ЗАКУПОРИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТРАНЕНИЯ ТЕЧИ В СТЕНКЕ ТРУБОПРОВОДА ИЛИ РЕЗЕРВУАРА, СОДЕРЖАЩЕЕ ЧАСТЬ ДЛЯ СВЕРЛЕНИЯ И ЧАСТЬ ДЛЯ НАРЕЗКИ РЕЗЬБЫ, И СПОСОБ ЗАКУПОРИВАНИЯ Российский патент 2025 года по МПК F16L55/16 

Область техники

Данное изобретение относится к устройствам ремонта трубопроводов, канализаций и труб, предназначенных для транспортировки жидкостей или газа под давлением, и, в частности, относится к закупоривающему устройству для устранения течи в стенке трубопровода или резервуара, содержащему часть для сверления и часть для нарезки внутренней резьбы, и к способу закупоривания.

Уровень техники, к которому относится изобретение

Трубопроводы или трубы, транспортирующие газ или жидкость под давлением на большие расстояния, подвергаются разрушениям, таким как внутренняя или наружная коррозия, или воздействию ударов или диверсий. Часто повреждение трубопровода оказывается таким, что приводит к утечке его содержимого по причине появления трещины или отверстия. Были разработаны решения для ремонта с целью устранения этих локальных утечек. Например, предусмотрено приваривание стальной пластины в месте отверстия. Однако недостатками этого решения являются необходимость использования тяжелого оборудования и длительность операции. Кроме того, оно характеризуется высокой стоимостью с точки зрения применяемого оборудования и трудовых затрат, и иногда его применение становится невозможным в некоторых закрытых местах. Другим решением является наложение на отверстие стальной пластины, закрепляемой лентой из композиционного материала. Применение этого решения является сложным, и его надежность не является высокой, так как оно зависит от окружающей температуры и от материалов, что затрудняет его реализацию на подводном трубопроводе.

Решение устранения течи, состоящее в нанесении мастики можно применять для трубопроводов, находящихся под слабым давлением, и оно является временным.

Наконец, одним из решений является установка резьбовой пробки. Однако оно требует наличия идеально круглого отверстия и нарезки внутренней резьбы строго по оси сверления. Этап нарезки внутренней резьбы, обычно осуществляемый после этапа сверления, требует точного совмещения и центровки по оси сверления. Кроме того, устанавливаемую затем пробку следует вводить осторожно, чтобы не повредить нитку резьбы, создав поперечную наружную резьбу, которая может образовать путь утечки вдоль наружной резьбы, что представляет собой дополнительную трудность в случае находящегося под давлением и погруженного под воду трубопровода.

Известная пробка для трубопровода, описанная в документе ЕР0951626, содержит самонарезающую часть, которая во время установки пробки в коническое отверстие позволяет получить резьбу на внутренней стенке отверстия. На своем конце пробка содержит уплотнительные кольца, диаметр которых меньше, чем уменьшающийся первоначальный диаметр конического отверстия, в которое вставляют пробку. Уплотнительные кольца входят в контакт с внутренней стенкой отверстия, когда головка пробки приближается к своему положению опоры на трубопровод. Такая пробка требует предварительного сверления конического отверстия по размерам пробки.

В документе JPH09210285A описано устройство заделки отверстия утечки, содержащее самонарезающий винт, выполненный с возможностью завинчиваться в отверстие утечки, когда по нему ударяют молотком, и оснащенное цилиндрической уплотнительной прокладкой. Недостатком этого решения является необходимость применения сложных средств в случае находящегося под давлением и погруженного под воду трубопровода.

Раскрытие сущности изобретения

Учитывая вышеуказанное, задача данного изобретения состоит в устранении вышеупомянутых недостатков при помощи закупоривающего устройства, содержащего пробку, метчик и сверло.

Изобретение призвано также предложить способ закупоривания течи в стенке трубопровода или резервуара, осуществляемый за один этап.

Объектом настоящего изобретения является закупоривающее устройство с продольной осью (Z-Z’) для устранения течи в стенке трубопровода или резервуара, дополнительно содержащее приводное средство на одном конце, пробку и метчик, при этом на своем другом конце устройство содержит сверлильную головку, выполненную с возможностью сверления цилиндрического отверстия в толщине стенки трубопровода в месте течи, при этом метчик создает внутреннюю резьбу внутри гладких стенок цилиндрического отверстия. Согласно главным отличительным признакам, пробка содержит наружную резьбу и скошенную фаску конца наружной резьбы, на которой заканчивается наружная резьба, при этом конец нитки резьбы продолжен на выходной канавке, и гладкую верхнюю скошенную фаску, выполненную с возможностью деформировать нитку конца внутренней резьбы, при этом указанное отверстие предназначено для герметичного закрывания пробкой.

Предпочтительно заявленное устройство располагают в стенке трубопровода на месте отверстия, являющегося причиной утечки, за одну операцию, которая включает в себя сверление в толщине стенки трубопровода, нарезку внутренней резьбы и установку резьбовой пробки в просверленном отверстии. С другой стороны, устройство содержит средство для отсоединения части в виде инструмента сверления и нарезки резьбы от части в виде пробки и приводного средства. Действительно, эта часть становится ненужной сразу после установки части в виде пробки и даже может мешать прохождению приборов внутри трубопровода. Действительно, чтобы убедиться в нормальной работе и проверить состояние магистрали типа нефтепровода или газопровода, внутреннее пространство трубопровода контролируют при помощи инструмента, называемого скребком-калибром, который перемещается внутри трубопровода. Таким образом, возможность отсоединения части инструмента сверления и нарезки резьбы от части пробки и приводного средства является преимуществом для такого типа трубопровода.

Вторым объектом изобретения является способ закупоривания течи в стенке трубопровода или резервуара, осуществляемый в ходе одного этапа и содержащий следующие пять подэтапов:

- центруют закупоривающее устройство по месту течи,

- приводят закупоривающее устройство во вращение вокруг его продольной оси (Z-Z’) при помощи инструмента приведения во вращение,

- сверлят стенку трубопровода при помощи сверлильной головки, находящейся на конце закупоривающего устройства, и получают цилиндрическое отверстие,

- нарезают на гладкой внутренней стенке цилиндрического отверстия внутреннюю резьбу при помощи метчика закупоривающего устройства,

- завинчивают пробку, находящуюся на другом конце закупоривающего устройства, в резьбовое отверстие, пока верхняя скошенная фаска закупоривающего устройства полностью не зайдет в цилиндрическое отверстие, чтобы подействовать сильным давлением на внутреннюю резьбу и деформировать конец нитки, образующей внутреннюю резьбу.

Краткое описание чертежей

Задачи, объекты и отличительные признаки изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг. 1 схематично показано заявленное устройство согласно первому варианту осуществления;

на фиг. 2 схематично показано заявленное устройство согласно второму варианту осуществления;

на фиг. 3 показано заявленное устройство согласно версии первого варианта осуществления;

на фиг. 4 показано заявленное устройство согласно версии второго варианта осуществления;

на фиг. 5 показано заявленное устройство из первого варианта осуществления с первым средством для отсоединения части в виде пробки;

на фиг. 6 показано заявленное устройство из первого варианта осуществления со вторым средством для отсоединения части в виде пробки;

на фиг. 7 показано заявленное устройство из первого варианта осуществления с третьим средством для отсоединения части в виде пробки;

на фиг. 8а представлен первый подэтап заявленного способа закупоривания течи;

на фиг. 8b представлен второй и третий подэтапы заявленного способа закупоривания течи;

на фиг. 8с представлен четвертый подэтап заявленного способа закупоривания течи;

на фиг. 8d представлен пятый подэтап заявленного способа закупоривания течи;

на фиг. 9 представлена версия осуществления заявленного способа закупоривания течи;

на фиг. 10 представлена другая версия осуществления заявленного способа закупоривания течи.

Осуществление изобретения

Как показано на фигурах и, в частности, на фиг. 1, заявленное закупоривающее устройство 10 имеет вид стержня с продольной осью (Z-Z’), который содержит на одном из своих концов первую самосверлящую и самонарезающую часть 16 и на другом конце вторую часть 11, содержащую пробку 14 для герметичного закрывания цилиндрического отверстия в стенке, в которой располагают устройство, и приводную часть 12.

Самосверлящая и самонарезающая часть 16 содержит метчик 26 или самонарезающую наружную резьбу и сверлильную головку 28 в виде сверла. Сверлильная головка 28 содержит по меньшей мере один желобок 17, предназначенный для удаления стружек во время сверления. Желобок 17 продолжается на части метчика 26. Сверлильная головка имеет достаточный диаметр, чтобы получаемое цилиндрическое отверстие заменило собой и устранило отверстие, являющееся причиной утечки. Как правило, этот диаметр составляет от 7 мм до 15 мм. Длина сверлильной головки превышает толщину просверливаемой стенки, чтобы удалять как можно больше стружек.

Метчик 26 имеет диаметр основания нитки, равный диаметру сверлильной головки 28. Высота нитки метчика 26 составляет от 10 мм до 20 мм и предпочтительно равна 15 мм. Шаг нитки метчика 26 обычно составляет от 1 мм до 2 мм и предпочтительно равен 1,25 мм, чтобы создавать как можно меньшее усилие крутящего момента во время этапа нарезки внутренней резьбы. Со стороны, противоположной к сверлильной головке 28, и согласно варианту осуществления метчик 26 заканчивается скошенной фаской 25 конца наружной резьбы, образующей уклон под углом порядка 30 градусов с плоскостью, перпендикулярной к продольной оси (Z-Z’). Скошенная фаска 25 образует кольцевое сужение 15 с диаметром, не превышающим диаметр сверлильной головки, то есть не превышающий диаметра основания нитки метчика 26.

Кольцевое сужение 15 продолжено на пробке 14, содержащей наружную резьбу 24, номинальный диаметр которой равен номинальному диаметру метчика 26, высота нитки которой равна высоте нитки метчика и шаг нитки которой равен шагу нитки метчика 26. Наружная резьба 24 начинается скошенной фаской 35 начала наружной резьбы, образующей уклон под углом порядка 30 градусов с плоскостью, перпендикулярной к продольной оси (Z-Z’). Обе скошенные фаски 25 и 35 образуют между собой угол порядка 60 градусов, при этом кольцевое сужение 15 находится на соединении двух скошенных фасок, то есть между первой и второй частями.

Даже когда наружная резьба 24 пробки 14 и метчик 26 разделены кольцевым сужением 15, спиралевидная форма их соответствующей нитки обеспечивает непрерывное продолжение между ними. Точнее, наружная резьба 24 является продолжением метчика 26 таким образом, что их совокупность образует одну геликоиду, прерываемую кольцевым сужением 15. Конец нитки, образующей наружную резьбу 24 пробки 14, продолжен на выходной канавке 13, которая содержит скошенную фаску 23 конца наружной резьбы, на которой, как указывает ее название, заканчивается наружная резьба 24, и верхнюю скошенную фаску 21. Скошенная фаска 23 конца наружной резьбы образует угол, составляющий от 30 до 50 градусов, с плоскостью, перпендикулярной к продольной оси (Z-Z’). Верхняя скошенная фаска 21 тоже образует угол, составляющий от 30 до 50 градусов, с плоскостью, перпендикулярной к продольной оси (Z-Z’). Скошенная фаска 23 конца наружной резьбы образует угол, составляющий от 60 до 100 градусов, с верхней скошенной фаской 21. Обе скошенные фаски 23 и 21 ограничивают выходную канавку 13, в которой можно разместить герметик, кольцо, прокладку или любое другое уплотнительное средство. С другой стороны, стенка верхней скошенной фаски 21 является гладкой, чтобы можно было сплющивать и нагартовывать нитку конца внутренней резьбы, выполняемой метчиком 26, так, чтобы ее деформировать. Таким образом, расплющенный материал нитки конца внутренней резьбы стремится переместиться во впадину резьбы и обеспечивает герметичное соединение, когда пробку 14 устанавливают на место в цилиндрическом отверстии, создаваемом метчиком 26. Эффект сплющивания и перемещения материала проявляется также в направлении стенок цилиндрического отверстия, благодаря углу стенки скошенной фаски. Следовательно, устройство содержит скошенную фаску, которая деформирует нитку конца внутренней резьбы, выполняемой метчиком 26, во время установки на место устройства. Приводное средство 12 служит для взаимодействия с инструментом, чтобы приводить во вращение заявленное устройство вокруг его продольной оси (Z-Z’). Приводное средство может быть хвостовиком шестиугольного сечения или полостью шестиугольной формы типа наконечника с шестигранным углублением. Не выходя за рамки изобретения, можно использовать любой другой тип приводного средства.

Согласно второму варианту осуществления, представленному на фиг. 2, пробка 14 содержит головку 141 пробки, находящуюся между верхней скошенной фаской 21 и приводным средством 12. Головка 141 пробки имеет диаметр, превышающий номинальный диаметр наружной резьбы 24, и содержит периферический заплечик 143, на котором установлена кольцевая прокладка 142. Периферический заплечик 143 должен входить в положение опоры на стенку трубопровода или резервуара, когда заявленное устройство устанавливают на место, и кольцевая прокладка 142 служит, таким образом, дополнительным средством герметизации в дополнение к наружной резьбе пробки. Можно отметить, что, если диаметр трубопровода примерно в 100 раз превышает диаметр наружной резьбы 24 пробки 14, вся кольцевая прокладка полностью опирается на стенку, когда закупоривающее устройство плотно устанавливают в его гнездо.

На фиг. 3 и 4 представлена версия осуществления заявленного устройства согласно первому и второму вариантам осуществления. Согласно этой версии, выходная канавка 13 содержит цилиндрическую часть 22, длина которой показана на фигурах двойной стрелкой 221. Диаметр цилиндрической части 22 равен диаметру основания нитки наружной резьбы 24 пробки 14. Конфигурация, в которой длина цилиндра является нулевой, соответствует вариантам осуществления, описанным выше со ссылками на фиг. 1 и 2. Согласно версии осуществления, длина 221 цилиндрической части 22 предпочтительно составляет от 1 до 5 мм.

На фиг. 5, 6 и 7 показано устройство, оснащенное средствами для разъединения обеих частей устройства, когда оно установлено на место, либо на основе закупоривающего устройства, выполненного в виде единой детали, как устройство, показанное на фиг. 5, либо на основе закупоривающего устройства, выполненного в виде реверсивного соединения двух первоначально разделенных частей, как на закупоривающих устройствах, показанных на фиг. 6 и 7. На фиг. 5 представлено средство для отделения первой части от второй части закупоривающего устройства 10, применяемое, когда вторая часть установлена на место в стенке трубопровода. Поскольку кольцевое сужение 15 находится на соединении двух частей и на соединении двух скошенных фасок 25 и 35, то именно на дне этой канавки находится плоскость разделения двух частей, которая расположена в плоскости, перпендикулярной к продольной оси (Z-Z’) закупоривающего устройства.

Как показано на фиг. 5, кольцевое сужение 15 имеет минимальный диаметр, меньший диаметра сверлильной головки, и предпочтительно этот диаметр составляет от 75% до 85% диаметра сверлильной головки. С учетом этих размеров кольцевое сужение 15 закупоривающего устройства является местом начала разрыва. Таким образом, кольцевое сужение 15 с минимальным диаметром, показанным двойной стрелкой 151, соответствующей этому значению, является средством для разъединения двух частей, находящихся с двух сторон от кольцевого сужения 15, которое при разрыве позволяет первой части или самосверлящей и самонарезающей части 16 отделиться от второй части, состоящей из пробки 14 и из приводного средства 12.

На фиг. 6 и 7 показано заявленное закупоривающее устройство 100, состоящее из двух частей 116 и 111, эквивалентных частям 16 и 11 описанного выше закупоривающего устройства 10, но в нем части изначально отделены друг от друга и могут соединяться и разъединяться. Таким образом, закупоривающее устройство 100 содержит средства для соединения и разъединения двух частей. Первая часть 116 представляет собой самосверлящую и самонарезающую часть 16, а вторая часть 111 включает в себя пробку 14 и приводные средства 12. Первая часть соединяется со второй частью за счет посадки друг в друга деталей, образующих закупоривающее устройство 100 в виде единого стержня до его установки в стенке трубопровода.

Как показано на фиг. 6, первая часть 116 содержит деталь 153 квадратного сечения, находящуюся на плоскости соединения двух частей. Деталь 153 содержит на одной из своих граней шарик 155. Вторая часть 111 содержит выемку 152, выполненную в толщине пробки, начиная от плоскости соединения двух частей, при этом выемка 152 имеет квадратное сечение, и ее форма соответствует форме детали 153. Деталь 153 и выемка 152 имеют в качестве оси симметрии продольную ось (Z-Z’) и ориентированы относительно друг друга таким образом, что, когда деталь 153 сажают в выемку 152, обе части 116 и 111 оказываются расположенными в линию, образуя одно из заявленных устройств, описанных выше со ссылками на фиг. 1-5. Когда пробка 14 приводится во вращение при помощи приводного устройства 12, она вращает самосверлящую и самонарезающую деталь 116 за счет плотной посадки детали 153 в выемку 152. Во время установки на место закупоривающего устройства обе части удерживаются соединенными друг с другом за счет давления, которым инструмент действует на трубопровод.

Выемка 152 содержит также на одной из своих сторон сферическую выемку 154, соответствующую диаметру шарика 155 и предназначенную для частичного размещения в ней шарика, чтобы реверсивно заблокировать квадратную деталь 153 в выемке 152. Шарик 155 и сферическая выемка 154 входят в состав средств для соединения и разъединения двух частей закупоривающего устройства. Таким образом, заявленным устройством можно манипулировать, не опасаясь случайного разделения двух частей. Первую часть 116 отсоединяют от второй части 111 при помощи тянущего усилия в направлении (Z-Z’) или при помощи толкающего усилия в направлении, перпендикулярном к продольной оси (Z-Z’), достаточного, чтобы шарик 155 мог выйти из своего гнезда 154. Это толкающие усилие получают при прохождении скребка-калибра, который, достигая закупоривающего устройства, действует на него давлением, достаточным для отсоединения части 116 в виде инструмента сверления и нарезки резьбы.

На фиг. 7 показано заявленное устройство, в котором самосверлящую и самонарезающую часть 116 соединяют со второй частью 111, состоящей из пробки 14 и из приводного средства 12, посредством соединения деталей, плотно посаженных друг в друга. Как и в случае второго средства, показанного на фиг. 6, первая часть 116 содержит деталь 153 квадратного сечения, а вторая деталь 111 содержит в толщине пробки выемку 152 квадратного сечения, форма которой соответствует форме детали 153. Осью симметрии детали 153 и выемки 152 является продольная ось (Z-Z’), поэтому, когда деталь 153 сажают в выемку 152, обе части 116 и 111 оказываются на одной линии, образуя одно из заявленных устройств, показанных на фиг. 1-5.

С другой стороны, закупоривающее устройство 100 содержит внутреннюю резьбу 158, расположенную в первой части 116, и сквозную внутреннюю резьбу 156, расположенную во второй части 111, при этом обе внутренних резьбы совмещены и центрованы по продольной оси (Z-Z’) и имеют диаметр и нитки с одинаковыми характеристиками. Устройство содержит также резьбовой стержень 157, адаптированный для резьб 156 и 158 и завинчиваемый внутрь. Резьбовой стержень проходит через приводное средство 12 и пробку 14 и доходит до самосверлящей и самонарезающей части 116, которую он удерживает прижатой к пробке 14.

Первую часть 116 отсоединяют от второй части 111 посредством вывинчивания резьбового стержня 157, доступного посередине приводного средства 12. При вывинчивании резьбового стержня 157 он постепенно выходит из внутренней резьбы 158. При этом вторая часть 116 падает под действием силы тяжести, или, как в варианте осуществления, описанном со ссылками на фиг. 6, первую часть 116 отделяют от второй части 111 за счет толкающего усилия в направлении, перпендикулярном к продольной оси (Z-Z’), при этом усилие получают при прохождении скребка-калибра.

Объектом настоящего изобретения является также способ закупоривания течи в трубопроводе или резервуаре в ходе одной операции или одного этапа, различные подэтапы которого представлены на фиг. 8а, 8b, 8c и 8d. Согласно этому способу заявленное закупоривающее устройство 10 или 100 центруют в месте течи 60 на стенке 50 трубопровода или резервуара, просверливают стенку 50 насквозь на части, являющейся причиной течи, при помощи приводного устройства, которое приводит во вращение закупоривающее устройство. Оператор должен при этом выбрать аксессуар, адаптированный для приводного инструмента и для приводного средства 12. Стенку 50 просверливают при помощи сверлильной головки 28 и в месте течи получают цилиндрическое отверстие 52. Пока инструмент приведения во вращение закупоривающего устройства удерживают на месте, метчик 26 создает внутреннюю резьбу 54 внутри гладких стенок цилиндрического отверстия 52.

Инструмент вращает закупоривающее устройство 10 или 100, пока пробка 14 герметично не сядет в отверстие 52. Для этого наружная резьба 24 пробки 14 взаимодействует с внутренней резьбой 54, пока верхняя скошенная фаска 21 не войдет в контакт с ниткой 51 конца внутренней резьбы 54. Верхняя скошенная фаска 21 является последней частью пробки 14, заходящей в цилиндрическое отверстие 52.

Поскольку стенка верхней скошенной фаски 21 является гладкой, она сплющивает и нагартовывает нитку 51 конца внутренней резьбы так, чтобы ее деформировать. Сплющенный материал нитки стремится переместиться во впадину резьбы и образует герметичное соединение, когда пробка 14 оказывается на месте в отверстии 52. Эффект сплющивания и перемещения материала проявляется также в направлении стенок цилиндрического отверстия с учетом угла стенки скошенной фаски, составляющего от 30 до 50 градусов по отношению к плоскости, перпендикулярной к продольной оси (Z-Z’).

Осуществляемый в ходе одного этапа способ закупоривания течи 60 на стенке 50 трубопровода или резервуара содержит следующие подэтапы:

- центруют закупоривающее устройство 10 или 100 на месте течи 60,

- приводят закупоривающее устройство 10 или 100 во вращение вокруг его продольной оси (Z-Z’) при помощи инструмента приведения во вращение,

- просверливают стенку 50 трубопровода при помощи сверлильной головки 28, находящейся на конце закупоривающего устройства 10 или 100, и получают цилиндрическое отверстие 52,

- нарезают внутреннюю резьбу 54 на гладкой внутренней стенке цилиндрического отверстия 52 при помощи метчика 26 закупоривающего устройства 10 или 100,

- завинчивают пробку 14, находящуюся на другом конце закупоривающего устройства 10 или 100, в резьбовое отверстие, пока верхняя скошенная фаска 21 закупоривающего устройства 10 или 100 не зайдет полностью в цилиндрическое отверстие таким образом, чтобы действовать сильным давлением на внутреннюю резьбу и расплющить конец нитки 51, образующей внутреннюю резьбу 54.

Перед осуществлением этих подэтапов можно предварительно заполнить выходную канавку 13 герметизирующей пастой, или прокладкой, или уплотнительным кольцом, или любым другим средством. После установки закупоривающего устройства 10 или 100 на место герметизирующая паста или любое другое средство оказывается заключенным между внутренней резьбой 54 и выходной канавкой 13 закупоривающего устройства 10 или 100.

После установки закупоривающего устройства 10 или 100 на место нитки наружной резьбы 24 пробки 14 и нитки внутренней резьбы 54 входят друг с другом в тесный контакт и тоже обеспечивают герметичность. Однако последний подэтап имеет большое значение для обеспечения полной герметичности. Когда нитка 51 конца внутренней резьбы 54 сплющивается, она подвергается пластической деформации, являющейся результатом нагартовки под давлением, которым действует металл верхней скошенной фаски 21. Затвердевший и потерявший эластичность деформированный металл позволяет сделать пробку 14 идеально герметичной. После этого этапа верхняя скошенная фаска 21 полностью заходит в цилиндрическое отверстие 52.

Метчик должен завершить нарезку внутренней резьбы отверстия, до того как наружная резьба пробки начнет заходить во внутреннюю резьбу 54 отверстия 52, чтобы избежать смещения ниток, которые могут в этом случае помешать установке пробки. Действительно, когда метчик заканчивает нарезку внутренней резьбы, все снятые и накопившиеся стружки и остатки стенок оказываются удаленными, чтобы наружная резьба 24 пробки зашла во внутреннюю резьбу 54 без смещения. Следовательно, длина метчика 26 должна быть по меньшей мере равна толщине стенки 50. Длина пробки тоже по меньшей мере равна толщине стенки. Предпочтительно пробка и метчик имеют одинаковую длину. Длину пробки 14 следует понимать как длину наружной резьбы 24, к которой добавляются длина цилиндрической части 22 выходной канавки 13 и высота скошенных фасок 21 и 23. Размеры закупоривающего устройства 10 или 100 следует адаптировать для каждой толщины стенки 50.

Согласно второму способу закупоривания течи, заявленное закупоривающее устройство 10 соединяют и центруют с пластиной 40, которая охватывает кривизну стенки 50 трубопровода или резервуара, как показано на фиг. 9 и 10. Металлическую пластину 40 позиционируют на стенке 50 таким образом, чтобы отверстие 60, являющееся причиной утечки, показалось в отверстии 44, предусмотренном в пластине 40. Винты 42 для крепления пластины могут проходить насквозь через стенку, если зона завинчивания не повреждена, и могут не проходить насквозь через стенку, если зона завинчивания повреждена. В случае сквозных винтов можно предусмотреть средство для герметизации винтов. Пластину 40 можно также закрепить на стенке при помощи по меньшей мере одного хомута 46 или при помощи клея.

Пластина 40 позволяет усилить стенку, если она повреждена вокруг отверстия 60, являющегося причиной утечки. Диаметр отверстия 44, предпочтительно предусмотренного в центре пластины 40, превышает наибольший диаметр закупоривающего устройства, чтобы получить достаточно большой проход для закупоривающего устройства и чтобы пластина не мешала оператору во время установки закупоривающего устройства в отверстии 44. Материалами, из которых изготовлены закупоривающее устройство и пластина 40, могут быть сталь, металлический композит или пластик.

Изобретение относится к закупоривающему устройству (10, 100) с продольной осью (Z-Z’) для устранения течи (60) в стенке (50) трубопровода или резервуара, дополнительно содержащему приводное средство (12) на одном конце, пробку (14) и метчик (26). Согласно главным отличительным признакам на втором конце устройство содержит сверлильную головку (28), выполненную с возможностью сверления цилиндрического отверстия (52) в толщине стенки (50) трубопровода в месте течи (60), при этом пробка содержит наружную резьбу (24) и скошенную фаску (23) конца наружной резьбы, на которой заканчивается наружная резьба (24), при этом конец нитки резьбы продолжен на выходной канавке (13), и гладкую верхнюю скошенную фаску (21), выполненную с возможностью деформировать нитку (52) конца внутренней резьбы (54), при этом указанное отверстие (52) предназначено для герметичного закрывания пробкой (14). Изобретение также относится к способу закупоривания течи (60) на стенке (50) трубопровода или резервуара. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Закупоривающее устройство (10, 100) с продольной осью (Z-Z’) для устранения течи (60) в стенке (50) трубопровода или резервуара, дополнительно содержащее приводное средство (12) на одном конце, пробку (14) и метчик (26), при этом на втором конце устройство содержит сверлильную головку (28), выполненную с возможностью сверления цилиндрического отверстия (52) в толщине стенки (50) в месте течи (60), при этом указанный метчик (26) выполнен с возможностью создания внутренней резьбы (54) внутри гладких стенок цилиндрического отверстия (52), отличающееся тем, что указанная пробка содержит наружную резьбу (24) и скошенную фаску (23) конца наружной резьбы, на которой заканчивается наружная резьба (24), при этом конец нитки резьбы продолжен на выходной канавке (13), и гладкую верхнюю скошенную фаску (21), выполненную с возможностью деформировать нитку (51) конца внутренней резьбы (54), при этом указанное отверстие (52) предназначено для герметичного закрывания пробкой (14).

2. Закупоривающее устройство (10, 100) по п. 1, содержащее две части, при этом первая часть состоит из самосверлящей и самонарезающей части (16, 116), включающей в себя сверлильную головку (28) и метчик (26), при этом указанная первая часть заканчивается скошенной фаской (25) конца нитки, образующей уклон порядка 30 градусов с плоскостью, перпендикулярной к продольной оси (Z-Z’), а вторая часть (11, 111) состоит из пробки (14) и приводного средства (12), при этом указанная пробка содержит скошенную фаску (35) начала наружной резьбы, образующей уклон порядка 30 градусов с плоскостью, перпендикулярной к продольной оси (Z-Z’), при этом обе скошенные фаски (25) и (35) образуют между собой угол порядка 60 градусов, при этом на соединении двух частей находится кольцевое сужение (15) с диаметром, не превышающим диаметр сверлильной головки (28).

3. Закупоривающее устройство (10, 100) по п. 2, содержащее средства для отсоединения первой части (16, 116) от второй части (11, 111).

4. Закупоривающее устройство (10) по п. 2, в котором средства разъединения содержат кольцевое сужение (15) с диаметром, составляющим от 75 до 85% диаметра сверлильной головки (28), при этом кольцевое сужение (15) образует место начала разрыва.

5. Закупоривающее устройство (100) по п. 2, в котором части (111) и (116) изначально отделены друг от друга, при этом средства разъединения частей (116) и (111) являются также средствами их соединения, причем указанные средства дополнительно содержат деталь (153) квадратного сечения, расположенную на первой части на поверхности соединения двух частей, и выемку (152), выполненную в толщине пробки (14), начиная от плоскости соединения двух частей, при этом указанная выемка имеет квадратное сечение и форму, соответствующую форме детали (153), при этом осью симметрии детали (153) и выемки (152) является продольная ось (Z-Z’).

6. Закупоривающее устройство по п. 4, в котором указанные средства содержат также шарик (155), находящийся на одной из граней детали (153), и сферическую выемку (154), находящуюся на одной из сторон выемки (152) и предназначенную для частичного захождения в нее указанного шарика для реверсивной блокировки квадратной детали (153) в выемке (152).

7. Закупоривающее устройство по п. 4, в котором указанные средства содержат также внутреннюю резьбу (158), находящуюся в первой части, и сквозную внутреннюю резьбу (156), находящуюся во второй части, при этом обе внутренние резьбы, совмещенные вдоль одной линии и центрованные по продольной оси (Z-Z’), имеют диаметр и нитки с идентичными характеристиками, при этом указанное устройство содержит также резьбовой стержень (157), адаптированный для внутренних резьб (156) и (158) и завинчиваемый внутрь, при этом указанный резьбовой стержень проходит через приводное средство (12) и пробку (14), доходя до самосверлящей и самонарезающей части (16), которую он удерживает прижатой к пробке (14).

8. Закупоривающее устройство по одному из пп. 1-7, в котором длина метчика (26) по меньшей мере равна толщине стенки (50).

9. Закупоривающее устройство по одному из пп. 1-8, в котором метчик (26) имеет диаметр основания нитки, равный диаметру сверлильной головки (28), высота нитки метчика (26) составляет от 10 до 20 мм и предпочтительно равна 15 мм, шаг нитки метчика (26) составляет от 1 до 2 мм и предпочтительно равен 1,25 мм.

10. Закупоривающее устройство по одному из пп. 2-9, в котором наружная резьба (24) пробки (14) имеет номинальный диаметр, равный номинальному диаметру метчика (26), и шаг нитки равен шагу нитки метчика (26), при этом наружная резьба (24) является продолжением метчика (26) так, что вместе они образуют одну геликоиду, прерываемую кольцевым сужением (15).

11. Закупоривающее устройство по одному из пп. 1-10, в котором скошенная фаска (23) конца наружной резьбы образует угол от 30 до 50 градусов с плоскостью, перпендикулярной к продольной оси (Z-Z’) закупоривающего устройства (10).

12. Закупоривающее устройство по одному из пп. 1-11, в котором выходная канавка (13) содержит цилиндрическую часть (22) длиной (221), при этом диаметр цилиндрической части (22) равен диаметру основания нитки наружной резьбы (24) пробки (14), при этом длина (221) цилиндрической части (22) составляет от 1 до 5 мм.

13. Закупоривающее устройство (10, 100) по п. 12, в котором длина пробки (14), включающая в себя длину наружной резьбы (24), длину (221) выходной канавки (13) и высоту скошенных фасок (21) и (23), по меньшей мере, равна толщине стенки (50).

14. Закупоривающее устройство (10, 100) по одному из пп. 1-13, в котором пробка (14) содержит головку (141) пробки, имеющую диаметр, превышающий номинальный диаметр наружной резьбы (24), и периферический заплечик (143), на котором установлена кольцевая прокладка (142), при этом периферический заплечик (143) выполнен с возможностью опираться на стенку (50) трубопровода, когда закупоривающее устройство (10, 100) установлено на место.

15. Способ закупоривания течи (60) на стенке (50) трубопровода, содержащий следующие подэтапы: центруют закупоривающее устройство (10, 100) по одному из пп. 1-14 по месту течи (60), приводят закупоривающее устройство (10, 100) во вращение вокруг его продольной оси (Z-Z’) при помощи инструмента приведения во вращение, сверлят стенку (50) трубопровода при помощи сверлильной головки (28), находящейся на конце закупоривающего устройства (10, 100), и получают цилиндрическое отверстие (52), нарезают на гладкой внутренней стенке указанного цилиндрического отверстия внутреннюю резьбу (54) при помощи метчика (26) закупоривающего устройства (10, 100), завинчивают пробку (14), находящуюся на другом конце закупоривающего устройства (10, 100), в резьбовое отверстие, пока верхняя скошенная фаска (21) закупоривающего устройства (10, 100) полностью не зайдет в цилиндрическое отверстие, чтобы подействовать сильным давлением на внутреннюю резьбу (54) и произвести нагартовку конца нитки (51), образующей внутреннюю резьбу.

16. Способ закупоривания по п. 15, в котором, прежде чем осуществить подэтапы, на стенке (50) в месте течи (60) крепят пластину (40), при этом форма указанной пластины адаптирована к кривизне указанной стенки, причем указанная пластина содержит отверстие (44) для прохождения закупоривающего устройства (10).

17. Способ закупоривания по п. 16, в котором пластину (40) крепят на стенке (50) при помощи винтов (42).

18. Способ закупоривания по п. 16, в котором пластину (40) крепят на стенке (50) при помощи по меньшей мере одного хомута (46).

19. Способ закупоривания по п. 16, в котором пластину (40) крепят на стенке (50) при помощи клея.