защиты резьбы трубы, содержащему полый цилиндр, внешняя поверхность которого включает в себя слой биоразлагаемого материала. Недостатком данного технического решения заключается в том, что устройство содержит лишь слой биоразлагаемого материала, ввиду чего остальная часть устройства не будет подвержена разложению в значительной степени, тем самым загрязняя окружающую среду и, предпочтительно, требуя дополнительной утилизации. Дополнительно, также как другие указанные выше источники уровня техники, в техническом решении CN106586244 не упоминается важность структурного исполнения устройства для защиты трубы, заглушки для более полного и правильного разложения изделия. Так, устройство согласно CN106586244 представляет собой лишь полый цилиндр, воздействие микроорганизмов на который ограничено ввиду гладкой структуры и сравнительно небольшой площади контакта с факторами биоразложения.
Таким образом, в уровне техники существует проблема создания устройства для защиты трубы, которое было бы выполнено из оксо-биоразлагаемого материала и при этом имело бы структуру, обеспечивающую наиболее рациональное разложение устройства при сохранении функциональности касательно защиты трубы. Получив такое устройство, можно решить проблему загрязнения окружающей среды и значительным образом сократить затраты на утилизацию.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Авторами настоящей полезной модели было обнаружено, что является желательным, чтобы с момента изготовления заглушки до момента её полного разложения в естественных условиях проходило бы приблизительно семь лет.
Техническим результатом, достигаемым настоящей полезной моделью, является выполнение заглушки для защиты трубы из оксо-биоразлагаемого материала и придание заглушке для защиты трубы структуры, которые в сочетании обеспечивали бы полное разложение заглушки посредством оксо-биоразложения по истечении приблизительно семи лет. Таким образом, оксо-биоразлагаемый материал и особая структура заглушки работают в сочетании для обеспечения необходимых характеристики оксо-биоразложения, а именно, для обеспечения полного разложения заглушки посредством оксо-биоразложения по истечении приблизительно семи лет.
Указанная выше техническая проблема решается и технический результат достигается посредством настоящей полезной модели.
Настоящая полезная модель заявляет заглушку для защиты трубы, выполненную из оксо-биоразлагаемого полимерного материала, причем заглушка содержит:
- внешний полый цилиндрический элемент,
- внутренний полый цилиндрический элемент, расположенный внутри внешнего цилиндрического элемента с образованием зазора между стенками внешнего и внутреннего цилиндрических элементов,
- основание, выполненное в форме круга и закрывающее нижний торец внутреннего цилиндрического элемента с образованием первых углов соединения, и
- верхний кольцевой элемент, соединяющий верхние торцы внешнего и внутреннего цилиндрических элементов с образованием вторых углов соединения.
В одном варианте настоящей полезной модели толщина стенок внутреннего и внешнего цилиндрических элементов составляет от 2 до 4 мм.
В другом варианте настоящей полезной модели поверхность заглушки имеет шероховатость от 10 мкм до 40 мкм.
В одном варианте настоящей полезной модели основание содержит от 1 до 3 сквозных отверстий.
В еще одном варианте настоящей полезной модели верхние торцы внешнего и внутреннего цилиндрических элементов являются скругленными.
В одном варианте настоящей полезной модели нижний торец внутреннего цилиндрического элемента являются скругленным.
В дополнительном варианте настоящей полезной модели длина внешнего цилиндрического элемента составляет от 10 до 120 мм.
В одном варианте настоящей полезной модели длина внутреннего цилиндрического элемента составляет от 20 до 85 мм.
В одном варианте настоящей полезной модели оксо-биоразлагаемый полимерный материал содержит оксо-биоразлагаемую добавку.
В одном варианте настоящей полезной модели оксо-биоразлагаемый полимерный материал представляет собой полиэтилен, содержащий оксо-биоразлагаемую добавку.
В одном варианте настоящей полезной модели полиэтилен, содержащий оксо-биоразлагаемую добавку, представляет собой полиэтилен высокой плотности, содержащий оксо-биоразлагаемую добавку.
В одном варианте настоящей полезной модели полиэтилен, содержащий оксо-биоразлагаемую добавку, представляет собой полиэтилен низкой плотности, содержащий оксо-биоразлагаемую добавку.
В одном варианте настоящей полезной модели оксо-биоразлагаемая добавка составляет от 2 до 3 масс.% относительно общей массы полимерного материала, например, полиэтилена.
В одном варианте настоящей полезной модели от 1 до 3 сквозных отверстий распложены на расстоянии 100 мм от стенки внутреннего цилиндрического элемента.
Таким образом, выполнение заглушки из оксо-биоразлагаемого материала и придание ей особой формы дополняют друг друга для обеспечения указанного технического результата.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Предложенная полезная модель проиллюстрирована на чертежах, на которых:
на фиг.1 схематично показан общий вид предложенной заглушки;
на фиг.2 схематично показана заглушка по фиг.1 на виде сбоку в поперечном разрезе.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
На фиг.1 и 2 представлен вариант осуществления настоящей полезной модели. На фиг.1 представлена заглушка 1 для защиты трубы. Заглушка 1 содержит внешний полый цилиндрический элемент 2, внутренний полый цилиндрический элемент 3, расположенный внутри внешнего цилиндрического элемента 2 с образованием зазора между стенками указанных внешнего и внутреннего цилиндрических элементов. Данный зазор предназначен для вмещения стенок цилиндрического изделия, такого как труба. Также, заглушка 1 содержит основание 5, имеющее круглую форму и закрывающее нижний торец 7 внутреннего цилиндрического элемента 3. В верхней части заглушки расположен верхний кольцевой элемент 4, соединяющий верхний торец внешнего цилиндрического элемента 2 и верхний торец внутреннего цилиндрического элемента 3. На фиг. 2 показан вид сбоку в поперечном разрезе заглушки 1, проиллюстрированной на фиг.1. Как видно из фиг.2 верхний кольцевой элемент 4 соединяет верхний торец 8 внутреннего цилиндрического элемента 3 и верхний торец 9 внешнего цилиндрического элемента 2, в то время как основание 5 закрывает нижний торец 7 внутреннего цилиндрического элемента 3.
При установке заглушка 1 надевается скользящим образом на внешнюю поверхность трубы таким образом, что внешняя поверхность стенки трубы находится в контакте с внутренней поверхностью стенки внешнего цилиндрического элемента 2, в то время как внутренняя поверхность стенки трубы находится в контакте с внешней поверхностью стенки внутреннего цилиндрического элемента. Таким образом, после установки заглушки 1 основание 5 плотно закупоривает трубу для защиты от воздействия влаги, грязи, механического мусора, в то время как стенки внешнего и внутреннего цилиндрических элементов (2, 3) защищают фаску(и) и/или резьбу, расположенные на внутренней или внешней поверхности стенки трубы.
Как было указано, в области техники существует потребность в заглушке для защиты трубы, которая бы могла подвергаться полному разложению посредством оксо-биоразложения.
Авторами настоящей полезной модели было обнаружено, что форма изделия (т.е. заглушки), наряду с выполнением изделия из оксо-биоразлагаемого материала, значительным образом влияет на разложение изделия посредством оксо-биоразложения, так как при оксо-биоразложении в процессе разложения участвуют сразу множество факторов: окисление окружающим воздухом, свет (в частности УФ-свет), влага, температура и воздействие микроорганизмов, находящихся в окружающей среде, в частности бактерий, находящихся в почве. Таким образом, особая форма изделия и выполнение изделия из оксо-биоразлагаемого материала дополняют друга для решения проблемы уровня техники.
Авторами настоящей полезной модели было обнаружено, что выполнение заглушки с поперечным сечением в виде некоторого подобия буквы «М» (см. фиг.2) и её выполнение с большими открытыми участками позволяет подвергнуть заглушку необходимому воздействию оксо-биоразложения.
После завершения использования заглушек, например, при нефтедобывающих или газодобывающих мероприятиях, использованные заглушки из оксо-биоразлагаемого материала складируется на открытом участке земли, подвергая их воздействию окружающей среды. Со временем, ввиду осадков или других воздействий, использованные заглушки начинают уходить под почву, ввиду чего почва задерживается в них, обеспечивая разложение микроорганизмами.
Наличие внешнего и внутреннего цилиндрического элементов 2, 3 обеспечивают большую открытую поверхность для воздействия окружающим воздухом (процесс окисления), УФ-света и температуры, что способствует более быстрому и равномерному разложению заглушки. Цилиндрическая форма обеспечивает равномерное воздействие окружающим воздухом и УФ-светом для достижения равномерного и полного разложения заглушки.
Наличие основания 5 в виде окружности также обеспечивает большую площадь для воздействия окружающим воздухом и УФ-света. В то же время, благодаря наличию углов 10 соединения, указанных на фиг.2, образованных стенкой внутреннего цилиндрического элемента 3 и основанием 5, обеспечиваются ниши, в которых задерживается влага и почва, содержащая разлагающие материал заглушки микроорганизмы. Задержание влаги и почвы в данных нишах, образованных углами 10 соединения, позволяет обеспечить необходимый процесс разложения в данных областях и далее по всей заглушке. Подобное же действие обеспечивается и наблюдается в углах 11 соединения, указанных на фиг.2, образованных верхними торцами 8,9 и кольцевым элементом 4. Авторами настоящей полезной модели было обнаружено, что в областях соединения элементов, т.е. в углах соединения, образованных элементами заглушки, разложение материала происходит самым быстрым образом ввиду наличия большей концентрации внутренних напряжений в материале. Таким образом, из-за скопления влаги, почвы, обеспечивающих оксо-биоразложение материала, и наличия напряжений, при разложении заглушка истончается в углах 10 и 11 соединения, тем самым заглушка со временем разделяется на несколько частей, что обеспечивает её разложение необходимым образом.
Зазоры, расположенные между внешним и внутренним цилиндрическими элементами, также обеспечивают скопление влаги и почвы, что позволяет достигать необходимого разложения заглушки посредством оксо-биоразложения.
Таким образом, при изготовлении заглушки из оксо-биоразлагаемого материала, наличие больших цилиндрических поверхностей внешнего, внутреннего цилиндрических элементов и наличие большой плоской поверхности основания обеспечивают необходимое воздействие окружающим воздухом, УФ-светом и температуры. В то же время, наличие соединений между внутренним цилиндрическим элементом и основанием, и наличие соединений между внешним и внутренним цилиндрическими элементами посредством верхнего кольцевого элемента, обеспечивают углы и ниши, благодаря которым в заглушке задерживается влага и почва, которые также обеспечивают необходимую степень разложения.
При этом, следует отметить, что изготовление заглушки из традиционных пластиковых материалов или металла не обеспечивают необходимого разложения. Таким образом, заглушка должна быть изготовлена из оксо-биоразлагаемого материала.
Оксо-биоразлагаемый материал согласно настоящей полезной модели может быть выполнен из полиолефиного материала, такого как полиэтилен высокой плотности, полиэтилен низкой плотности, полиэтилентерефталат, полипропилен, с добавлением оксо-биоразлагаемой добавки, наполнителя. Добавки и наполнители, обеспечивающие оксо-биоразложение, представляет собой биоразлагаемые полимеры на основе полилактидов, полидиоксанона, -капролактона, гликолида и их сополимеров, содержащие переходные металлы, такие как железо, магний, кобальт, никель, которые добавляются для ускорения естественной окислительной деструкции. Дополнительно, оксо-биоразлагаемый материал согласно настоящей полезной модели может быть выполнен из органомодифицированных глин.
Авторами настоящей полезной модели было обнаружено, что выполнение заглушки из оксо-биоразлагаемого материала и придание ей особой формы, как описано выше, обеспечивают необходимое разложение посредством оксо-биоразложения в течение приблизительно семи лет.
Далее, следует отметить, что предпочтительно для дополнительного улучшения разложения заглушки, стенки внутреннего и внешнего цилиндрических элементов следует выполнять с толщиной от 2 до 4 мм. Данная толщина стенок обеспечивает полное разложение заглушки при сохранении необходимой прочности для функционирования в виде защитного устройства.
Также, авторами было обнаружено, что шероховатость поверхности заглушки также влияет на её способность к оксо-биоразложению. Так, предпочтительно шероховатость поверхности заглушки составляет от 10 мкм до 40 мкм. При меньшей шероховатости поверхность заглушки будет слишком гладкой, в результате чего на поверхности не будут удерживаться влага, необходимая для разложения, и частицы почвы, несущие микроорганизмы. При этом при большей шероховатости, поверхность заглушки будет иметь тенденцию к загрязнению, что является нежелательным ввиду слишком быстрого ее разложения, что может привести к ее разложению непосредственно на защищаемой трубе. Кроме того, большая шероховатость усложняет процесс установки заглушки на трубу и снятия ее с трубы.
Как видно из фиг. 1, основание 5 может иметь сквозные отверстия 6. Авторами настоящей полезной модели было обнаружено, что выполнение в основании от 1 до 3 отверстий также способствует оксо-биоразложению, так как обеспечивает поступление влаги и почвы во внутреннюю полость заглушки при складировании после использования, а также обеспечивает дополнительные области с повышенной напряженностью, в которых может происходить разлом заглушки.
Также, авторы пришли к выводу, что выполнение верхних торцов внешнего и внутреннего цилиндрических элементов и нижнего торца внутреннего цилиндрического элемента скругленными позволяет уменьшить отражение солнечного света (или УФ-света). В результате чего температура заглушки при воздействии солнечного света будет несколько выше, чем если бы торцы элементов были выполнены с четкими резкими краями. Более высокая температура способствует лучшему разложению заглушки, ввиду благоприятного воздействия на микроорганизмы и разрушения основных цепей в полимерном материале заглушки.
Дополнительно, следует отметить, что выполнение внешнего цилиндрического элемента и внутреннего цилиндрического элемента с длиной от 10 до 120 мм и от 20 до 85 мм, соответственно, позволяет выполнить заглушку, которая может функционировать в качестве защитного устройства, при этом обладает уменьшенной массой. Уменьшенная масса приводит к необходимой степени и скорости разложения, т.е. к полному разложению по истечении приблизительно 7 лет.
Как было указано выше, непременным условием настоящей полезной модели является выполнение заглушки из оксо-биоразлагаемого материала. Авторами настоящего изобретения было обнаружено, что добавление оксо-биоразлагаемой добавки в количестве от 2 до 3 масс.% относительно общей массы полимерного материала (например, полиэтилена или других полиолефинов) обеспечивает необходимую степень и скорость разложения материала посредством оксо-биоразложения.
Заглушки для защиты трубы согласно настоящей полезной модели могут быть изготовлены посредством традиционных общепринятых способов получения изделий из полимерных материалов, таких как экструзия, прессование, литье под давлением, вакуум формование и другие известные способы формования полимерных материалов в изделия. При этом, при производстве заглушек, необходимое количество (2-3 масс.%) оксо-биоразлагаемой добавки добавляют к гранулам полимера, такого как полиэтилен, с последующей переработкой традиционными способами с получением изделий.