Заглушающее устройство для герметичного перекрытия трубопровода Российский патент 2018 года по МПК F16L55/134 F16J15/46 

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для перекрытия нефтепроводов и нефтепродуктопроводов.

В настоящее время применяются герметизаторы и пневмозаглушки, представляющие собой замкнутую цилиндрическую резинокордную камеру с вентилем для подключения к источнику сжатого воздуха.

Известно заглушающее резинокордное устройство для перекрытия трубопроводов, содержащее герметизированную цилиндрическую камеру с резиновыми стенками, одна из торцевых стенок которой снабжена трубным штуцером, охватывающий герметизированную цилиндрическую камеру, выполненный из армированного нитями корда прорезиненного материала силовой каркас, включающий цилиндрическую оболочку и соединенные с ней, расположенные на торцевых стенках камеры торцевые стенки силового каркаса, выполненные из отдельных радиально направленных и частично перекрывающих одна другую полос, и размещенный на указанном силовом каркасе резиновый покровный слой, на наружной поверхности которого имеется группа выступов треугольного сечения для уплотнения и сцепления с трубой (см. RU 2179682 С2, опубл. 20.02.2002).

Наиболее близким к предложенному является заглушающее устройство для герметичного перекрытия трубопровода в виде эластичной камеры, содержащей цилиндрическую и две торцевые части и штуцер для подачи сжатого воздуха, при этом на наружной поверхности цилиндрической части выполнена группа кольцевых выступов треугольного сечения и отдельный кольцевой выступ треугольного или трапециевидного сечения, расположенный ближе, чем группа выступов, к торцевой части, подвергающийся в рабочем состоянии воздействию давления, и отстоящий от крайнего выступа группы на расстояние большее, чем расстояния между выступами группы, и имеющий высоту, превышающую высоту выступов группы (RU 2484357 С1, 10.06.2013).

Наличие отдельного кольцевого выступа обеспечивает герметизацию крупных неровностей на поверхности трубопровода, пересекающих несколько выступов группы. Выступы треугольного сечения, предназначенные для удержания заглушающего устройства от сдвига под воздействием рабочей среды трубопровода и расположенные группой, не всегда обеспечивают достаточное сцепление с поверхностью трубопровода при повышенном давлении рабочей среды трубопровода с одной стороны заглушающего устройства. При повышении давления среды выше определенного предела заглушающее устройство начинает смещаться относительно трубопровода в сторону действия силы давления среды. Это происходит вследствие того, что при воздействии на оболочку давления среды основания деформированных треугольных выступов смещаются относительно их вершин, вершины наклоняются и загибаются, в результате поверхность контакта треугольных выступов с поверхностью трубы плавно переходит на боковую поверхность выступов, и сила трения между гладкой резиновой поверхностью выступов и поверхностью трубы становится недостаточной для удержания повышенного давления, что приводит к перемещению устройства вдоль трубы. При этом отдельный кольцевой выступ, обеспечивающий герметизацию крупных неровностей на поверхности трубопровода, наклоняется и не обеспечивает необходимую герметизацию трубопровода.

Технической проблемой, решаемой изобретением, является создание заглушающего устройства, удерживающегося в трубе при повышенном давлении среды и при этом обеспечивающего высокую надежность герметизации трубопровода с помощью заглушающего устройства.

Техническая проблема решается за счет того, что в заглушающем устройстве для герметичного перекрытия трубопровода, содержащем эластичную камеру, включающую силовой каркас, на наружной цилиндрической поверхности эластичной камеры выполнена группа кольцевых фрикционных выступов, а с одной или с каждой из двух сторон от группы выступов расположен кольцевой герметизирующий выступ на расстоянии от крайнего из фрикционных выступов большем, чем расстояния между фрикционными выступами, имеющий высоту, превышающую высоту фрикционных выступов, согласно изобретению, каждый фрикционный выступ имеет прямоугольное сечение и выполнен с кромками, не имеющими скруглений, а высота каждого фрикционного выступа меньше его ширины.

Предпочтительно, чтобы каждое из расстояний между выступами группы было меньше ширины выступов.

Кроме того, предпочтительно, чтобы фрикционные выступы были выполнены из резины повышенной твердости от 65 до 80 условных единиц по Шору А как одно целое с покровным слоем эластичной камеры.

Кроме того, покровный слой эластичной камеры и герметизирующий выступ предпочтительно выполнены из резины средней твердости от 45 до 60 условных единиц по Шору А.

Техническим результатом, достигаемым предложенным изобретением, позволяющим решить указанную техническую проблему, является увеличение силы сцепления заглушающего устройства с поверхностью трубопровода вследствие изменения геометрии выступов группы и повышения силы трения с внутренней поверхностью трубы за счет сцепления углов (кромок) прямоугольных выступов с микронеровностями внутренней поверхности трубы.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг. 1 показано предложенное заглушающее устройство в исходном состоянии, вид спереди с частичным разрезом;

на фиг. 2 - место А на фиг. 1 в увеличенном масштабе;

на фиг. 3 - предложенное заглушающее устройство в рабочем состоянии, при действии давления рабочей среды трубопровода;

на фиг. 4 - место Б на фиг. 3 в увеличенном масштабе.

Заглушающее устройство для герметичного перекрытия трубопровода представляет собой эластичную камеру 1, которая включает силовой каркас в виде армирующего кордного полотна и имеет цилиндрическую часть и две торцевые части, на одной из которых закреплен штуцер 2 для подачи сжатого воздуха.

На наружной цилиндрической поверхности эластичной камеры 1 выполнена группа кольцевых фрикционных выступов 3 прямоугольного сечения (фиг. 2). Высота b каждого фрикционного выступа 3 должна быть меньше его ширины а. Предпочтительно, чтобы каждое из расстояний с между фрикционными выступами 3 было меньше их ширины а. Чем ближе друг к другу расположены фрикционные выступы 3, тем больше их и, соответственно, углов прямоугольных фрикционных выступов 3 (кромок) поместится на поверхности контакта эластичной камеры 1 с внутренней поверхностью трубы, тем больше будет сила сцепления устройства с внутренней поверхностью трубы.

Кромки, соединяющие грани фрикционных выступов 3, не должны иметь скруглений, чтобы при деформировании выступов 3 кромки цеплялись за микронеровности внутренней поверхности трубы.

Также на наружной цилиндрической поверхности камеры 1 выполнены один или два кольцевых герметизирующих выступа 4, расположенные с одной или с обеих сторон от группы фрикционных выступов 3 (на фиг. 1 показаны два выступа 4). Герметизирующий выступ или выступы 4 отстоят от крайних фрикционных выступов 3 на расстояние в несколько раз большее, чем расстояние с между фрикционными выступами 3, и имеют высоту d, превышающую высоту b фрикционных выступов 3. Кроме того, высота d герметизирующих выступов должна превышать размеры возможных неровностей внутренней поверхности трубы, таких как продольный шов, раковины и др.

Герметизирующие выступы 4 предпочтительно имеют в сечении трапециидальную форму (фиг. 2). Предпочтительно, чтобы герметизирующие выступы 4 были выполнены как одно целое с покровным слоем эластичной камеры 1 из одного с ним материала - резины средней твердости от 45 до 60 условных единиц по Шору А.

При выполнении двух кольцевых герметизирующих выступов 4 повышается надежность герметизации трубопровода.

Фрикционные выступы 3 предпочтительно выполнены из резины повышенной твердости от 65 до 80 условных единиц по Шору А как одно целое с покровным слоем эластичной камеры 1.

Заглушающее устройство работает следующим образом.

Эластичную резинокордную камеру 1 устанавливают в трубопроводе 5 в месте, расположенном перед зоной ремонта, и приводят в рабочее состояние с целью не допустить транспортируемую среду и ее пары в зону ремонта, для чего закачивают в камеру 1 через пневмопровод сжатый воздух. Камера 1 раздувается, прилегает своей цилиндрической поверхностью с выступами 3, 4 к стенке трубопровода 5, герметично перекрывает внутреннюю полость трубопровода 5 и фиксируется в трубе (фиг. 3). Под воздействием давления рабочей среды трубопровода с одной стороны эластичная камера 1 стремится сдвинуться. Поскольку высота b каждого фрикционного выступа 3 не превышает его ширину а, и выступы 3 прямоугольной формы имеют повышенную твердость, то они деформируются (наклоняются) на угол а становится меньше 20° от их первоначального положения (фиг. 4). При этом кромки прямоугольных фрикционных выступов 3 проникают в микронеровности трубы, что обеспечивает силу трения (сцепления) большую, чем сила трения эластичной камеры с треугольными выступами о стенку трубы, за счет зацепления кромок фрикционных выступов 3 за микронеровности внутренней поверхности трубы. Кроме того, при плотном размещении фрикционных выступов 3 (на расстояниях с как можно меньше их ширины а) при их деформации под воздействием давления рабочей среды трубопровода на эластичную камеру 1 угол а не превышает 10°, поскольку фрикционные выступы 3 ограничивают деформацию боковых стенок соседних выступов 3, что способствует увеличению силы сцепления кромок выступов 3 с микронеровностями трубы.

В результате взаимодействия фрикционных выступов с микронеровностями стенки трубы заглушающее устройство удерживается на месте. Повышенная твердость фрикционных выступов 3 способствует уменьшению их деформации и сохранению кромок выступов. Надежное сцепление фрикционных выступов 3 с поверхностью трубы в свою очередь повышает надежность герметизации трубопровода 5 с помощью предложенного устройства за счет уменьшения сдвига эластичной камеры 1 и, соответственно, продольной деформации герметизирующего выступа 4 или выступов 4 при сохранении их максимальной деформации в направлении к поверхности трубы, имеющей поверхностные дефекты, что обеспечивает проникновение резины герметизирующего выступа 4 на всю глубину дефекта.

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для перекрытия нефтепроводов и нефтепродуктопроводов. Заглушающее устройство представляет собой эластичную камеру 1, включающую силовой каркас. На наружной цилиндрической поверхности эластичной камеры выполнена группа уплотняющих кольцевых фрикционных выступов 3 прямоугольного сечения, выполненных с кромками, не имеющими скруглений. Высота каждого фрикционного выступа 3 не превышает его ширину. Также на наружной цилиндрической поверхности камеры 1 выполнены один или два кольцевых герметизирующих выступа 4, расположенные с одной или с обеих сторон от группы фрикционных выступов 3. Выступ или выступы 4 отстоят от крайних фрикционных выступов 3 на расстояние в несколько раз большее, чем расстояние между фрикционными выступами 3, и имеют высоту, превышающую высоту выступов 3. Изобретение позволяет значительно повысить удерживаемое давление рабочей среды трубопровода за счет увеличения силы сцепления эластичной камеры 1 с поверхностью трубопровода 5, а также повысить надежность герметизации трубопровода 5 за счет уменьшения сдвига герметизирующего выступа вдоль трубы, что обеспечивает максимальное уплотнение крупных неровностей на внутренней поверхности трубы. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Заглушающее устройство для герметичного перекрытия трубопровода, содержащее эластичную камеру, включающую силовой каркас, на наружной цилиндрической поверхности эластичной камеры выполнена группа кольцевых фрикционных выступов, а с одной или с каждой из двух сторон от фрикционных выступов и на расстоянии от крайнего из фрикционных выступов, большем, чем расстояния между фрикционными выступами, расположен кольцевой герметизирующий выступ, имеющий высоту, превышающую высоту фрикционных выступов, характеризующееся тем, что каждый фрикционный выступ имеет прямоугольное сечение и выполнен с кромками, не имеющими скруглений, а высота каждого фрикционного выступа меньше его ширины.

2. Устройство по п. 1, в котором каждое из расстояний между фрикционными выступами меньше ширины этих выступов.

3. Устройство по п. 1, в котором фрикционные выступы выполнены из резины твердостью от 65 до 80 условных единиц по Шору А как одно целое с покровным слоем эластичной камеры.

4. Устройство по п. 1, в котором покровный слой эластичной камеры и герметизирующий выступ выполнены из резины твердостью от 45 до 60 условных единиц по Шору А.