РЕЗИНОКОРДНАЯ ОБОЛОЧКА ДЛЯ ПЕРЕКРЫТИЯ ТРУБОПРОВОДОВ Российский патент 2023 года по МПК F16L55/134 

Изобретение относится к конструкции резинокордных оболочек, предназначенных для перекрытия трубопроводов различного назначения для последующего ремонта с целью предотвращения утечек, разлива и может быть использовано на магистральных и технологических нефтепроводах, нефтепродуктопроводов, водопроводах и канализационных сетях.

Известно заглушающее резинокордное устройство для перекрытия трубопроводов (RU 2037727, 19.06.1995), содержащее герметизированную цилиндрическую камеру с резиновыми стенками, одна из торцевых стенок которой снабжена расположенными по оси камеры трубным штуцером, переходящим внутри камеры в кольцевой диск, соединенный с торцевой стенкой камеры через резиновую прослойку, выполненный из армированного нитями корда прорезиненного материала и охватывающий герметизированную 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 с отогнутыми вдоль оси камеры концами, при этом нити корда в полосах направлены вдоль полос, и размещенный на силовом каркасе резиновый покровный слой. Также в устройстве предусмотрено соединение цилиндрической оболочки с торцевыми стенками силового каркаса. Это соединение частей силового каркаса осуществлено за счет того, что отогнутые вдоль оси устройства концы полос расположены под цилиндрической оболочкой и выполнены утолщенными, и, кроме того, перекрыты в области цилиндрической оболочки армирующими слоями оболочки так, что крайние наружные и внутренние слои оболочки и полос плавно обогнуты соседними слоями, имеющими меньшую длину.

Однако такое устройство не может быть использовано для перекрытия труб с большим давлением и диапазоном диаметров перекрываемых труб, так как не позволяет подавать внутрь оболочки газ с большим давлением из-за недостаточной прочности соединений цилиндрической части силового каркаса с торцевыми стенками силового

Известна резинокордная оболочка для перекрытия трубопроводов (RU 2273788 C1, 10.04.2006) которая является наиболее близким аналогом, включающая герметичную камеру, состоящую из цилиндрической, двух плечевых и двух торцевых частей, одна из которых снабжена расположенным по оси камеры трубным штуцером, охватывающий камеру многослойный армирующий прорезиненный кордный каркас и размещенный на прорезиненном кордном каркасе резиновый покровный слой, слои прорезиненного кордного каркаса, расположенные на торцевых частях камеры, образованы из отдельных радиально направленных и частично перекрывающих одна другую полос с направлением нитей корда вдоль полос, концы слоев прорезиненного кордного каркаса цилиндрической части камеры соединены внахлест с концами слоев торцевых частей камеры.

Недостаток известного устройства для перекрытия трубопроводов заключается в том, что указанная в нем величина нахлеста, выраженная в виде интервала значений длины нахлеста, а именно от 30 до 250 мм, определена без учета усилий, действующих в стыке слоев прорезиненного кордного каркаса и плотности его нитей, что увеличивает материалоемкость оболочки.

Технический результат изобретения заключается в снижении расхода прорезиненного кордного каркаса с обеспечением высокой прочности стыка, упрощение технологии изготовления и облегчение конструкции оболочки.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в резинокордной оболочке для перекрытия трубопроводов, включающей герметичную камеру, состоящую из цилиндрической, двух плечевых и двух торцевых частей, одна из которых снабжена расположенным по оси камеры трубным штуцером, охватывающий камеру многослойный армирующий прорезиненный кордный каркас и размещенный на прорезиненном кордном каркасе резиновый покровный слой, слои прорезиненного кордного каркаса, расположенные на торцевых частях камеры, образованы из отдельных радиально направленных и частично перекрывающих одна другую полос с направлением нитей корда вдоль полос, концы слоев прорезиненного кордного каркаса цилиндрической части камеры соединены внахлест с концами слоев торцевых частей камеры, для образования нахлестов по меньшей мере один из слоев кордного каркаса цилиндрической части камеры отогнут на плечевую или торцевую часть камеры и по меньшей мере один из слоев кордного каркаса торцевой части камеры отогнут на плечевую или цилиндрическую части камеры, нахлесты, расположенные в цилиндрической и торцевых частях камеры смещены относительно друг друга соответственно в осевом и радиальном направлениях, при этом минимальная длина нахлестов L min определяется по формуле:

где N – усилие в нитях корда,

i – плотность нитей корда,

τ – напряжение сдвига.

Нахлесты соседних слоев, по меньшей мере, 4-слойного кордного каркаса расположены на цилиндрической, плечевых и торцевых частях камеры.

Нахлесты соседних слоев, по меньшей мере, 2-слойного кордного каркаса расположены на цилиндрической и плечевых частях камеры.

Нахлесты соседних слоев по меньшей мере, 2-слойного кордного каркаса расположены на плечевых части камеры.

Нахлесты соседних слоев, по меньшей мере, 2-слойного кордного каркаса расположены в плечевых и торцевых частях камеры.

Нахлесты соседних слоев, по меньшей мере, 2-слойного кордного каркаса расположены в торцевых частях камеры.

Нахлесты соседних слоев кордного каркаса расположены с зазором относительно друг друга в осевом направлении в цилиндрической части камеры и в радиальном направлении - в торцевой части камеры.

Нахлесты соседних слоев кордного каркаса расположены с перекрытием относительно друг друга в осевом направлении в цилиндрической части камеры и в радиальном направлении - в торцевой части камеры.

Оболочка снабжена кольцевыми уплотнительными выступами, расположенными на внешнем поверхности оболочки вдоль ее продольной оси с неравномерным шагом, причем вблизи торцов оболочки шаг выступов уменьшается до 2-3 раз по сравнению с шагом в средней части оболочки.

Сущность изобретения поясняется чертежами:

на фиг.1 - общий вид резинокордной оболочки для перекрытия трубопроводов с

частичным разрезом;

на фиг.2 - вид А на торцевую стенку кордного каркаса на фиг.1,

на фиг.3-7 показаны варианты выполнения нахлестов кордного каркаса узла Б на фиг.1,

на фиг. 8 показано исходное и рабочее положение резинокордной оболочки в

трубопроводе после подачи в него сжатого газа,

Резинокордная оболочка 1 (фиг.1) для перекрытия трубопроводов, включает герметичную камеру 2, состоящую из цилиндрической 3, двух плечевых 4 и двух торцевых частей 5, одна из которых снабжена расположенным по оси камеры трубным штуцером 6, охватывающий камеру многослойный армирующий прорезиненный кордный каркас 7 и размещенный на прорезиненном кордном каркасе резиновый покровный слой 8, слои прорезиненного кордного каркаса 9(фиг.2), расположенные на торцевых частях 5 камеры, образованы из отдельных радиально направленных и частично перекрывающих одна другую полос 10 с направлением нитей корда 11 вдоль полос 10, концы слоев прорезиненного кордного каркаса 12 (фиг.3), охватывающие цилиндрическую часть 3 камеры соединены внахлест с слоев торцевых частях 5 камеры, по меньшей мере один из слоев кордного каркаса цилиндрической части 3 камеры отогнут на плечевую 4 или торцевую часть 5 камеры, и по меньшей мере один из слоев 10 торцевой части 5 камеры отогнут на плечевую 4 или цилиндрическую 3 части камеры для образования нахлестов 13, расположенных в цилиндрической 3, плечевых 4 и торцевых частях 5 камеры, смежные нахлесты 13, расположенные в цилиндрической 3 и торцевых 5 частях камеры смещены относительно друг друга соответственно в осевом и радиальном направлениях.

Минимальная длина нахлестов L min определяется по формуле:

где N – усилие в нитях корда,

i – плотность нитей корда,

τ - напряжение сдвига.

В конструкции резинокордной оболочки предусмотрено несколько вариантов выполнения нахлестов многослойного кордного каркаса.

Нахлесты соседних слоев 4-слойного кордного каркаса расположены на цилиндрической 3, плечевых 4 и торцевых 5 частях камеры (фиг.3);

Нахлесты соседних слоев 2-слойного кордного каркаса расположены на цилиндрической 3 и плечевых 4 частях камеры (фиг.4);

Нахлесты соседних слоев 2-слойного кордного каркаса расположены на плечевых 4 частях камеры (фиг.5);

Нахлесты соседних слоев 2-слойного кордного каркаса расположены на плечевых 4 и торцевых 5 частях камеры (фиг.6);

Нахлесты соседних слоев 2-слойного кордного каркаса расположены в торцевых 5 частях камеры (фиг.7);

На фиг.8 показано исходное и рабочее положение резинокордной оболочки в трубопроводе после подачи в неё сжатого газа.

В резинокордной оболочке 1 слои прорезиненного кордного каркаса 9, расположенные на торцевых частях 5 камеры 2, образованы из полос 10 (фиг.2), каждые две соседние по оси устройства полосы, например 14 и 15, 16 и 17, 18 и 19, расположены попарно, под углом 90° (одна к другой). Угол расположения полос выбран из условия обеспечения более равномерного распределения нагрузки на прорезиненный кордный каркас оболочки.

Армирующие материал полос нити корда 11 направлены вдоль полос 10.

Важными элементами в конструкции кордного каркаса оболочки являются нахлесты 13 концов слоев кордного каркаса 12 охватывающего цилиндрическую часть 3 камеры с концами полос 11 на торцевых частях 5 камеры, от которых в значительной степени зависят прочность и надежность работы резинокордной оболочки.

При длительном воздействии больших нагрузок от давления более слабым местом в конструкции кордного каркаса оболочки является резиновый стык, поскольку резина обладает ползучестью. Оптимальная длина нахлеста обеспечивает равнопрочность корда и резиновых прослоек при растяжении от давления сжатого газа при накачивании оболочки до рабочего давления.

Формула для определения минимальной длины нахлеста получена в результате расчетов и испытаний.

При уменьшении минимальной длины нахлеста соседних слоев кордного каркаса появляется вероятность разрыва места стыка слоев кордного каркаса.

Увеличение минимальной длины нахлеста соседних слоев кордного каркаса приводит к неравномерному распределению нагрузок в прорезиненном кордном каркасе и увеличению массы оболочки.

Для обеспечения равновесной конфигурации кордного каркаса и равномерного распределения нагрузок в кордном каркасе резинокордной оболочки смежные нахлесты 13 кордного каркаса на цилиндрической 3 и торцевых частях 5 камеры смещены относительно друг друга соответственно в осевом и радиальном направлениях.

На многослойном прорезиненном кордном каркасе 7 (фиг.1) размещен резиновый покровный слой 8. Наружная цилиндрическая поверхность резинокордной оболочки оснащена кольцевыми уплотнительными выступами 20, с неравномерным шагом вдоль оси оболочки кольцевых уплотнительных выступов 20, причем вблизи торцов оболочки шаг выступов 20 уменьшается в 2-3 раз, по сравнению с шагом в средней части оболочки, что обеспечивает надежное уплотнение и герметичное перекрытие трубопровода.

Резинокордная оболочка 1 может быть снабжена смонтированным на торцевой части 5 камеры 2 оппозитно трубному штуцеру 6 кронштейном 21 (фиг.1), выполненным с фланцем 22, который расположен внутри камеры 2 и соединен с торцевой частью 5 камеры 2.

Работа резинокордной оболочки осуществляется следующим образом.

К трубному штуцеру 6 присоединяют шланг, и оболочка устанавливается во внутреннюю полость трубопровода 23, фиг.8. Для перемещения оболочки при установке и при извлечении оболочки после проведения ремонта трубопровода может быть использован кронштейн 20.

Исходное положение резинокордной оболочки на фиг.8, условно показано пунктиром. От источника сжатого газа по шлангу и трубному штуцеру 6 в оболочку подают сжатый газ, при этом диаметр оболочки увеличивается, и резинокордная оболочка полностью перекрывает трубу до полной герметизации и устраняет возможность движения в ней жидкости 24.

После этого производятся ремонтные работы.

Использование предлагаемого изобретения позволяет повысить прочность и эксплуатационную надежность резинокордной оболочки, упрощение технологии изготовления и облегчение конструкции с обеспечением высокой прочности кордного каркаса, а также равномерного распределения нагрузок в кордном каркасе.

Изобретение относится к конструкции резинокордных оболочек, предназначенных для перекрытия трубопроводов различного назначения для последующего ремонта с целью предотвращения утечек, разлива и может быть использовано на магистральных и технологических нефтепроводах, нефтепродуктопроводов, водопроводах и канализационных сетях. Резинокордная оболочка включает герметичную камеру, состоящую из цилиндрической, двух плечевых и двух торцевых частей, одна из которых снабжена расположенным по оси камеры трубным штуцером. Камеру охватывает многослойный армирующий прорезиненный кордный каркас. На прорезиненном кордном каркасе размещен резиновый покровный слой. Слои прорезиненного кордного каркаса, расположенные на торцевых частях камеры, образованы из отдельных радиально направленных и частично перекрывающих одна другую полос с направлением нитей корда вдоль полос. Концы слоев прорезиненного кордного каркаса цилиндрической части камеры соединены внахлест с концами слоев торцевых частей камеры. По меньшей мере один из слоев кордного каркаса цилиндрической части камеры отогнут на плечевую или торцевую часть камеры и по меньшей мере один из слоев кордного каркаса торцевой части камеры отогнут на плечевую или цилиндрическую части камеры. Смежные нахлесты, расположенные в цилиндрической и торцевых частях камеры, смещены относительно друг друга соответственно в осевом и радиальном направлениях. 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Резинокордная оболочка для перекрытия трубопроводов, включающая герметичную камеру, состоящую из цилиндрической, двух плечевых и двух торцевых частей, одна из которых снабжена расположенным по оси камеры трубным штуцером, охватывающий камеру многослойный армирующий прорезиненный кордный каркас и размещенный на прорезиненном кордном каркасе резиновый покровный слой, слои прорезиненного кордного каркаса, расположенные на торцевых частях камеры, образованы из отдельных радиально направленных и частично перекрывающих одна другую полос с направлением нитей корда вдоль полос, концы слоев прорезиненного кордного каркаса цилиндрической части камеры соединены внахлест с концами слоев торцевых частей камеры, отличающаяся тем, что для образования нахлестов по меньшей мере один из слоев кордного каркаса цилиндрической части камеры отогнут на плечевую или торцевую часть камеры и по меньшей мере один из слоев кордного каркаса торцевой части камеры отогнут на плечевую или цилиндрическую части камеры, смежные нахлесты, расположенные в цилиндрической и торцевых частях камеры, смещены относительно друг друга соответственно в осевом и радиальном направлениях, при этом минимальная длина нахлестов Lmin определяется по формуле:

где N – усилие в нитях корда,

i – плотность нитей корда,

τ – напряжение сдвига.

2. Резинокордная оболочка по п.1, отличающаяся тем, что нахлесты соседних слоев, по меньшей мере, 4-слойного кордного каркаса расположены на цилиндрической, плечевых и торцевых частях камеры.

3. Резинокордная оболочка по п.1, отличающаяся тем, что нахлесты соседних слоев, по меньшей мере, 2-слойного кордного каркаса расположены на цилиндрической и плечевых частях камеры.

4. Резинокордная оболочка по п.1, отличающаяся тем, что нахлесты соседних слоев по меньшей мере, 2-слойного кордного каркаса расположены на плечевых частях камеры.

5. Резинокордная оболочка по п.1, отличающаяся тем, что нахлесты соседних слоев, по меньшей мере, 2-слойного кордного каркаса расположены в плечевых и торцевых частях камеры.

6. Резинокордная оболочка по п.1, отличающаяся тем, что нахлесты соседних слоев, по меньшей мере, 2-слойного кордного каркаса расположены в торцевых частях камеры.

7. Резинокордная оболочка по одному из пп. 2-6, отличающаяся тем, что нахлесты соседних слоев кордного каркаса расположены с зазором относительно друг друга в осевом направлении в цилиндрической части камеры и в радиальном направлении - в торцевой части камеры.

8. Резинокордная оболочка по одному из пп. 2-6, отличающаяся тем, что нахлесты соседних слоев кордного каркаса расположены с перекрытием относительно друг друга в осевом направлении в цилиндрической части камеры и в радиальном направлении - в торцевой части камеры.

9. Резинокордная оболочка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена кольцевыми уплотнительными выступами, расположенными на внешней поверхности оболочки вдоль ее продольной оси с неравномерным шагом, причем вблизи торцов оболочки шаг выступов уменьшается до 2-3 раз по сравнению с шагом в средней части оболочки.