УСТРОЙСТВО ГЕРМЕТИЗАЦИИ УКРЫТИЙ ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ ПРОХОЖДЕНИЯ КОММУНИКАЦИЙ

Полезная модель относится к области капитального строительства, к геотехническому сооружению, а именно к устройствам герметизации мест прохода коммуникаций в стенках укрытий от воздействия грунтовых вод, и может быть использовано на объектах транспорта газа.
Из исследованного уровня техники выявлены различные устройства, предназначенные для герметизации различных коммуникаций.
Известно устройство торцевого бесконтактного уплотнения, описанное в заявке на изобретение РФ № RU 95112054/06 «Торцевое бесконтактное уплотнение» авторов В.Б. Балякина, Д.К. Новикова, С.В. Фалаеева (МПК F16J 15/34, дата публикации заявки 27.06.1997). Устройство содержит бесконтактное уплотнение, состоящее из последовательно установленных в едином корпусе ограничителя расхода рабочего газа в виде лабиринта и двух ступеней уплотнения, каждая из которых содержит зафиксированное от проворота подвижное в осевом направлении уплотнительное кольцо с выступом, образованным ступенчатым изменением толщины кольца со стороны внутреннего диаметра, которое установлено герметично посредством вторичного резинового уплотнения в корпусе на упругих элементах и образует уплотнительную щель с упруго установленным на валу вращающимся кольцом, и устройство регулирования зазора, устройство регулирования зазора выполнено в виде уплотнительной кольцевой поверхности ступенчатой формы с углублением со стороны периферии на торцевой рабочей поверхности вращающегося кольца с ребрами, расположенными в зоне углубления ступенчатой поверхности от ступеньки до периферии кольца и выполненными меньшей высоты по сравнению со ступенькой, направленными в сторону полости высокого давления и наклоненными в направлении вращения вала, а также в виде кольцевых проточек на наружной цилиндрической поверхности вращающегося кольца, тонкостенного выступа на уплотнительном кольце с проточкой у его основания с обратной стороны кольца, установленного под вторичное резиновое уплотнение со стороны уплотнительного кольца и корпуса подвижного кольцевого элемента из полимера с повышенными антифрикционными свойствами и с разгрузкой по внутренней цилиндрической опорной поверхности элемента.
Недостатками известного устройства является сложность изготовления, невозможность применения устройства уплотнения на больших диаметрах подземных коммуникаций, сложность монтажа.
Известно устройство для уплотнения стержня клапана, описанное в заявке на изобретение РФ №2008133780/06 «Торцевое уплотнение стержня канала» автора Бирюкова П.Ф. (МПК F01L 3/08, дата публикации заявки 20.02.2010). Известное устройство содержит направляющую втулку с торцевой верхней плоской поверхностью, кольцевые элементы с плотно прилегающими плоскими поверхностями. С целью повышения надежности уплотнения стержня клапана в направляющей втулке, долговечности при радиальном, угловом и осевом движениях клапана, выполнено из поджимаемых уплотняемой средой, или с силовым замыканием с нажимной конической, или кольцевой с изгибами в осевом направлении, или тарельчатой пружиной сжатия, или специальной нажимной пружиной-фиксатором, поджимающей плотно прилегающие кольцевые элементы, размещенные один над другим. Нижний опорный кольцевой элемент, выполненный из цельного кольца круглого сечения, или из эластичного, или пластичного материала, плотно прилегающего к внутренней поверхности выемки (углубления) цельного пластинчатого кольца (шайбы) Г-образного сечения, со сферическим закруглением, соосной со сквозным круглым отверстием, с диаметром большим, чем диаметр стержня клапана, и верхней плоской плотно прилегающей поверхностью, или цельного кольца четырехугольного, или трапецеидального, или круглого сечения, или формы шарового сегмента, выполненного из эластичного или пластичного материала с внешним кольцом-оболочкой из твердого или упругого материала, прямоугольного, или полукруглого, или круглого сечения, с прямым или косым разрезом с зазором (замком), или внешним цельным кольцом с внутренней упругостью, круглого или прямоугольного сечения с радиальными изгибами, или двухвитковым кольцом, или витой цилиндрической сцепленной пружиной растяжения, установленной в канавку, выполненную на внешней радиальной или круглой цилиндрической поверхности, или выпукло-сферической поверхности, или со стальным каркасом - кольцом круглого или прямоугольного сечения, или выполненного из твердого материала с внутренней круглой прямой цилиндрической, или конической, или сферической поверхностью отверстия (фаской), выполненного с эксплуатационным радиальным зазором со стержнем клапана, обеспечивающим величину максимального бокового (углового и радиального) смещения при износе отверстия направляющей втулки, соосного с торцевой нижней конической, или вогнутой, или выпуклой сферической поверхностью выемки (углубления) формы шарового пояса, плотно прилегающей к (или кольцу круглого сечения, размещенному в канавке, выполненной на вогнутой или выпуклой сферической формы шарового пояса поверхности нижнего кольцевого элемента или направляющей втулки) торцевой выпуклой, или вогнутой сферической поверхности формы шарового пояса направляющей втулки, запрессованной в головку блока цилиндров, с верхней плоской поверхностью, плотно прилегающей к нижней торцевой плоской поверхности верхнего уплотнительного кольцевого элемента, выполненного из различных материалов, или одного эластичного, или пластичного, или твердого материала, с внутренней круглой цилиндрической поверхностью, плотно прилегающей к поверхности стержня клапана, выполненного из внешнего (нижнего) цельного кольцеобразного сечения, с радиальной круглой прямой цилиндрической, или конической, или сферической, или линейчатой поверхностью сквозного круглого отверстия, диаметр которого больше диаметра стержня клапана на разность величин линейного теплового расширения или более, или плотно прилегающего к стержню клапана - без зазора, или с минимальным зазором - при применении в других уплотнениях при температуре внешнего кольца, равной температуре стержня клапана, - между поверхностями отверстия и стержня клапана, штока, соосного с радиальной внутренней круглой конической поверхностью выемки (углубления), плотно прилегающей к радиальной внешней (торцевой) (боковой) конической поверхности внутреннего уплотнительного цельного кольца четырехугольного, или пятиугольного, или одностороннего, или двустороннего трапецеидального сечения из пластичного, или эластичного материала, со сквозным отверстием, с внутренней круглой прямой цилиндрической поверхностью, плотно прилегающей к поверхности стержня клапана, выполненного с торцевым (осевым) зазором между нижней торцевой плоской поверхностью и нижней торцевой плоской поверхностью внешнего кольца, или без осевого зазора, с верхней торцевой конической или плоской поверхностью, плотно прилегающей к нижней торцевой конической, или плоской поверхности нажимного цельного кольца трапецеидального, или прямоугольного сечения, с внутренним отверстием диаметром, большим диаметра стержня клапана, при тепловом линейном расширении или нажимного пластинчатого кольца трапецеидального, или прямоугольного сечения с прямым, или косым замком (разрезом) с зазором, или без зазора, плотно прилегающего круглой цилиндрической поверхностью или кромкой конической поверхности отверстия к круглой прямой цилиндрической поверхности стержня клапана, или выполненного с радиальным зазором в отверстии со стержнем клапана, или торцовое уплотнение стержня клапана выполнено без нажимного кольца.
Недостатком описанного устройства является сложность изготовления составных частей, невозможность применения устройства при герметизации подземных коммуникаций большого диаметра, низкая стойкость к воздействию химически агрессивной среды (кислые и щелочные грунты и др.).
Известно устройство для уплотнения запорного устройства, описанное в заявке на изобретение РФ №94030567 «Узел уплотнения запорного устройства» авторов Козленко Б.В., Дубоделова В.Е., Петина В.П. (МПК F16K 3/02, дата публикации заявки 27.05.1996). Устройство содержит уплотнительное кольцо, установленное в посадочном месте элемента запорного органа, в посадочном месте выполнены концентрические кольцевые конусные поверхности, например, в виде шипа или (и) паза, а в уплотнительном кольце выполнены ответные конусным поверхностям два кольцевых выступа, причем в уплотнительном кольце или элементе запорного органа выполнен дренажно-вентиляционный канал, снабженный заглушкой. Посадочное место с усеченным конусным шипом выполнено в прямоугольной канавке с углом при вершине конусного шипа, равным 10 градусов. Уплотнительное кольцо по толщине имеет припуск на окончательную механическую обработку и притирку в сборе с сопрягаемой деталью. Перед запрессовкой сопрягаемые поверхности посадочного места и уплотнительного кольца покрываются адгезивом, например, железным суриком, густо замешенным на натуральной олифе. Уплотнительное кольцо вставляется в посадочное место. С помощью приспособления для запрессовки (например, компактной оснастки, используемой при ремонте дейдвудных устройств судов) уплотнительное кольцо устанавливается в посадочное место. Для передачи нажимного усилия на уплотнительное кольцо изготавливается нажимная дисковая проставка с центральным отверстием для тянущей штанги приспособления. Проставка выполнена с наружным диаметром, превышающим наружный диаметр уплотнительного кольца.
Воздух и часть адгезива при запрессовке выходят из полости через дренажно-вентиляционный канал. Запрессовку ведут сначала с закрытой заглушкой, которую после снятия нагрузки и выдержки некоторое время открывают, убедившись в герметичности соединения по звуку выходящего из канала воздуха, уплотнительное кольцо окончательно запрессовывают и ставят заглушку.
Основным недостатком известного устройства является сложность изготовления и монтажа.
Известно устройство для уплотнения, описанное в заявке на изобретение РФ №94027483/06 «Торцевое уплотнение» авторов Кудрякова Б.А., Кузиной Н.А., Егоровой Е.Э., Арефьева Ю.П., Трифонова Н.П. (МПК F16J 15/34, дата публикации заявки 20.05.1996).
Известное устройство содержит неподвижное металлическое уплотнительное кольцо и вращающееся уплотнительное кольцо, взаимодействующие между собой и размещенные в корпусных деталях. Между корпусными деталями и уплотнительными кольцами расположены эластичные кольца круглого сечения, служащие нажимными элементами для уплотнительных колец. Поверхности корпусных деталей выполнены в виде усеченного конуса с основанием со стороны контакта уплотнительных колец. Поверхности уплотнительных колец, обращенные в сторону корпусных деталей, также выполнены конусными, аналогичными поверхностям корпусных деталей. Поверхности со стороны контакта уплотнительных колец переходят в кольцевые поверхности, перпендикулярные оси уплотнения, а с противоположной стороны снабжены буртиками, служащими для удерживания колец от спадания с них в состоянии перед сборкой узла уплотнения. На неподвижном кольце выполнена кольцевая рабочая поверхность, перпендикулярная оси уплотнения. Вращающееся уплотнительное кольцо выполнено эластичным, например, из резины, армировано жестким каркасом. Рабочая кромка уплотнительного кольца выполнена в виде кольцевого выступа, она контактирует с плоской рабочей поверхностью уплотнительного кольца. Каркас расположен внутри уплотнительного кольца, его форма копирует поверхности, а кольцевая часть каркаса, перпендикулярная оси уплотнения, расположена на уровне контакта уплотнительных колец, т.е. является жесткой опорой рабочей кромки.
Недостатком известного устройства является сложность изготовления, а также наличие мелких элементов, не защищенных от грязи и пыли при его работе в полевых условиях, что сказывается на надежности работы устройства.
Наиболее близким устройством к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков является устройство, описанное в изобретении РФ №RU 2311577 «Устройство для герметичного соединения подвижных относительно друг друга элементов в форме труб» авторов Потапова В.Ф., Богачева Г.Ю., Новикова И.В., Батова А.В. (МПК F16J 15/52). Известное техническое решение, описанное в прототипе, содержащее резинокордную оболочку, борта которой установлены каждый между соответствующими опорным и установочным кольцевыми элементами, причем опорные кольцевые элементы выполнены каждый с отверстиями для резьбовых элементов, служащих для закрепления опорного кольцевого элемента на соответствующем подвижном элементе, и оснащены каждый герметизирующим уплотнением, взаимодействующим в рабочем положении устройства с опорной площадкой соответствующего подвижного элемента, резинокордная оболочка, опорные и установочные кольцевые элементы выполнены таким образом, что образуют единый неразъемный узел, в котором смежные опорные и установочные кольцевые элементы соединены между собой с помощью сварки, причем борта резинокордной оболочки установлены каждый между опорным и установочным кольцевыми элементами с предварительным поджатием с заданным усилием.
Недостатками данного технического решения являются то, что устройство, описанное в прототипе, содержит резинокордную оболочку, подверженную воздействию агрессивной внешней среды (перепады температур, влажности и давления, химически активная почва и др.), оказывающей негативное воздействие на механические свойства резинокордной оболочки, при этом снижается надежность и долговечность эксплуатации всего устройства.
Технической задачей заявленного технического решения по устройству герметизации укрытий, предназначенных для прохождения коммуникаций, является герметизация мест прохода коммуникаций в стенках укрытий от воздействия грунтовых вод, паводковых вод, и др., обеспечение надежного закрепления гидроизоляционных материалов в местах прохождения трубопроводов, повышение стойкости эксплуатации устройства в сложных окружающих условиях.
Поставленная техническая задача в устройстве герметизации укрытий, предназначенных для прохождения коммуникаций, содержащем кольцевые элементы, выполненные таким образом, что образуют единый неразъемный узел, достигается тем, что два равных кольцевых элемента образуют единый неразъемный узел, а кольцевые элементы имеют в сечении Z-образную форму, с прямыми углами между плоскостями.
Анализ известных технических решений, проведенный по научно-технической и патентной документации, показал, что совокупность существенных признаков заявляемого технического решения неизвестна из уровня техники, следовательно, оно соответствует критериям патентоспособности.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами:
На фиг. 1 изображено устройство герметизации укрытий, предназначенных для прохождения коммуникаций (вид сверху и вид сбоку).
На фиг. 2 изображена схема установки устройства герметизации.
Устройство герметизации укрытий, предназначенных для прохождения коммуникаций, изображенное на фиг. 1, состоит из металлических элементов и содержит два равных кольцевых элемента, образующих при стыковке друг к другу плоскостями единый неразъемный узел, имеющий форму кольца. При этом в сечении неразъемный узел имеет Z-образную форму и состоит из двух вертикальных колец 1 (ширина элемента 1 составляет от 50 до 100 мм, толщина от 1 до 2,5 мм) и 3 (ширина элемента 3 составляет от 50-100 мм, толщина от 1 до 2,5 мм) и одного горизонтально расположенного кольца 2 (ширина элемента составляет 50-100 мм, толщина элемента составляет 1-2,5 мм). Единый неразъемный узел, образованный кольцами 1, 2, 3, служит в качестве кожуха - опалубки для крепления к инженерным коммуникациям и удерживанию в границах кольца 2 материала, способного расширяться при контакте с водой (например, жгут «Пенебар»). Единый неразъемный узел образован привариванием, по месту герметизации, двух равных кольцевых элементов, таким образом, что образуется единое устройство. Кольца 1, 2, 3 жестко закреплены между собой. Диаметр колец подбирается в зависимости от диаметра коммуникаций, герметизацию которых необходимо проводить в конкретном техническом сооружении (может варьироваться, например, от 50 мм до 1200 мм).
Ни фиг. 2 изображено крепление предлагаемого устройства герметизации укрытий, предназначенных для прохождения коммуникаций непосредственно на теле трубы 4 и стенке укрытия 5.
Рассмотрим работу устройства герметизации укрытий, предназначенных для прохождения коммуникаций, в действии:
При выполнении работ по герметизации укрытий, предназначенных для прохождения коммуникаций, например газовых труб различного диаметра (в укрытиях может располагаться высокоточное оборудование, например, расходомеры для измерения расхода газа, не терпящие намокания), к герметизирующему устройству предъявляется ряд требований, таких как надежность, дешевизна, стойкость к сложным атмосферным и окружающим условиям (колебания температуры, кислотные и щелочные почвы и т.п.). Вследствие разности температурных коэффициентов расширения материалов, из которых изготовлены коммуникации и укрытия, в которых проходят коммуникации, возникают трещины в месте прокладки коммуникаций в стенах укрытия. Через трещины в период паводков, в укрытия поступает вода (либо в результате сильных ливней, обильного таяния снега, подъема грунтовых вод и т.п.). Затопление укрытий ведет к нарушению эксплуатационного режима работы и эксплуатации как самих коммуникаций, так и измерительного оборудования, которое устанавливается на них. Имеющиеся устройства и способы герметизации дают временный эффект. Изготовление сложных гидротехнических сооружений требует больших материальных и физических ресурсов.
С целью герметизации мест прохода коммуникаций в стенках укрытий от воздействия грунтовых вод, паводковых вод и др., обеспечение надежного закрепления гидроизоляционных материалов в местах прохождения трубопроводов, повышение стойкости эксплуатации устройства в сложных окружающих условиях на коммуникации (например, трубу 4) с двух сторон надевают два равных кольцевых элемента, образующих при стыковке друг к другу плоскостями единый неразъемный узел, при этом диаметры кольцевых элементов выбираются такими, чтобы обеспечить минимальный зазор между элементом 3 и коммуникацией 5 в 10 мм (для покрытия термических деформаций). Кольцевые элементы располагают по обе стороны от цилиндрического тела коммуникаций 5 соосно. Далее их жестко сцепляют (например, используют сварку), таким образом, чтобы образовался единый неразъемный узел. Далее в образовавшееся пространство внутри герметизирующего устройства (между кольцами 1, 2 и 3) производят размещение по всему периметру материала, который при контакте с водой увеличивается в объеме, например, жгут «Пенебар», таким образом, материал находится в кожухе - опалубке между предлагаемым устройством, телом трубы 4 и стенкой коммуникаций 5. Далее производят крепление устройства при помощи кольцевого элемента к стенке 5.
В результате поступления воды через трещины (отверстия) в стенках укрытий, Z-образная форма устройства удерживает уплотнительный материал, находящийся между элементами устройства 1,2,3, телом трубы 4 и стенкой укрытия 5, тем самым обеспечивается герметизация. Выполнение устройства в виде двух равных кольцевых элементов, образующих единый неразъемный узел, обеспечивает доступность и простоту монтажа устройства на любые диаметры коммуникаций, облегчает транспортировку. Выполнение кольцевых элементов в сечении Z-образной формы с прямыми углами обеспечивает равномерность распределения герметизирующего материала, увеличивающегося в объеме при намокании по всему периметру устройства, а как следствие, обеспечивается надежность закрепления гидроизоляционных материалов в местах прохождения трубопроводов. Выполнение единым элементом устройства из металла повышает стойкость устройства к сложным окружающим условиям эксплуатации. При этом явным преимуществом является простота изготовления и монтажа устройства.