Охлаждающая камера для перекрытия трубопроводов с жидкостью Советский патент 1992 года по МПК F16L55/16 

Изобретение относится к строительству и эксплуатации трубопроводов, а именно к устройствам, применяемым при ремонте и эксплуатации трубопроводов для их перекрытия за счет охлаждения содержащихся в них жидкостей до образования ледяной пробки.

Известна охлаждающая камера для перекрытия трубопроводов с жидкостью, содержащая одну охватывающую трубопровод полость,

Охлаждающая камера металлоемка и сложна в эксплуатации, так как для повыше- ния теплообмена между хладагентом и стенкой трубы в конструкции камеры предусмотрена установка гофрированных накладок, развивающих поверхность теплообмена.

Наиболее близкой к предлагаемой является охлаждаю ща я камера,разделенная перегородками на три охватывающие трубопровод полости, средняя из которых частично заполнена жидким хладагентом и снабжена распылительным приспособлением, а крайние полости соединены со средней наружными перетоками.

Камера эффективна в работе, так как кипение жидкого хладагента происходит непосредственно на поверхности трубопровода в средней полости, а использование холода пэров хладагента, образующихся в средней полости камеры, происходит в крайних полостях камеры, однако имеет недостатки. Одним из недостатков камеры является невозможность применения ее для ряда диаметров трубопроводов. Камера состоит из двух полуцилиндрических частей и имеет уплотнения своих перегородок по всей окружности трубопровода для одного какого-либо диаметра трубопровода. Кроме того, известная камера металлоемка, так как вся состоит из металла, а для обслуживания трубопроводов разных диаметров требуется много камер, что еще более увеличивает металлоемкость технологии перекрытия.

Целью изобретения является расширение технических возможностей путем обеспечения перекрытия трубопроводов разных диаметров, а также уменьшение металлоемкости.

В охлаждающей камере для перекрытия трубопроводов с жидкостью, содержащей три охватывающих трубопровод полости, средняя из которых заполнена жидким хладагентом и снабжена распылительным приспособлением, а торцовые полости .соединены со средней полостью наружными перетоками, камера снабжена по меньшей мере тремя центральным и двумя

крайними кольцами, выполненными полыми и разъемными по диаметру и закрепляемыми на трубопроводе с помощью опор изменяющейся длины, и эластичной обопочкой, охватывающей кольца и образующей с трубопроводом среднюю полость, причем крайние кольца выполнены с отверстиями, соединяющими их внутренние полости со средней полостью камеры, при этом внутренние полости крайних колец сообщены с . наружными перетоками. Кроме того, распылительное приспособление закреплено на центральном кольце камеры с возможностью вертикального перемещения на расстояние

h

где Di - наибольший диаметр трубопроводов;

D2 - наименьший диаметр трубопроводов, при которых используется камера.

Предлагаемая камера отличается от известной наличием гибкой оболочки, полых

разъемных колец, на которые опирается оболочка, распылительным устройством, которое выполнено с возможностью вертикального перемещения. Известны технические решения, в которых гибкая оболочка поддерживается жестким каркасом. Однако кольца камеры выполняют не только роль жесткого каркаса, но и служат каналами для перетока газообразной фазы хладагента из средней полости камеры в крайние, Кроме того, среднее кольцо служит кронштейном для распылительного устройства, которое выполнено с возможностью вертикального перемещения.

На фиг. 1 показана предлагаемая камера, общий вид; на фиг. 2 - то же, продольный разрез; на фиг. 3 - то же, вид сбоку; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 2.

Охлаждающая камера для перекрытия

трубопроводов с жидкостью устанавливается с наружной стороны трубопровода 1 в

месте, где необходимо перекрыть трубопровод с помощью пробки из замороженной жидкости. Охлаждающая камера содержит не менее, чем три кольца: центральное 2 и крайние 3 и 4, вокруг которых расположена эластичная оболочка 5, образующая с трубопроводом 1 среднюю полость 6. Каждое кольцо камеры выполнено полым и состоит из двух разъемных элементов, соединенных между собой по обеим сторонам трубопровода 1 разъемным креплением 7. Центральное кольцо 2 состоит из верхнего

разъемного 8 и нижнего 9 элементов. Каждое крайнее кольцо 3 и 4 также состоит из верхнего разъемного 10 и нижнего 11 элементов.

На верхнем разъемном элементе 8 центрального .кольца 2 закреплено распылительное приспособление, выполненное в виде штуцера 12, подвижного штока 13, фиксирующих гаек 14, двухтрубного коллектора 15 с перфорацией, отражательного экрана 16. Резьба на штоке 13 выполнена такой длины, чтобы распылительное приспособление могло смещаться в вертикальном направлении на расстояние h, т.е. всегда обеспечивается оптимальное расстояние от коллектора 15 до наружной поверхности орошаемой трубы 1 при разных диаметрах трубопроводов, для которых используется предлагаемая камера.

С наружной стороны средней полости камеры устанавливается разъемный изоляционный кожух 17 и 18, который по длине больше средней полости камеры и образует своим продолжением торцовые полости 19 камеры. Для выхода паров хладагента из средней полости б камеры верхние полые элементы 10 крайних колец 3 и 4 имеют сквозные отверстия 20, по которым пары хладагента поступают в полость колец 3 и 4, затем по наружным перетокам 21 - в торцовые полости охлаждающей камеры.

Все разъемные элементы колец имеют опоры 22 изменяющейся длины. Три опоры 22 на кольцах, собранных из двух разъемных элементов 23 и 24, расположены под углом 120° для обеспечения надежной центровки и закрепления колец относительно наружной поверхности трубопровода. Противоположные стороны эластичной оболочки 5 на кольцах 2-4 камеры соединяются между собой, например, с помощью молний 25 либо другим произвольным способом, обеспечивающим допускаемую утечку парообразного хладагента в атмосферу, при этом оболочка 5 еще закрепляется на центральном кольце 2 зажатием ее между гайкой штока 13 и этим кольцом, на крайних кольцах 3 и 4 - зажатием оболочки 5 между, наружными перетоками 21 и этими кольцами 3 и 4. С торцовой части охлаждающей камеры эластичная оболочка, находящаяся вне крайних колец 3 и 4, закрепляется на наружной поверхности трубопровода 1 стягивающими элементами 26.

Камера работает следующим образом.

Откапывается участок трубопровода длиной до пяти его диаметров. На этом участке трубопровода снимается изоляция. На очищенной наружной поверхности трубы в средней части замораживаемого участка устанавливается датчик температуры, с помощью которого контролируется температурный режим замораживания (не показан). Затем на трубопроводе 1 монтируется не менее трех колец 2-4 и гайками 14 на штоке 13 выставляется оптимальное расстояние от коллектора 15 до охлаждаемой поверхности трубопровода 1, равное 25-30 мм. Длина охлаждающей камеры может регулировать0 ся количеством устанавливаемых центральных колец 2 с распылительным устройством и расстояниями между кольцами 2 и 3, 4. Собранные кольца 2-4 обтягиваются эластичной оболочкой 5, которая закрепляется

5 как на кольцах 2-4, так и на наружной поверхности трубопровода 1.

Штуцер 12 каждого центрального кольца 2 соединяется с емкостью жидкого азота. С каждой торцовой стороны средней поло0 сти охлаждающей камеры на крайних кольцах 3 и 4 монтируются наружные перетоки 21. Затем в среднюю полость 6 охлаждающей камеры подается хладагент, например жидкий азот. Жидкий азот с помощью двух5 трубного коллектора 15 равномерно орошает участок трубопровода 1, в котором создается ледяная пробка. При орошении жидким азотом наружной поверхности трубопровода происходит кипение жидкого

0 азота в пленке с разбрызгиванием его. С помощью каплеотражательного экрана 16 разбрызгивающийся жидкий хладагент возвращается на теплообменную поверхность. Жидкость в трубопроводе отдает свое тепло

5 на парообразование жидкого азота, в результате чего она охлаждается и замерзает. Образующиеся пары хладагента с температурой насыщения поступают в торцовые части охлаждающей камеры, где происходит

0 теплообмен между паровой фазой хладагента и наружной поверхностью трубы с жидкостью, что также приводит к охлаждению и замораживанию жидкости в трубопроводе. Затем подогретые пары азота выходят через

5 отверстия 20 по каналам в кольцах 3 и 4 и по перетокам 21 попадают в торцовые полости камеры между оболочкой 5 и теплоизоляционным кожухом 17 и 18, а затем - в атмосферу, омывая трубу 1 по обе стороны

0 охлаждающей камеры.

После замерзания воды в трубопроводе г,о всему его сечению, т.е. создания пере- крытия из замерзшей жидкости, последнее может поддерживаться в неразрушенном

5 состоянии в течение любого нужного времени за счет подачи в охлаждающую камеру хладагента. Когда отпадает необходимость в наличии пробки, подача хладагента в камеру прекращается. За счет теплопритоков из окружающей среды пробка расплавляется. Для ускорения процесса расплавления ледяной пробки в охлаждающую камеру подается теплоноситель, имеющий температуру выше температуры замерзания жидкости в трубопроводе.

Удешевление предлагаемой камеры по сравнению с известной происходит за счет снижения металлоемкости камер, а также за счет сокращения количества камер, которыми обслуживается сеть трубопроводов различного диаметра. Например, изготовленный опытный образец предлагаемой камеры может использоваться на трубопроводах с наружным диаметром 102-222 мм. Вес опытного образца 9,5 кг, он заменяет три известных камеры, вес которых соответственно составляет 20, 38 и 68 кг.

Формула изобретения 1. Охлаждающая камера для перекрытия трубопроводов с жидкостью, содержащая три охватывающих трубопровод полости, средняя из которых заполнена жидким хладагентом и снабжена распылительным приспособлением, а торцовые полости соединены со средней полостью наружными перетоками, отличающая- с я тем, что. с целью расширения технических возможностей путем обеспечения перекрытия трубопроводов различных диаметров, а также уменьшения металлоемкости, камера снабжена по меньшей мере тремя

центральными и двумя крайними кольцами, выполненными полыми и разъемными по диаметру и закрепляемыми на трубопроводе с помощью опор изменяющейся длины, и эластичной оболочкой, охватывающей кольца и

образующей с трубопроводом среднюю полость, причем крайние кольца выполнены с отверстиями, соединяющими их внутренние полости со средней полостью камеры, при этом внутренние полости крайних колец сообщены с наружными перетоками.

2. Камера поп. 1, отличающаяся тем, что распылительное приспособление закреплено на центральном кольце камеры с возможностью вертикального перемещения на расстояние

h (Di - D2)/2

где Di - наибольший диаметр трубопрово- дов;

D2 - наименьший диаметр трубопроводов при которых используется камера.

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации трубопроводов, а именно к устройствам, применяемым при ремонте и эксплуатации трубопроводов для их перекрытия за счет охлаждения содержащихся в них жидкостей до образования ледяной пробки. Цель изобретения - расширение технических возможностей путем обеспечения перекрытия трубопроводов различных диаметров, а также уменьшение металлоемкости. Охлаждающая камера содержит не менее, чем три полых кольца: цетральное 2 и крайние 3 и 4. вокруг которых расположена эластичная оболочка 5, образующая с трубопроводом 1 среднюю полость 6. На центральном кольце 2 закреплено распылительное приспособление, выполненное в виде штуцера, подвижного штока 13 с гайками, двухтрубного перфорированного коллектора и отражательного экрана и имеющее возможность вертикального перемещения. Подаваемый в среднюю полость 6 хладагент через распылительное устройство равномерно орошает трубопровод 1, охлаждая его и создавая в нем ледяную пробку. За счет возможности использования данного устройства для трубопроводов различных диаметров расширяются его технические возможности при одновременном снижении металлоемкости. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. v Ј а СО о g (йиг. 2

20

. №

л

19

#

18

Я Я

ftn.f

ФнгЗ

Ю

W

/з

t6

Фиг

2V