СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТРУБОПРОВОДА, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТАМПОНИРОВАНИЯ И ПОКРЫТИЯ ТРУБОПРОВОДА, СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОЧИСТКИ
METHOD TO RESTORE PIPELINE, DEVICE FOR PLUGGING AND COATING OF PIPELINE, METHOD AND DEVICE FOR ITS CLEANING

Изобретение относится к строительству и используется при сооружении и ремонте трубопроводов.
Известен способ очистки трубопроводов от отложений, заключающийся в том, что по трубопроводу напором жидкости перемещают трубоочистное устройство, при этом жидкость пропускают через очистное устройство в виде струй, которыми удаляют отложения с внутренней поверхности трубы, например, международная заявка WO 86/02293, В08В 9/04, C23F 11/00 от 24.04.1986 г.
Недостатком этого способа является то, что он неэффективно очищает трубопроводы с отложениями, твердость которых превышает 2 единицы по шкале Мооса.
Наиболее близким прототипом является способ очистки, в котором потоком жидкости по трубопроводу перемещают трубоочистной механизм с манжетами, на периферии которых формируют струи жидкости, удаляющие отложения со стенки трубы, патент РФ, RU 2184902, F16L 58/04 от 31.08.2000 г.
Известны устройства для осуществления этого способа, например, а.с. СССР В08В 9/047, 995910, 1983, а.с. СССР В08В 9/04, №1744844, 1988, а.с. СССР В08В 9/04, №1688503, 1989 г.
Недостатком этих устройств является то, что они не очень эффективно очищают трубопровод от отложений, твердость которых превышает 2 единицы по шкале Мооса.
Наиболее близким прототипом является устройство по патенту RU 2184902, F16L 58/04 от 31.08.2000 г.
Известен способ покрытия внутренней поверхности трубопровода, когда по трубопроводу перемещают покрывающий состав и им покрывают поверхность трубопровода, например, а.с. СССР №1041179, B22F 7/04, 1981 или WO 86/02425 A1, 24.04.1986 г.
Недостатком этого способа является то, что они хорошо работают с адгезивами, обладающими хорошей текучестью. При использовании этого способа на цементопесчаных смесях происходит их расслоение.
Известны устройства для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода, состоящие из системы подачи текучего агента, механизма нанесения покрытия, например, патент ЕПВ №0082212, F16L 55/16, 1981 г., а.с. №730379, В05С 7/08, 1980 г., патент RU 20157465, В05С 7/08, 1992 г., а.с. СССР №1512682, В05С 1/08, 1989 г., №1445810, В05С 1/08, 1988 г.
Недостатком этих устройств является то, что они не очень эффективны при нанесении цементопесчаной смеси.
Самым близким прототипом способа покрытия и устройства для его осуществления является патент RU 2358186 С2, МПК F16L 58/04, 2006.
Способ включает: нанесение покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода, когда вводят в трубопровод с противоположных его концов эластичную опалубку в виде двух рукавов, концы которых отогнуты и закреплены по периметру трубопровода, опалубку раздувают подачей текучего агента с образованием полости между рукавами, последнюю заполняют покрывающим составом, а сплошное покрытие наносят путем перекатывания по трубопроводу рукавов, между которыми перемещают по трубопроводу покрывающий состав, причем диаметр одного рукава равен внутреннему диаметру трубопровода, а другого - внутреннему диаметру трубопровода с нанесенным покрытием, увеличивается скорость образования покрытия и длину покрываемого участка, а также толщину нанесенного покрытия.
Устройство для тампонирования и покрытия трубопровода, включающее камеры с установленными в них приводными реверсивными барабанами, установленными на концах трубопровода, при этом рукава образуют отогнутыми участками полости, которые сообщены с системой подачи текучего агента, при этом в одной из камер рукав выполнен из отдельных рукавов, соединенных между собой, причем диаметр рукава (рукавов) меньше внутреннего диаметра покрываемого трубопровода, увеличивается скорость образования покрытия и длина покрываемого участка, а также толщина нанесенного покрытия.
Недостатками этих способов и устройств является то, что при больших диаметрах (более 800 мм) и длине восстанавливаемого участка более 500 м камеры запуска и приема рукавов становятся огромными. Это требует специальной техники для их перевозки и установки.
Вторым существенным недостатком является значительный расход текучего агента.
Другими недостатками являются: большая продолжительность работ; необходимость образования котлованов значительных размеров; большая стоимость оборудования; лишний расход покрывающего материала; трудность выполнения работ в городских условиях.
Задачей изобретения является увеличение скорости нанесения покрытия и толщины нанесенного покрытия. Поставленная задача достигается совокупностью применяемых изобретений.
Способ покрытия трубопровода включает перемещение покрывающего состава по трубопроводу в полости, образованной двумя рукавами, и нанесение этого состава на внутреннюю поверхность трубопровода, при этом рукава предварительно размещают в восстанавливаемом трубопроводе и образуют полости отогнутыми участками рукавов, после чего рукава раздувают до стенок трубопровода, в полость трубопровода между рукавами закачивают покрывающий состав, затем рукава и покрывающий состав перемещают по трубопроводу, при этом рукав на следующий участок трубопровода перемещают путем выворачивания его с предыдущего участка трубопровода.
Возможны частные случаи выполнения способа, в которых: рукава перемещают в трубопроводе в обе стороны; рукава перемещают в трубопроводе торами; покрывающий состав перемещают между тором и рукавом.
Способ очистки трубопровода заключается в перемещении путем перекатывания рукава, путем подачи газа в полость, образованную отогнутым участком рукава, при этом газ из этой полости периодически выпускают в трубопровод, в который дополнительно подают воду, при этом, отпуская трос, рукав потоком воды перемещают на новый участок очистки.
Устройство для покрытия трубопровода содержит два рукава, уложенные в трубопроводе и образующие полости отогнутыми концами рукавов, сообщенные с системами подачи текучего агента, а также систему подачи покрывающего состава, сообщенную с полостью, образованной рукавами, при этом в одном рукаве уложена гибкая связь, конец рукава отогнут и соединен с гибкой связью, второй конец гибкой связи соединен с тяговым механизмом, устройство снабжено патрубком, полость которого сообщена с системой подачи покрывающего состава, а конец рукава закреплен по периметру патрубка, при этом устройство снабжено тором, который гибкой связью соединен с тяговым механизмом.
Перемещение рукава на следующий участок трубопровода путем его выворачивания с предыдущего участка трубопровода увеличивает скорость выполнения работ и снижает расходы на их проведение. Перемещение рукавов в обе стороны трубопровода ускоряет выполнение работ. Перемещение рукавов в трубопроводе торами увеличивает скорость выполнения работ. Перемещение покрывающего состава в трубопроводе межу тором и рукавом также повышает скорость выполнения работ.
Способ очистки трубопровода путем перемещения рукава перекатыванием и подачи газа в полость, образованную отогнутым участком рукава, газ периодически выпускают из этой полости в трубопровод, в который дополнительно подают жидкость (воду), перемещение рукава на новый участок увеличивает скорость очистки. Периодическое увеличение объема полости рукава во время перемещения увеличивает скорость очистки. Выполнение устройства для покрытия из двух рукавов, уложенных в трубопроводе, образующих полости отогнутыми концами рукавов, которые в трубопроводе образуют полость, сообщенную с системой подачи покрывающего состава, размещение в одном из рукавов гибкой связи и соединение конца отогнутого участка рукава с гибкой связью и соединение второго конца гибкой связи с тяговым механизмом и снабжение устройства патрубком, который сообщен с системой подачи покрывающего состава, и закрепление конца рукава по периметру этого патрубка, при этом устройство дополнительно снабжено тором, который соединен гибкой связью с тяговым механизмом, упрощает технологию выполнения работ и увеличивает скорость их выполнения.
На представленных чертежах изображено: на фиг.1 - рукав с гибкой связью; на фиг.2 - рукав с уложенной в него гибкой связью; на фиг.3 - устройство для укладки рукава в трубопровод, перемещающий в обе стороны; на фиг.4 - устройство для укладки рукава в трубопровод, скрепленной с одной гибкой связью; на фиг.5 - устройство для укладки рукавов в обе стороны трубопровода; на фиг.6 - схема восстановления трубопровода; на фиг.7 - схема восстановления трубопровода с тором; на фиг.8 - схема восстановленного участка трубопровода; на фиг.9 - схема подготовки покрытия последующего восстановления трубопровода; на фиг.10 - схема восстановления трубопровода; на фиг.11 - устройство для очистки трубопровода; на фиг.12, 13, 14 - схема очистки трубопроводов.
Устройство, изображенное на фиг.1, выполнено из рукава 1, уложенного в виде ленты. Один его конец хомутом 2 соединен с гибкой связью 3 (тросом, лентой).
Устройство, изображенное на фиг.2, выполнено из рукава 1 с уложенным в него тросом 3 (гибкой связью). Отогнутый внутрь конец рукава 1, например хомутом 4, соединен с тросом 3.
Устройство, изображенное на фиг.3, выполнено из тора 5, охваченного одной или двумя бесконечными лентами 6, охватывающие ролики 7, установленные с возможностью вращения в кронштейне 8, в котором установлен элемент крепления 9 троса 3. Этот механизм (тяговый механизм) 10 предназначен для перемещения в обе стороны.
Устройство, изображенное на фиг.4, выполнено из тора 5, охваченного одной или двумя бесконечными лентами 6, охватывающими ролики 7, установленные с возможностью вращения в кронштейне 8, в котором установлен элемент крепления 9 троса 3. Этот механизм (тяговый механизм) 11 предназначен для втягивания рукава 1 в трубопровод 12 одним тросом 3. Top 5 заполнен текучим агентом 13 (жидкость, газ, порошок).
Устройство, изображенное на фиг.5, выполнено из контейнера 14 с механизмами 15 натяжения, установленными в стаканах 16. В контейнере 14 шлангами 17 уложены два рукава 1, которые проходят через ролики 7 и тросами 3 соединены с механизмами 11. Рукава 1 проходят через уплотнение 18. Труба 19 (колодец) сообщена с трубопроводом 12. Труба 20 соединена с контейнером 14. На трубе 20 установлен тор 21, взаимодействующий с трубой 19. Top 22 установлен в трубе 20 на рукавах 1 и герметизирует полость 23. Система подачи текучего агента 24 (компрессор) сообщена с полостью 23.
Устройство, изображенное на фиг.6, выполнено из механизмов (тяговых механизмов) 25, 26, 27, установленных над колодцами (трубами) 28. Механизм 25 имеет лебедку, перемещающую трос 3, который размещен в трубе 29. Механизм 27 содержит трубу 30 с отверстиями 31. Труба 30 сообщена с системой подачи покрывающего состава - далее состава (на чертеже не показано). Механизм 26 содержит трубу 32. Трубы 30, 32 соединены с патрубками 33, на которых хомутами 34 закреплены концы рукавов 1. На внутренней поверхности трубопровода 12 нанесено покрытие 35. Участки трубопровода 12 заглушены торами 36. В колодцах 28 установлены торы 37, через которые проходят трубы 29, 30, 32.
Устройство, изображенное на фиг.7, выполнено из камер 38, 39, которые с торами 37 установлены в колодцах 28. Камера 38 сообщена с системой подачи текучего агента 13 (компрессор). При этом в ней установлен приводной реверсивный барабан 40 на валу 41. На барабане 40 намотана гибкая связь 3 (трос), соединенный с механизмом 11. Камеры 38, 39 имеют кронштейн 42, на котором закреплены ролики 43, 44. Ролик 43 установлен на кронштейне 45. Трос 3 может быть соединен с элементом крепления 9. Труба 30 с отверстиями 31 соединена с системой подачи состава (на чертеже не показано). Вал 41 шлангом 46 соединен с патрубком 47, в котором по его периметру закреплен конец 48 отогнутого рукава 1. Патрубок 47 установлен в лотке 49.
Устройство, изображенное на фиг.8, представляет схему восстановленного трубопровода 12 (участка). После отсоединения концов 48 рукава 1 их расправляют. Покрытие 35 нанесено на трубопровод 12.
Устройство, изображенное на фиг.9, представляет подготовку рукава 1 для покрытия очередного участка трубопровода 12. Для этого правый конец 48 рукава 1 отсоединяют от покрытия 35, например, подачей воздуха в правый колодец 28. При этом рукав 1 складывается в ленту. Правый конец 48 рукава 1 соединяют с тросом 3, а левый конец 48 рукава 1 закрепляют хомутом 34 по периметру патрубка 33. Через трубу 46 в патрубок 33 подают состав.
Устройство, изображенное на фиг.10, выполнено из механизмов 25, 26, 27, установленных над колодцами 28. В колодцах 28 установлены торы 37, через которые проходят трубы 29, 30, 32, 51. Через трубопровод 12 и колодцы 28 проложен трос 3, соединенный с механизмом 11 и барабаном 40. Концевые трубопроводы 12 заглушены торами 36.
Устройство, изображенное на фиг.11, выполнено из камер 52, 53, которые с торами 37 установлены в колодцах 28. В камерах 52, 53 установлены приводные реверсивные барабаны 40, на которых намотан трос 3 или шланг 46. Камера 52 сообщена с насосом 54. Камера 53 сообщена с компрессором 55. Конец 48 рукава 1 закреплен по периметру патрубка 33 хомутом 34. Конец 57 рукава 1 стропами 56 соединен с тросом 3. Рукав 1 в сложенном состоянии расположен в полости 58 трубопровода 12. Перед рукавом 1 в полости 59 трубопровода 12 имеются отложения 60.
На фиг.12, 13, 14 представлена схема работы устройства, изображенного на фиг.11.
На фиг.12 представлен рукав 1, перемещающийся по трубопроводу 12 по полости 59 за счет подачи сжатого воздуха компрессором 55 в полость 61, образованную отогнутым участком рукава 1.
На фиг.13 показан открытый конец рукава 1.
На фиг.14 показан рукав 1 после выпуска из него воздуха.
Устройство, изображенное на фиг.1, работает следующим образом. Рукав 1, сложенный в ленту хомутом 2, соединяют с тросом 3.
Устройство, изображенное на фиг.2, работает следующим образом. Трос 3 укладывают в рукав 1 и его конец выворачивают вовнутрь и хомутом 4 скрепляют с тросом.
Устройства, изображенные на фиг.3, 4, работают следующим образом. Механизмы 10 и 11 устанавливают в трубопровод 12. К элементу 9 крепят, например, трос 3 с рукавом, которые изображены на фиг.1. Подавая в трубопровод 12 сжатый воздух компрессором 55, перемещают по трубопроводу 12 механизм 10, который втягивает в трубопровод 12 трос 3 с рукавом 1.
Устройство, изображенное на фиг.5, работает следующим образом. Укладывают два рукава 1 с тросом 3 на контейнер 14 шлагами 17. Рукава 1 соединяют тросами 3 с механизмами 11, которые устанавливают в трубопроводах 12. Трубу 19 герметизируют тором 21. Затем подают системой 24 сжатый воздух. Механизмы 11 перемещаются по трубопроводам 12 в разные стороны. После того как рукава 1 будут полностью втянуты в трубопровод, систему 24 отключают.
Устройство, изображенное на фиг.6, работает следующим образом. Системой подачи покрывающего состава механизма 27 подают состав по трубе 30, который через отверстия 31 поступает между рукавами 1. Левый рукав 1 начинают втягивать в трубопровод тросом 3, механизмом 25. Состав перемещается вслед за левым рукавом 1. После того как в трубопровод будет подана заданная порция состава, по трубе 29 подают сжатый воздух, который перемещает правый рукав 1. Оба рукава синхронно вместе с составом перемещаются по трубопроводу 12. Состав покрывает внутреннюю поверхность левого трубопровода 12. На свеженанесенное покрытие накатывается правый рукав 1. После того как левый рукав 1 полностью будет выведен из трубопровода 12, в правый рукав 1 нагнетают сжатый воздух до необходимого давления и рукав 1 выдерживают под давлением до затвердевания состава.
Устройство, изображенное на фиг.7, работает следующим образом. Через шланг 46 в патрубок 47 подают состав. Тросом 3 начинают выводить из трубопровода 12 механизм 11. Состав, перемещаясь за механизмом 11, заполняет полость трубопровода 12. После того как вся порция состава будет подана в трубопровод 12, начинают перемещать рукав 1, подавая в него сжатый воздух компрессором. Рукав 1, перемещаясь по трубопроводу 12, наносит слой покрытия на внутреннюю поверхность 12 и, накатываясь на свеженанесенное покрытие, закрывает его. После того как рукав 1 покроет весь участок трубопровода 12, в нем создают заданное давление сжатого воздуха и выдерживают трубопровод 12 под давлением до затвердевания состава.
Устройство, изображенное на фиг.8, работает следующим образом. Тросом 3 механизм перемещают по трубопроводу 12 на последующий участок трубопровода 12 (на чертеже не показан). Концы рукава 1 отсоединяют от патрубков 47.
Устройство, изображенное на фиг.9, работает следующим образом. По шлангу 46 в патрубок 33 подают порцию состава. При подаче состава по трубопроводу 12 перемещают механизм 11. После подачи всей порции состава сжатый воздух подают системой 13. Рукав 1 синхронно с механизмом 11 и составом перемещают по трубопроводу 12. После выворачивания рукава 1 на всю длину его оставляют под давлением до затвердевания состава, а механизм 11 перемещают на следующий участок трубопровода 12.
Устройство, изображенное на фиг.10, работает следующим образом. Как было описано выше, последовательно покрывают все участки трубопровода 12. После покрытия всех участков трубопровода 12 демонтируют все механизмы и заглушки, и трубопровод запускают в работу.
Устройство, изображенное на фиг.11, 12, 13, 14, работает следующим образом. В полость 48 подают под давлением газ (воздух), а в полость 59 подают жидкость (воду). Барабан 40 камеры 53 вращают и разматывают трос 3. Рукав 1 перемещается по трубопроводу 12 и перед собой толкает воду, которая размывает отложения. Размытые отложения вместе с водой выносятся из трубопровода 12. Это положение изображено на фиг.12.
На фиг.13 показано открытие конца рукава 1. Это происходит тогда, когда рукав 1 полностью вывернется наизнанку. Воздух, находящийся в полости 61, вырывается в полость 59 и разгоняет воду, которая смывает более твердые отложения.
На фиг.14 показано положение рукава 1, при котором происходит разрушение очень твердых отложений. После выхода воздуха из полости 61 вода сжимает рукав 1, его объем уменьшается, и трубопровод 12 под рукавом 1 заполняется водой. Затем конец рукава 1 закрывают путем подтягивания его тросом 3. После этого в полость 61 рукава 1 подают большой объем воздуха. Рукав 1 увеличивается в диаметре и выдавливает воду из-под рукава 1. Вода приобретает еще большую скорость и перемешивается с мельчайшими частицами отложений, которые ускоряются. При определенных параметрах объема воздуха и его давления возникает кавитация, которая разрушает очень твердые отложения. Открывая и закрывая конец рукава 1, добиваются большого ускорения потока воды и значительного гидроудара, способствующего разрушению отложений. Гидроудары колеблют трубопровод и отложения с разными амплитудами и частотами, что способствует значительному разрушению отложений и отрыву отложений от стенки трубопровода. После очистки трубопровода от отложений рукав удаляют из трубопровода 12. Отпуская трос 3, рукав 1 потоком воды перемещается на новый участок очистки.
Пример
Очищали от отложений трубопровод 12 напорной канализации ⌀800 мм и длиной 2000 м. Давление стока составляло 0,8 МПа. Для осуществления способа изготовили рукав из полипропилена толщиной 2 мм. Диаметр рукава ⌀800 мм, а длина 200 м. Длина троса 2000 м.
В полость 61 периодически закачивали воздух под давлением 0,9 МПа, через каждые 10 минут выпускали его из рукава.
Потоком воды рукав 1 перемещался по трубопроводу со скоростью 0,5 м/с. После того как рукав 1 переместился до конца трубопровода 12, его удалили из трубопровода. Рукав отсоединили от троса 3 и трос 3 извлекли из трубопровода, намотав его на барабан.
При обследовании телеглазом очищенной поверхности трубопровода выявили, что поверхность трубопровода очищена хорошо.
Пример
Восстанавливали трубопровод ⌀800 мм и длиной 2000 м напорной канализации (труба стальная).
Покрытие осуществляли фибробетоном с базальтовой фиброй. Раствор - цементопесчаная смесь.
Покрытие осуществляли рукавом и тором ⌀800 мм. В рукаве было выполнено уменьшение диаметра до 790 мм через каждые 30 м. Ширина кольца была равна 100 мм. Первоначально на поверхность трубопровода были нанесены кольца из фибробетона. После было образовано сплошное покрытие толщиной 5 мм путем перекатывания через кольца рукава ⌀790 мм и тора ⌀790 мм и пробки из фибробетона, как описано в патенте RU 2358186, и согласно фиг.10. Такой рукав образует покрытие толщиной 0,5-1 мм. Если нужна большая толщина, то покрытие наносят за два-три приема.
Использование изобретения позволяет значительно повысить скорость выполнения работ и упростить технологию.