СПОСОБ ГЕРМЕТИЗАЦИИ РАЗЪЕМНОГО КЕССОНА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ РЕМОНТНЫХ РАБОТ НА ПОДВОДНОМ ТРУБОПРОВОДЕ (ВАРИАНТЫ) И УЗЕЛ ГЕРМЕТИЗАЦИИ СТЕНОК КЕССОНА И ТРУБОПРОВОДА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2006 года по МПК F16L1/00 

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к обслуживанию магистральных трубопроводов, и может быть использовано при ремонте подводных трубопроводов, а также трубопроводов, уложенных в слабых, переувлажненных грунтах, болотах и сыпучих песках.

Известен способ герметизации рабочей камеры при выполнении ремонтных и монтажных работ на подводных трубопроводах (Авторское свидетельство №189650, МПК F 06 L, опубл. 30.11.1966, бюл.№24), выбранный за прототип, включающий уплотнение разъемных частей камеры путем сжатия уплотнительных элементов, расположенных между фланцами, болтовым соединением, герметизацию мест стыка разъемов для трубы, выполненных в торцевых стенках кессона, и трубопровода посредством полусальников с выточками в виде ласточкина гнезда, в которые с помощью водолаза заводится техстропный ремень, при этом дополнительно места стыка уплотняют посредством набивки полусальников сальниками, которые прижимают грандбуксами.

Узел герметизации стенок рабочей камеры и трубопровода наиболее близкого аналога включает сопрягаемые между собой полусальники с выточками в виде ласточкина гнезда, зафиксированные в разъемах для трубы, уплотнительные элементы в виде техстропного ремня, дополнительные уплотнительные элементы в виде сальников с прижимными грандбуксами.

Известный способ и узел герметизации являются недостаточно эффективными и трудоемкими. При наличии скорости водного потока до 1,5 м/с (тем более в условиях зимы) проводить водолазам набивку полусальников сальниками сложно, поэтому трудно обеспечить абсолютную водонепроницаемость между стенкой рабочей камеры и трубой.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является облегчение труда водолаза, снижение трудоемкости, упрощение способа герметизации разъемного кессона и повышение надежности узла герметизации стенки кессона и трубопровода.

В этом состоит технический результат.

Способ и устройство представлены в двух вариантах.

По первому варианту технический результат достигается тем, что узел герметизации стенок кессона и подводного трубопровода, включающий сопрягаемые между собой тонкостенные полукольца, зафиксированные в разъемах для трубы и уплотнительные элементы, по изобретению полукольца расположены, предпочтительно, симметрично торцевой стенке кессона, снабжены на сопрягаемых кромках направляющими и имеют, по крайней мере, два внутренних паза, образующих при сопряжении полуколец кольцевые канавки, уплотнительные элементы, готовые или специально выполненные, уложены в пазы и взаимодействуют выступающей своей частью с трубопроводом, кроме того, уплотнительные элементы расположены с внутренней и внешней сторон торцевых стенок кессона или переходных колец и образуют внутреннее и внешнее кольцевое уплотнение под воздействием сил упругой деформации при обжатии разъемных частей кессона.

Направляющие выполнены треугольными, или прямоугольными, или трапециевидными, или имеют другую форму.

Пазы имеют С-образную, трапециевидную или П-образную форму.

Уплотнительные элементы выполнены из круглой пористой резины или специально изготовлены по профилю паза.

В частном случае уплотнительные элементы зафиксированы в пазах с помощью клея и/или гибких непрочных креплений, например проволоки.

Технический результат способа достигается тем, что способ герметизации разъемного кессона при проведении ремонтных работ на трубопроводе, включающий уплотнение разъемных частей кессона путем сжатия уплотнительных элементов в процессе стягивания болтовым соединением, герметизацию мест стыка разъемов для трубы, выполненных в торцевых стенках кессона или переходных кольцах, и трубопровода, согласно изобретению перед уплотнением осуществляют центровку сопрягаемых между собой частей кессона посредством направляющих, выполненных на кромках полуколец, закрепленных в разъемах для трубы и расположенных, предпочтительно, симметрично торцевой стенке кессона, герметизацию мест стыка с трубопроводом осуществляют одновременно с уплотнением разъемных частей кессона посредством уплотнительных элементов, закрепленных в полукольцах и взаимодействующих выступающей своей частью с трубопроводом, при этом при обжатии разъемных частей кессона, места стыка с трубопроводом герметизируются внутренним и внешним кольцевым уплотнением.

Уплотнительные элементы уложены в пазы, выполненные на внутренней стороне полуколец и образующие при сопряжении кольцевые канавки.

Уплотнительные элементы выполнены из круглой пористой резины или специально изготовлены по форме паза.

Технический результат по второму варианту достигается тем, что узел герметизации стенок кессона и подводного трубопровода, включающий сопрягаемые между собой тонкостенные полукольца, зафиксированные в разъемах для трубы, и уплотнительные элементы, по изобретению дополнительно узел включает переходную муфту, охватывающую трубопровод и содержащую две половины, которые скрепляются друг с другом для образования муфты, посредством стягиваемых соединительных элементов, полукольца расположены, предпочтительно, симметрично торцевой стенке кессона и снабжены на сопрягаемых кромках направляющими, причем муфта и полукольца имеют, по крайней мере, два внутренних паза, образующих при сопряжении половин кольцевые канавки, уплотнительные элементы, готовые или специально выполненные, уложены в пазы, при этом уплотнительные элементы муфты взаимодействуют выступающей своей частью с трубопроводом и образуют при обжатии муфты внутреннее и внешнее кольцевое уплотнение, а уплотнительные элементы полуколец взаимодействуют с переходной муфтой и образуют внутреннее и внешнее кольцевое уплотнение при обжатии разъемных частей кессона.

В частном случае стягиваемые соединительные элементы представляют собой болтовое соединение.

Направляющие выполнены треугольными, или прямоугольными, или трапециевидными, или имеют другую форму.

Пазы имеют С-образную, трапециевидную или П-образную форму.

Уплотнительные элементы выполнены из круглой пористой резины или специально изготовлены по профилю паза.

В частном случае уплотнительные элементы зафиксированы в пазах с помощью клея и/или гибких непрочных креплений, например медной проволоки.

Технический результат способа достигается тем, что способ герметизации разъемного кессона при проведении ремонтных работ на трубопроводе, включающий уплотнение разъемных частей кессона путем сжатия уплотнительных элементов в процессе стягивания болтовым соединением, герметизацию мест стыка разъемов для трубы, выполненных в торцевых стенках кессона или переходных кольцах, и трубопровода, согласно изобретению, предварительно на месте стыка кессона и трубопровода устанавливают две переходные муфты с уплотнительными элементами, герметично охватывающие трубопровод и содержащие две половины, которые скрепляются друг с другом для образования муфты, посредством стягиваемых соединительных элементов, перед уплотнением осуществляют центровку сопрягаемых между собой частей кессона посредством направляющих, выполненных на кромках полуколец, закрепленных в разъемах для трубы и расположенных, предпочтительно, симметрично торцевой стенке кессона, герметизацию мест стыка с переходными муфтами осуществляют одновременно с уплотнением разъемных частей кессона посредством уплотнительных элементов, закрепленных в полукольцах и взаимодействующих выступающей своей частью с переходными муфтами, при этом при обжатии разъемных частей кессона места стыка с муфтами герметизируется внутренним и внешним кольцевым уплотнением.

В частном случае уплотнительные элементы уложены в пазы, выполненные на внутренней стороне полуколец и образующие при сопряжении кольцевые канавки.

Уплотнительные элементы выполнены из круглой пористой резины или специально выполнены по форме паза.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 представлен фрагмент стенки кессона и первый вариант узла герметизации - вид спереди, на фиг.2 - то же, вид сбоку (в разрезе) при обжатии разъемных частей кессона, на фиг.3 представлен фрагмент стенки кессона и второй вариант узла - вид спереди, фиг.4 - то же, вид сбоку (в разрезе) при обжатии разъемных частей кессона.

Узел герметизации стенок кессона 1 и подводного трубопровода 2 по первому варианту содержит сопрягаемые между собой тонкостенные полукольца 3. Полукольца 3 фиксируются в разъемах для трубы 4 с помощью сварки и расположены симметрично торцевой стенке кессона 5. Разъемы для трубы 4 могут быть выполнены в переходных кольцах 6, которые позволяют многократно использовать кессон для различных диаметров трубопроводов. В полукольцах 3 выполнены пазы 7, в которые укладываются уплотнительные элементы 8. Для точного совмещения пазов 7 и обеспечения полной герметизации при монтаже кессона 1 на торцевых кромках полуколец 3 выполнены направляющие 9.

Технология изготовления узла герметизации осуществляется следующим образом.

Стальные полоски шириной 100-200 мм сгибаются вальцевым механизмом или под прессом по радиусу разъема для трубы. Торцевые кромки согнутых полуколец 3 обрабатываются по профилю направляющих 9 и стыкуются. Профиль направляющих 9 может быть выполнен прямоугольным, треугольным, трапециевидным или иметь другую охватывающую и охватываемую форму, которая обеспечивает удобство стыковки и фиксацию при монтаже кессона 1. По стыку полукольца 3 временно прихватываются сваркой и с помощью расточного (токарного) станка с внутренней стороны собранного кольца делают два паза, при этом образуются кольцевые канавки. Полукольца 3 устанавливают в разъемы для трубы 4 и прихватываются на верхней и нижней частях кессона 1 в собранном состоянии с обязательной установкой уплотнителя и трубы-образца. Затем по месту стыка полуколец 3 временную сварку удаляют и производят качественное сварное соединение полуколец 3 с торцевыми стенками кессона 5 или переходными кольцами 6.

Пазы 7 в полукольцах 3 могут быть изготовлены С-образной, П-образной, трапециевидной или могут иметь иную форму, которая обеспечивает равномерное уплотнение при обжатии и фиксацию уплотнительных элементов 8 в пазах 7. С-образные и П-образные пазы 7 требуют дополнительную фиксацию уплотнителя 8, например с помощью клея или тонкой проволоки, но удобны тем, что можно использовать готовые уплотнители круглые или прямоугольные из пористой резины. В трапециевидные пазы 7 уплотнительный элемент 8, выполненный по форме паза 7, удобно вставляется и удерживается большим основанием без дополнительной фиксации.

Герметизация разъемного кессона 1 и трубопровода 2 при монтаже осуществляется следующим образом. Предварительно, на фланцах 10 нижней части кессона 1 зафиксированы уплотнительные элементы 11 в виде плоской пористой резины. В пазы 7 полуколец 3, например С-образной формы, уложены и зафиксированы уплотнительные элементы 8, например, в виде круглой пористой резины, при этом уплотнительные элементы 8 большей своей частью выступают над кромкой паза 7. Краном опускают нижнюю часть кессона 1 и фиксируют ее под трубой 2, затем опускают верхнюю часть кессона, при этом с помощью водолаза совмещают кромки полуколец 3 по направляющим 9 и таким образом осуществляют центровку сопрягаемых частей. После чего производят обжатие разъемных частей кессона 1 болтовым соединением, при этом уплотнительные элементы 8 полуколец 3 взаимодействуют с трубопроводом 2 и одновременно с обжатием разъемных частей осуществляется уплотнение мест стыка полуколец 3 и трубопровода 2. После затяжки болтов места стыка с трубой 2 под воздействием сил упругой деформации герметизируются внутренним и внешним кольцевым уплотнением относительно торцевых стенок кессона 5 или переходных колец 6.

Как показывает практика, качественная очистка поверхности трубопровода от покрытия в местах соединения стенок кессона и трубопровода в условиях водного потока затруднена, кроме того, случается, что диаметр трубопровода меньше выполненных разъемов для трубы, поэтому предпочтительным является узел герметизации по второму варианту. Узел обеспечивает абсолютную водонепроницаемость места стыка стенок кессона и трубопровода. Отличие второго узла герметизации от первого состоит в том, что узел дополнительно содержит переходную муфту 12. Переходная муфта 12 выполнена разъемной и содержит две половины, снабженные фланцами 13 для скрепления, например с помощью болтового соединения. С внутренней стороны муфты 12 выполнены два паза 14, например, С-образные, в которые укладываются уплотнительные элементы 15, например круглая пористая резина. Аналогично полукольцам 3, пазы 14 и идентичные по форме уплотнительные элементы 15 могут иметь любую форму, обеспечивающую удобство и надежность герметизации при обжатии муфты 12 на трубопроводе 2. В отличие от первого варианта при монтаже кессона 1, уплотнительные элементы 8 полуколец 3 взаимодействуют с наружной поверхностью муфты 12, а уплотнительные элементы 15 муфты взаимодействуют с трубопроводом 2.

Технология изготовления переходной муфты 12 осуществляется следующим образом.

Две стальные полоски сгибаются вальцевым механизмом или под прессом по радиусу трубы, соосно трубопроводу по кромкам разъемных частей приваривают фланцы с отверстиями для болтов. Затем разъемные части скрепляются друг с другом болтовым соединением для образования муфты и с помощью расточного (токарного) станка с внутренней стороны собранной муфты делают два паза, при этом образуются кольцевые канавки.

Способ герметизации осуществляется следующим образом.

В местах предлагаемого стыка стенок кессона 1 (переходных колец) и трубопровода 2 снимается обшивка, и устанавливаются охватывающие трубу две переходные муфты 12 с уплотнительными элементами 15 в пазах 14. Выступающие над пазом 14 уплотнительные элементы 15 взаимодействуют с трубой 2 и образуют при обжатии кольцевые уплотнения. Затем осуществляют монтаж и герметизацию кессона 1 как описано выше, при этом уплотнительные элементы 8 полуколец 3 взаимодействуют с наружной поверхностью переходных муфт 12. При обжатии разъемных частей кессона 1 место стыка с переходными муфтами 12 герметизируется с наружной и внутренней стороны кольцевыми уплотнениями.

Варианты изобретения были испытаны в производственных условиях в Республике Коми на реках со скоростью течения до 1,5 м/с и показали высокую эффективность - абсолютная водонепроницаемость, удобство и быстрота монтажа кессона в условиях отрицательных температур.

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и используется при ремонте подводных трубопроводов, а также трубопроводов, уложенных в слабых, переувлажненных грунтах, болотах и сыпучих песках. Узел герметизации стенок кессона и подводного трубопровода содержит сопрягаемые между собой тонкостенные полукольца, зафиксированные в разъемах для трубы, и уплотнительные элементы. Полукольца расположены симметрично относительно торцевой стенки кессона, снабжены на сопрягаемых кромках направляющими и имеют два внутренних паза - кольцевые канавки. Уплотнительные элементы уложены в пазы и взаимодействуют выступающей своей частью с трубопроводом. Уплотнительные элементы расположены с внутренней и внешней сторон торцевых стенок кессона или переходных колец и образуют внутреннее и внешнее кольцевое уплотнение под воздействием сил упругой деформации при обжатии разъемных частей кессона. Даны варианты способа герметизации разъемного кессона и узла его герметизации. Повышает надежность ремонтных работ. 4 н. и 13 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Узел герметизации стенок кессона и подводного трубопровода, включающий сопрягаемые между собой тонкостенные полукольца, зафиксированные в разъемах для трубы, и уплотнительные элементы, отличающийся тем, что полукольца расположены предпочтительно симметрично торцевой стенке кессона, снабжены на сопрягаемых кромках направляющими и имеют, по крайней мере, два внутренних паза, образующих при сопряжении полуколец кольцевые канавки, уплотнительные элементы, готовые или специально выполненные, уложены в пазы и взаимодействуют выступающей своей частью с трубопроводом, кроме того, уплотнительные элементы расположены с внутренней и внешней сторон торцевых стенок кессона или переходных колец и образуют внутреннее и внешнее кольцевые уплотнения под воздействием сил упругой деформации при обжатии разъемных частей кессона.2. Узел по п.1, отличающийся тем, что направляющие выполнены треугольными, или прямоугольными, или трапециевидными, или имеют другую форму.3. Узел по п.1, отличающийся тем, что пазы имеют С-образную, или трапециевидную, или П-образную форму.4. Узел по п.1, отличающийся тем, что уплотнительные элементы выполнены из круглой пористой резины или специально изготовлены по профилю паза.5. Узел по п.1, отличающийся тем, что уплотнительные элементы зафиксированы в пазах с помощью клея и/или гибких непрочных креплений, например проволоки.6. Узел герметизации стенок кессона и подводного трубопровода, включающий сопрягаемые между собой тонкостенные полукольца, зафиксированные в разъемах для трубы, и уплотнительные элементы, отличающийся тем, что дополнительно включает переходную муфту, охватывающую трубопровод и содержащую две половины, которые скрепляются друг с другом для образования муфты посредством стягиваемых соединительных элементов, полукольца расположены предпочтительно симметрично торцевой стенке кессона и снабжены на сопрягаемых кромках направляющими, причем муфта и полукольца имеют, по крайней мере, два внутренних паза, образующих при сопряжении половин кольцевые канавки, уплотнительные элементы, готовые или специально выполненные, уложены в пазы, при этом уплотнительные элементы муфты взаимодействуют выступающей своей частью с трубопроводом и образуют при обжатии муфты внутреннее и внешнее кольцевые уплотнения, а уплотнительные элементы полуколец взаимодействуют с переходной муфтой и образуют внутреннее и внешнее кольцевые уплотнения при обжатии разъемных частей кессона.7. Узел по п.6, отличающийся тем, что стягиваемые соединительные элементы представляют собой болтовое соединение.8. Узел по п.6, отличающийся тем, что направляющие выполнены треугольными, или прямоугольными, или трапециевидными, или имеют другую форму.9. Узел по п.6, отличающийся тем, что пазы имеют С-образную, или трапециевидную, или П-образную форму.10. Узел по п.6, отличающийся тем, что уплотнительные элементы выполнены из круглой пористой резины или специально изготовлены по профилю паза.11. Узел по п.6, отличающийся тем, что уплотнительные элементы зафиксированы в пазах с помощью клея и/или гибких непрочных креплений, например медной проволоки.12. Способ герметизации разъемного кессона при проведении ремонтных работ на трубопроводе, включающий уплотнение разъемных частей кессона путем сжатия уплотнительных элементов в процессе стягивания болтовым соединением, герметизацию мест стыка разъемов для трубы, выполненных в торцевых стенках кессона или переходных кольцах, и трубопровода, отличающийся тем, что перед уплотнением осуществляют центровку сопрягаемых между собой частей кессона посредством направляющих, выполненных на кромках полуколец, закрепленных в разъемах для трубы и расположенных предпочтительно симметрично торцевой стенке кессона, герметизацию мест стыка с трубопроводом осуществляют одновременно с уплотнением разъемных частей кессона посредством уплотнительных элементов, закрепленных в полукольцах и взаимодействующих выступающей своей частью с трубопроводом, при этом при обжатии разъемных частей кессона места стыка с трубопроводом герметизируются внутренним и внешним кольцевыми уплотнениями.13. Способ по п.12, отличающийся тем, что уплотнительные элементы уложены в пазы, выполненные на внутренней стороне полуколец и образующие при сопряжении кольцевые канавки.14. Способ по п.12, отличающийся тем, что уплотнительные элементы выполнены из круглой пористой резины или специально изготовлены по форме паза.15. Способ герметизации разъемного кессона при проведении ремонтных работ на трубопроводе, включающий уплотнение разъемных частей кессона путем сжатия уплотнительных элементов в процессе стягивания болтовым соединением, герметизацию мест стыка разъемов для трубы, выполненных в торцевых стенках кессона или переходных кольцах, и трубопровода, отличающийся тем, что предварительно на месте стыка кессона и трубопровода устанавливают две переходные муфты с уплотнительными элементами, герметично охватывающие трубопровод и содержащие две половины, которые скрепляются друг с другом для образования муфты посредством стягиваемых соединительных элементов, перед уплотнением осуществляют центровку сопрягаемых между собой частей кессона посредством направляющих, выполненных на кромках полуколец, закрепленных в разъемах для трубы и расположенных предпочтительно симметрично торцевой стенке кессона, герметизацию мест стыка с переходными муфтами осуществляют одновременно с уплотнением разъемных частей кессона посредством уплотнительных элементов, закрепленных в полукольцах и взаимодействующих выступающей своей частью с переходными муфтами, при этом при обжатии разъемных частей кессона места стыка с муфтами герметизируется внутренним и внешним кольцевыми уплотнениями.16. Способ по п.15, отличающийся тем, что уплотнительные элементы уложены в пазы, выполненные на внутренней стороне полуколец и образующие при сопряжении кольцевые канавки.17. Способ по п.15, отличающийся тем, что уплотнительные элементы выполнены из круглой пористой резины или специально выполнены по форме паза.