Шаровая заглушка Советский патент 1986 года по МПК F16L1/00 

f

Изобретение относится к технически средствам для проведения сварочных работ на магистральных газопроводах и может быть применено при врезке катушек, отводов, и запорной арматуры.

Целью изобретения является повы- Ипение безопасности сварочных работ на действующих газовых маги стралях путем предотвращения воспламенения газовоздушной смеси за счет устранения опасных проявлений статического электричества, образующегося на поверхности шаровой заглушки,

На фиг. 1 показана схема установки заглушек на .действующем трубопроводе при проведении сварочных работJ на фиг. 2, 3 и 4 показаны соответственно предлагаемая шаровая заглушка, фрагмент ее поверхности и схема установки ее в трубопроводе.

Предлагаемая шаровая заглушка (фиг. 2 и 3) состоит.из резиновой камеры 1, на поверхности которой с помощью эластичных заплаток 2 прикреплены в шахматном порядке йеталлические диски 3 с приваренной к каждому из них под углом в 60 относительно плоскости диск,а металлической струной 4. Свободные концы этих струн направлены в сторону, противоположную основанию шланга 5, соединенного с резиновой камерой 1 и служащего для наполнения ее воздухом.

Такое конструктивное решение обепечивает поддержание оптимального угла расхождения металлических стру 4 относительно поверхности заглушки течение всего процесса стравливания из нее воздуха.

Все металлические диски 3 имеют между собой электрическую связь посредством гибких металлических проводников 6, выполненных в виде пружины, для обеспечения неразрывно связи при любом состоянии шаровой заглушки.

Электрическая связь между дисками 3, а следовательно, и между струнами 4 обеспечивает стекание дробных разрядов утечки из объема га- зрвоздущного облака на массу трубопровода 7 (фиг. 4). Для этого у основания шланга 5 располагается металическое кольцо 8, на которое замыкаются проводники 6. В свою очередь

19859

кольцо 8 соединяется также посредством гибкого металлического канатика 9 со стенкой трубопровода 7 .

5 Количество металлических струн усов, приходящихся на единицу площади рабочей поверхности заглушки (шар накачен), выбрано исходя из ,закона плотности распределения по0 тенциалов с целью дробления разрядов утечки и обеспечения единичной их энергии намного ниже минимальной энергии воспламенения горючей газовоздушной смеси природного газа

5 с воздухом с учетом влияния при этом и механической энергии электростатической системы шаровая заглушка - газовоздушное облако трубопровод в динамическом режи20 ме..

Специальными мерами создается утечка .электростатических зарядов, предотвращающая накопление энергии заряда -вьте уровня 0,.

5Энергия электростатических разрядов определяется по формуле

А Ж 2

СШ 2

где А - энергия ИСКРЕ-,, Дж;

Q - заряд. К;

и - напряжение. В;

С - емкость, Ф.

При динамическом режиме реализации энергии заряженной системы энергия определяется по формуле

А и

9Г UK

где Сц - начальная (максимальная)

емкость, Ф;

С - конечная (минимальная) емкость, Ф.

Отсюда легко определить необходимое число усов для данных типоразмеров шаровых заглушек и трубопровода

N

0,4А

- число усов.

Например, экспериментально уста- новлено, что на датчике, присоединенном к резиновой поверхности заглушки и имеющем поверхность S 20 см наблюдаются потенциалы до 1000 В.

с и и С соответственно прин11мают значейия. 72пФ и 24пФ.

Тогда энергия, генерируемая единицей поверхности шаровой заглушки

- , определяется как

О

w.gtJJi 5,4,.

Л-2-е,. За

СМ

Вся поверхность шаровой заглушки, установленной внутри трубопровода диаметром с 70 см, составляет около

S . -Jirdz 2,05 10 см2

Тогда, энергия генерируемая на всей поверхности шаровой заглушки, достигает значений

А W 5 11,07 Ю- Дж.

Минимальная энергия воспламенен для транспортируемого природного газа в смеси с воздухом имеет значения не ниже 0,2 мДж. Тогда из условий электростатической искро- безопасности, определяющихся выражением А 0.,4А. , вытекает, что наблюдаемые значения А п ревьш1ают допустимые в

А

0,4А

14 раз.

fnit,

в нашем случае N : 15-20 струн надежно обеспечивают электростатическую искробезопасность.

Устройство работает следующим образом.

При нагнетании воздуха в камеру заглушка начинает принимать форму шара и струны расходятся (становятся ежиком), пронизывая внутренний объем трубопровода 7 и касаясь его внутренних стенок. Возникающие в .:. процессе установки заглушки 1 заряды статического электричества (в дальнейшем СЭ) не представляют опасности, так как в этот период (до начала ремонтных работ) в трубопроводе отсутствует окислитель - воздух. После проведения огневых работ

19859

в объем трубопровода между шарами поступает воздух. Когда стравливают воздух из заглушки 1 для ее извлечения транспортируемый газ, перете- 5 кая в ремонтнун) область, смешивается с находящимся там воздухом и образует горючую смесь. При этом, возникающее вблизи резиновой поверхности шара 1 газовоздушное облако (иногда 10 с примесью конденсатора) имеет склонность к сильной электризации. Однако благодаря предлагаемой кон.струкции шаровой заглушки исключаются разряды СЭ с энергией, достаточной для 15 воспламенения горючей смеси как с поверхности резиновой камеры 1, так и внутри газоврздупшого облака, вследствие того, что обр аззтощиеся на заглушке 1 электростатические

20 заряды нейтрализуются через метал- , лические проводники 6 на массу трубопровода 7, а заряды внутри объема облака, коронируя, разряжаются на металлические струны - усы

25 При этом струны 4 образуют внутри трубопровода некоторую пространственную решетку (своеобразный экран между шаром и облаком), которая компенсирует действия динамиче30 ских факторов при стравливании воздуха из заглушки, предотвращая тем самым превращение потенциальной механической энергии накаченной шаровой заглушки 1 в потенциальнуюэлектроста35 тическую энергию, т.е. предотвращается возможность накопления электростатических зарядов как по поверхности шаровой заглушки, так и внутри газовоздушного облака, а с энергией,

и достаточной для воспламенения горючей смеси, и обеспечивается электростатическая искробезопасность процесса по извлечению шаровых заглушек .

5 Применение предлагаемой шаровой загл5гшки дает положительный эффект в повышении качества сварочных работ на действующих газовых магистралях за счет предотвращения де0 фектов в сварных швах, возникающих при взрывах (хлопках) газовоздушной смеси, а также повышает безопасность работ и устраняет случаи травматизма работающего персона

5 ла.

Фиг.З