УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕРМЕТИЗАЦИИ ТРУБОПРОВОДОВ
DEVICE FOR SEALING PIPELINES

Изобретение относится к конструкции заглушающего устройства, предназначенного для герметизации трубопроводов различного назначения: канализационных, водопроводных, нефтегазовых, для агрессивных жидкостей и газов в случае их засорения, аварии, разрыва для последующего ремонта с целью предотвращения утечек и разлива, и может быть использовано в жилищно-коммунальной службе, в нефтегазовой и нефтеперерабатывающей промышленности, а также на магистральных трубопроводах различного назначения.
Известно устройство для перекрытия и прочистки канализационных и водопроводных труб и способ его использования, содержащее оболочку, жестко закрепленный патрубок, соединенный с источником рабочего тела, имеющий запорно-перепускной клапан, прикрепленный к одному концу трубы и арматуру (патент РФ 2144853, опубл. 07.01.2000 г.).
Недостатками известного устройства являются большой вес из-за применения металлоконструкций, создающих неудобства в работе, и сложность технологии изготовления.
Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является устройство для герметизации и прочистки трубопроводов содержащее гибкую эластичную оболочку, имеющую, цилиндрическую и торцевые части из резинокордного материала, со штуцером и закрепленным в торцевых частях патрубком, для прохода рабочего тела; патрубок выполнен в виде армированного металлической пружиной гибкого гофрированного рукава (сердечника), скрученного относительно продольной оси на угол 5-180o, при этом концы гибкого гофрированного рукава привулканизованы, а концы металлической пружины прикреплены к фланцам, жестко закрепленным в центре торцевых частей оболочки (патент РФ № 2213636, опубл. 10.10.2003 г.).
Недостатками известного устройства являются возможность деформации и      повреждения внутреннего патрубка и отсутствие герметизирующего слоя и слоев силового каркаса под проволокой в сердечнике, в результате в процессе эксплуатации металлическая пружина подвергается износу и коррозии при контакте с перекачиваемой средой.
Техническим результатом заявляемого изобретения является устранение указанных недостатков, повышение прочности и эксплуатационной надежности устройства, упрощение технологии изготовления и облегчение конструкции для улучшения удобства эксплуатации.
Для достижения  технического результата в устройстве для герметизации трубопроводов, включающем гибкую  оболочку из резинокордного композита, состоящую из цилиндрической и сопряженных с ней двух торцевых частей, к одной из которых прикреплен штуцер для подачи сжатого газа, и расположенный внутри оболочки сердечник, армированный навитой спиральной пружиной, продольная ось которого совпадает с продольной осью цилиндрической части оболочки, жестко прикрепленный концами с помощью патрубков к противоположных торцевым частям оболочки, силовой каркас цилиндрической части оболочки включает не менее двух слоев обрезиненной кордной ткани, а сердечник выполнен из резинокордного композита, включающего силовой каркас, при этом угол между линией навивки витков пружины сердечника и линией укладки нитей корда, по меньшей мере одного слоя обрезиненной кордной ткани цилиндрической части оболочки, проецируемых на продольную ось оболочки составляет 900-1000.
Силовой каркас сердечника может располагаться над пружиной или под пружиной.
Сердечник может быть снабжен герметизирующим износостойким слоем, расположенным на внутренней его поверхности.
Сердечник может быть выполнен съёмным.
Сущность изобретения поясняется чертежами:
на фиг.1 – общий вид устройства для герметизации трубопроводов;
на фиг.2 – расположение нитей корда силового каркаса цилиндрической части оболочки и витков спиральной пружины;
на фиг.3 – рабочее положение устройства в прочищаемом трубопроводе, показанное пунктиром, а исходное - сплошной линией.
Устройство для герметизации трубопроводов включает гибкую оболочку из резинокордного материала, состоящую из цилиндрической части 1 и сопряженных с ней двух торцевых частей 2. Силовой каркас 3 цилиндрической части оболочки  изготовлен не менее чем из двух слоев обрезиненной кордной ткани.
Для раздувания оболочки к одной из торцевых частей оболочки прикреплен штуцер 4 для подачи сжатого газа под давлением.
Внутри оболочки расположен сердечник 5, армированный навитой спиральной пружиной 6, которая может быть изготовлена из специальной пружинной стали или стальной проволоки.  Продольная ось сердечника совпадает с продольной осью цилиндрической части оболочки. Концы сердечника, жестко присоединены посредством патрубков 7 к противоположным торцевым частям 2 оболочки.  Сердечник изготовлен из резинокордного композита, включающего силовой каркас 8. Силовой каркас сердечника может располагаться как над проволокой 9 навитой спиральной пружины, так и под проволокой, что позволяет защищать его от избыточного давления или вакуума, который возникает внутри сердечника при эксплуатации. Сердечник может быть выполнен с герметизирующим износостойким слоем 10, расположенным на внутренней его поверхности.
При действии внутреннего давления, при установке в перекрываемый трубопровод, оболочка находится в условиях сложного напряженно-деформируемого состояния, при котором цилиндрическая часть оболочки испытывает растяжение, сердечник – сжатие и изгиб, а торцевые части оболочки, которые сопряжены с цилиндрической ее частью и с сердечником – изгиб.
Угол α между линией укладки нитей корда (М) обрезиненной кордной ткани, по меньшей мере в одном слое цилиндрической части оболочки и линией наклона витков пружины сердечника (N) составляет 900-1000  (фиг.2), что позволяет значительно снизить усилия осевого сжатия и изгиба сердечника при накачивании оболочки и схождении ее торцевых частей, обеспечивает функциональную надежность устройства, предотвращает его разрушение и преждевременный износ.
Проведенные исследования устройства, изготовленного с учетом угла между линией наклона нитей корда обрезиненной кордной ткани в слоях цилиндрической части оболочки и линией наклона витков пружины сердечника показали, что при изменении угла α меньше 90°, уменьшается шаг между витками пружины сердечника, увеличивается жесткость сердечника и необходимы значительные усилия для изгиба сердечника при накачивании оболочки. При изменении угла α больше 1000, увеличивается шаг между витками пружины сердечника, уменьшается осевая и кольцевая прочность и при изгибе пружина сердечника деформируется.
Сердечник выполняется съемным, изготавливается как отдельные элемент и устанавливается при окончательной сборке, что позволяет ремонтировать его (произвести ремонт заглушающего устройства) в случае неисправности или при необходимости установки в него сердечника другой конструкции.
Работает устройство для герметизации трубопроводов следующим образом.
Оболочка устанавливается в трубопровод 11 и через штуцер 4 (фиг.3) в полость оболочки подается сжатый воздух или жидкость под давлением для раздувания оболочки. Две торцевые части 2 начинают сходиться до тех пор, пока цилиндрическая часть 1 не перекроет и не загерметизирует трубопровод. Одновременно, при схождении торцевых частей 2, сердечник 5 изгибается и занимает компактное положение в полости оболочки.
Использование устройства позволит быстро и эффективно устранять места засорения, ликвидировать аварии и производить ремонт трубопроводов.