ЗАКРЫВАЮЩАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ТРУБОПРОВОДОВ, НАХОДЯЩИХСЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
CLOSING SYSTEM FOR PRESSURIZED PIPELINES

Настоящее изобретение относится к закрывающей системе, в частности к закрывающим фасонным фитингам с целью врезки без понижения давления в трубопроводе текучих сред, в особенности газа. Настоящее изобретение дополнительно относится к способу установки закрывающей системы, использующейся для преграждения трубопроводов для транспортировки воды, газа или других текучих сред, находящихся под давлением. В данной области техники известны закрывающие системы, которые, как правило, используются для затыкания фасонных фитингов, использующихся для преграждения трубопроводов для транспортировки воды, газа или других текучих сред, находящихся под давлением.
Известна подобная система из патента на изобретение № 2484355, F16L 41/04, опубл. 10.06.2013 г.
Закрывающая система, содержащая по меньшей мере один большой по размеру фитинг, имеющий первый конец, выполненный с возможностью присоединения вокруг отверстия трубопровода, и второй конец, имеющий отверстие, выполненный с возможностью размещения внутри него по меньшей мере одной закрывающей пробки, причем пробка объединена с фитингом посредством по меньшей мере трех радиальных крепежных штифтов, каждый из которых выполнен с возможностью сцепления по меньшей мере с одним соответствующим находящимся на периметре радиальным гнездом пробки, крепежный штифт снабжен по меньшей мере частично наружной резьбой, выполненной с возможностью захвата соответствующей внутренней резьбы вмещающего гнезда, и крепежным концом, выступающим из вмещающего гнезда для сцепления с гнездом пробки, причем стенки гнезда скошены для создания взаимного влияния с крепежным концом штифта.
Недостатками данного устройства являются:
- при закрытии отверстия пробкой по меньшей мере тремя крепежными штифтами своими крепежными концами они должны войти в сцепление с гнездом пробки. При этом работает вся цилиндрическая поверхность гнезда пробки, хотя давление транспортируемой среды воздействует только на их нижнюю часть. Вследствие этого верхняя часть мало нагруженной внутренней поверхности гнезда пробки подвергается опасности перекоса при засорении грязью и прекращению дальнейшего пропуска штифтов, при вкручивании по меньшей мере трех крепежных штифтов в гнездо пробки необходима большая степень точности установочных размеров, так как при небольших перекосах от грязи верхние кромки крепежных концов штифтов могут не совместиться с верхней кромкой внутренней поверхности гнезда пробки. При этом устранить причину можно только после снятия и осмотра состояния поверхности гнезда, пробки и штифтов;
- при попадании под уплотнительное кольцо загрязнений либо других причин появляется необходимость обеспечить герметичность уплотнения соединения пробки и фитинга путем дополнительного вкручивания по меньшей мере одного радиального крепежного штифта, однако сделать это невозможно, так как дальнейшее движение крепежных штифтов ограничено задней стенкой гнезда;
- при недостаточно точной оцентровке отключающей арматуры или устройства для сверления трубопровода, установленной на торце фитинга, закрывающая отверстие пробка может не сесть в посадочное место;
- при завершении работ в свободные места вмещающих гнезд устанавливают защитные крышки на резьбе, что не достаточно надежно при обеспечении безопасности при дальнейшей эксплуатации особенно газопровода в результате выхода из строя уплотнительных прокладок или коррозии с течением времени, может произойти утечка газа из резьбовых соединений штифтов и вмещающих гнезд. ГОСТ Р 55472-2013 п.п. 8.3.2., 8.3.3 запрещает применение таких соединений на подземном газопроводе.
Для устранения перечисленных недостатков предусмотрено следующее:
- для исключения опасности перекоса при засорении грязью и прекращения пропуска штифтов роль гнезда пробки в предлагаемой конструкции пробки выполняет радиальная упорная поверхность. При этом каждый из крепежных винтов имеет возможность захватить эту радиальную упорную поверхность;
- воздействие каждого крепежного винта на радиальную упорную поверхность обеспечивает плотность соединения пробки и фитинга через уплотнительное кольцо в целом, при необходимости имеется возможность протяжки болтов с разным усилием, так как коническое окончание крепежного винта ограничено только радиальной упорной поверхностью;
- для обеспечения гарантированной посадки пробки в посадочное место фитинга в конструкции пробки предлагаемой закрывающей системы предусмотрена направляющая поверхность, которая исключает подклинивания пробки при прохождении плеча фитинга и исправляет пространственное положение пробки этой поверхностью;
- для исключения протечек через закрывающую систему транспортируемой по трубопроводу среды в период эксплуатации предлагается устанавливать на фитинг закрывающей системы единую заглушку с помощью сварки вместо по меньшей мере трех защитных крышек, снабженных по меньшей мере одной резьбовой частью, выполненной с возможностью захвата внутренней резьбы вмещающих гнезд, головки которых снабжены по меньшей мере одним гнездом, в частности шестиугольным углублением, для размещения закручивающего и откручивающего инструмента.
Следовательно, задача настоящего изобретения решает упомянутые выше проблемы предшествующего уровня техники посредством разработки закрывающей системы для фитинга, в которой пробка может быть объединена с соответствующим фитингом без использования гнезда на пробке, что делает операцию затыкания фитинга более надежной и простой. Упомянутые выше и другие задачи и преимущества изобретения, как будет понятно из последующего описания, достигаются закрывающей системой, как описано в формуле изобретения.
Сущность работы настоящего изобретения показана посредством чертежей поэтапного производства работ, на которых:
Фиг. 1 представляет собой вид сбоку в разрезе закрывающей системы, взаимодействие элементов фитинга, пробки, крепежных болтов и других элементов и деталей при создании необходимой герметичности соединения пробки и фитинга согласно настоящему изобретению.
Фиг. 2 представляет собой вид сбоку в разрезе, работу запирающей системы при производстве работ по сверлению трубопровода согласно настоящему изобретению.
Фиг. 3 представляет собой вид сбоку в разрезе, работу запирающей системы при установке запирающей пробки после окончания работ по сверлению трубопровода или преграждения трубопроводов для транспортировки воды, газа или других текучих сред, находящихся под давлением согласно настоящему изобретению.
Фиг. 4 представляет собой вид сбоку в разрезе, работу запирающей системы при проверке герметичности соединений, выполненных после установки запирающей пробки, согласно настоящему изобретению.
Фиг. 5 представляет собой вид сбоку в разрезе, состояние запирающей системы после окончания всех работ согласно настоящему изобретению.
Перечень деталей и элементов с цифровым обозначением
1 Инвентарный болт
2 Уплотнительное кольцо
3 Удерживающий элемент
4 Фитинг
5 Пробка
6 Уплотнительное кольцо
7 Крепежный винт
7а Наружная резьба крепежного винта 7
7b Конический крепежный конец крепежного винта 7
7с Гнездо крепежного винта 7 для вставления инструмента
8 Заглушка
9 Опрессовочный узел
10 Предохранительный болт
11 Нижний торец фитинга
12 Верхний торец
13 Отверстие верхнего торца
14 Радиальная упорная поверхность
15 Направляющее отверстие
16 Плечо выступа
17 Направляющая коническая поверхность
18 Фреза
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ЗАКРЫВАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ТРУБОПРОВОДОВ, НАХОДЯЩИХСЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
Со ссылкой на чертежи можно заметить, что закрывающая система согласно настоящему изобретению содержит один фитинг 4, форма которого является цилиндрической с осью симметрии, обозначенной прямой линией S-S на фиг. 1, имеющий нижний торец 11, выполненный с возможностью быть присоединенным посредством сварки вокруг отверстия трубопровода, и верхний торец 12, оснащенный отверстием 13, форма которого является круглой, выполненный с возможностью размещения внутри него закрывающей пробки 5, в совмещенном положении с осью симметрии S-S, причем пробка 5 объединяется с фитингом 4 и, в частности, внутри отверстия 13 верхнего торца 12 фитинга 4 посредством восьми радиальных крепежных винтов 7, таким образом, имеющих ось симметрии Р-Р, перпендикулярную оси симметрии S-S фитинга 4 и пробки 5, каждый из которых выполнен с возможностью сцепления с находящейся на периметре пробки 5 радиальной упорной поверхности 14, проходя через одно соответствующее направляющее отверстие 15 радиального фитинга 4, также имеющее ось симметрии, совпадающую с осью симметрии Р-Р крепежных винтов 7, и проходя через верхнюю часть самого фитинга 4. Очевидно, если фитинг 4 должен быть объединен с криволинейной поверхностью трубопровода, то его нижний торец 11 будет, по существу, фасонным. Для того чтобы установить пробку 5 в отверстие 13 и в посадочное место фитинга 4 полностью, в частности, чтобы совместить находящиеся по периметру радиальной упорной поверхности 14 пробки 5 направляющие отверстия 15 фитинга 4 без отклонений их от оси Р-Р и обеспечить свободное вкручивание крепежных винтов 7, фитинг 4 оснащен внутри плечом выступа 16 в фитинге 4 для упора самой пробки 5 через уплотнительное кольцо 6. В конструкции пробки 5 предусмотрена направляющая поверхность 17, которая имеет коническую форму. Задача направляющей поверхности 17 заключается в исключении подклинивания пробки 5 при прохождении плеча 16 фитингом 4. Пробка 5 поверхностью 17 начинает опускаться от плеча 16 с зазором 3 мм в одну сторону, по окончании движения и упора в плечо 16 зазор составляет 0,5 мм. При неточной установке устройства по установке пробки 5 правильная посадка исправляется этой поверхностью.
Для того чтобы обеспечить более простое выравнивание между направляющим отверстием 15 и крепежным винтом 7 и сцепления с радиальной упорной поверхностью 14 пробки 5, последняя выполнена как одна находящаяся на периметре общая кромка в пробке 5: таким образом, соединение между крепежным винтом 7 через направляющее отверстие 15 и радиальной упорной поверхностью 14 может произойти, какой бы ни была угловая ориентация пробки 5 вокруг оси симметрии S-S, как только пробка 5 будет уперта в плечо 16. При этом каждый из крепежных винтов 7 выполнен с возможностью захвата радиальной упорной поверхностью 14. Крепежный винт 7 оснащен наружной резьбой 7а и коническим крепежным концом 7b, выступающим из направляющего отверстия 15 для сцепления с радиальной упорной поверхностью 14 пробки 5. Торец каждого крепежного винта 7, соответствующий направляющему отверстию 15, сообщающемуся с наружной стороной фитинга 4, оснащен гнездом 7с для вставления инструмента, предназначенного для завинчивания и отвинчивания крепежного винта 7, необходимого для объединения пробки 5 с фитингом 4, или, наоборот, в случае последующего удаления пробки 5. Верхний торец 12 фитинга 4 оснащен средством соединения с отключающей арматурой, через которую может быть установлено устройство затыкания трубопровода или устройство сверления трубопровода, такое соединительное средство содержит соединительный фланец. Поэтому размеры верхнего торца 12 фитинга 4 выполнены в соответствии с ГОСТ 12820-80 «Фланцы стальные плоские приварные. Конструкция и размеры» для соответствующего диаметра запорной арматуры. Фитинг 4 оснащен удерживающим элементом 3, с помощью которого происходит взаимодействие с устройством затыкания трубопровода или устройством сверления трубопровода.
Ниже в этом документе описаны этапы работы для установки пробки 5 во время операции преграждения трубопровода или устройством сверления трубопровода, находящегося под давлением.
На первом этапе фасонный фитинг приваривают к трубопроводу, затем из направляющих отверстий 15 удаляют крепежные винты 7, на их место в направляющие отверстия 15 вворачивают инвентарные болты 1. В результате прижатия плечами инвентарных болтов 1, уплотнительных колец 2 к впадинам направляющих отверстий 15 посредством инструмента получается необходимое уплотнение соединений направляющих отверстий 15 и инвентарных болтов 1, которые могут выдержать давление транспортируемой по трубопроводу среды во время сверления отверстия в действующем трубопроводе, транспортирующем находящуюся в нем среду под рабочим давлением или при опускания пробки 5 к отверстию посадочного места фитинга 4.
На верхнем торце 12 фасонного фитинга 4 устанавливается временная отключающая арматура, через которую возможно сверлить трубопровод, находящийся под давлением, посредством подходящего устройства для сверления труб.
На втором этапе на месте устройства для сверления труб собирается система преграждения текучей среды, и затем она работает на трубопроводе. Третий этап состоит из удаления преграждающей системы и подготовке к установке пробки 5.
Четвертый этап заключается в установке пробки 5 в отверстие 13 фитинга 4 и получении непроницаемого затыкания фасонного фитинга 4 пробкой 5. Посредством подходящего устройства для сверления труб с механическим или с гидравлическим приводом пробка 5 вставляется через временную запорную арматуру к отверстию посадочного места фитинга 4, где при воздействии на нее привода устройства путем взаимного сжатия уплотнительного кольца 6 и плеча выступа 16 фитинга 4 происходит затыкание трубопровода и полная герметизация соединения пробки 5 с фитингом 4. Теперь через спускной кран, присутствующий в устройстве для сверления труб, выпускают остаточное давление среды, после этого откручивают инвентарные болты 1 и закручивают вместо них крепежные винты 7 в направляющие отверстия 15.
После этого снимают усилие сжатия, создаваемое устройством для сверления труб. Через спускной кран этого устройства проверяют герметичность соединения пробки 5 и фитинга 4, уплотненного уплотнительным кольцом 6 с вкрученными крепежными винтами 7. В случае неполного уплотнения этого соединения с помощью инструмента производят протяжку крепежных винтов 7 в направляющих отверстиях 15. Конструкция крепежных винтов 7 и упорной поверхности 14 пробки 5 позволяет устранить возникшие перекосы соединения пробки 5 и фитинга 4.
Когда закручивание крепежных винтов 7 успешно завершено и через спускной кран устройства для сверления труб утечки давления транспортируемой среды из действующего трубопровода не происходит, это устройство, а также временную отключающую арматуру с верхнего торца 12 фитинга 4 снимают. На место снятой запорной арматуры на верхний торец 12 фитинга 4 в специальное углубление устанавливают постоянную заглушку 8. Заглушка 8 защищает от коррозии и механических повреждений, а также от непредвиденного разрушения уплотнительных элементов и разгерметизации установленной закрывающей системы. Так как заглушка 8 является постоянным элементом трубопровода и рассчитана на весь срок его дальнейшего существования, то заглушку 8 заваривают при помощи сварки. После этого производят проверку качества выполненного соединения. Для этого в специально предусмотренное отверстие в установленной заглушке 8 вкручивают опрессовочный узел 9, нагнетают воздух под определенным давлением, и через установленное время определяют по манометру качество выполненного соединения. После проверки качества соединений опрессовочный узел 9 снимают, на его место вворачивают предохранительный болт 10 и заваривают его.