Устройство для перекрытия трубопровода Советский патент 1992 года по МПК F16L55/16 

Изобретение относится к строительству и эксплуатации трубопроводных транспортных систем и может быть использовано при проведении ремонта и испытаний трубопроводов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства для перекрытия трубопровода в широком диапазоне рабочих давлений.

На фиг. 1 изображено устройство для перекрытия трубопровода (продольный разрез) в исходном состоянии; на фиг.2 - устройство для перекрытия трубопровода в

рабочем состоянии; на фиг.З - вариант устройства с внешней подачей высоковязкого герметика в корпус устройства (запорную пробку).

Устройство установлено в трубопроводе 1 и содержит корпус запорной пробки 2 с центрирующими упругими манжетами 3. Корпус запорной пробки 2 снабжен емко; стью 4, которая заполнена высоковязким герметиком. На корпусе запорной пробки 2 размещены кольцевые магнитные элементы 5, на поверхностях которых располагается магнитоабразивный порошок 6. Корпус заvi

о ел о ел о

нормой пробки 2 выполнен в виде одного или нескольких жестких дисков из магни- топроводного материала, сопрягаемые с трубопроводом 1, боковые поверхности которых имеют трапецеидальную форму. Емкость А с высоковязким герметиком соединена каналами 8 с зоной трапецеидальной поверхности со стороны высокого давления, а магнитные элементы 5 с магнитоабразив- ным порошком размещены со стороны низ- кого давления. Устройство для перекрытия снабжено также источником регулируемого магнитного поля 9.

Подача высоковязкого герметика из емкости 4 по каналам 8 в зону высокого давле- ния может быть осуществлена либо при помощи гибкой мембраны 10, либо благодаря внешней подаче герметика под давлением по шлангу 11 (фиг.З). В качестве источника регулируемого магнитного поля 9 может быть взят, например, электромагнит с питающим кабелем 12.

С целью упрощения системы подачи высоковязкого герметика в кольцевой зазор высоковязкий герметик можно применять с добавлением 10-40% (по объему) наполнителя из магнитного порошка, с дисперсностью 0,1-0,5 мкм, что придает герметику магнитные свойства. Также возможно использование магнитной жидкости. В этом случае при включении источника магнитного поля 9 высоковязкий герметик под воздействием поля самостоятельно установится в кольцевом зазоре со стороны высокого давления. Что касается выбора дисперсности магнитоабразивного порошка, то для обеспечения эффективного заклинивания максимальный размер порошка выбирается из соотношения

0.1 (D,p - От) Ј d 3,0 (Отр - Dn).

где d - максимальный размер зерен; DTp - диаметр трубы;

Dn - диаметр пробки. Целесообразно, чтобы количество такого порошка не превышало 50% от его общего количества. Остальная часть порошка выбирается с минимальной дисперсностью (0,1-0.5 мкм) для обеспечения максимально возможной плотности упаковки с минимальными зазорами, что не дает возможности свободно фильтроваться высоковяэкому герметику в порах между магнитоабразив

ными частицами.

Устройство работает следующим образом.

Перед введением устройства в трубопровод 1 на поверхность маломощных кольцевых магнитных элементов 5 насыпается

магнитоабраэивный порошок 6 нужной дисперсности, Емкость 4 заполняют высо- ковяэким герметиком. Затем устройство устанавливают в трубопровод 1. где оно самоцентрируется при помощи упругих манжет 3. После этого на обмотки электромагнита 9 подают электрический ток по кабелю 12. В результате возникновения сильного магнитного поля (схема замыкания потока Ф показана на фиг.2) магнито- абразивный порошок самоустановится в трапецеидальных зазорах со стороны элементов 5 (низкого давления). Это достигается за счет обеспечения значительного превышения значения напряженности магнитного поля в трапецеидальных зазорах по сравнению с напряженностью поля на поверхности элементов 5. Далее заполняется трапецеидальная полость со стороны высокого давления высоковязким герметиком через каналы 8. Заполнение обеспечивается либо принудительно под давлением по шлангу 11, либо благодаря гибкой мембране 10/, которая при увеличении давления со стороны замкнутого объема трубопровода прогибается и выдавливает герметик через каналы 8.

Таким образом, когда со стороны замкнутого объема трубопровода повышается давление до Ртр, на устройство действует выталкивающая сила F

F(PTp-Po)

Л

D2n

где F - выталкивающая сила;

Ртр - давление в трубопроводе;

Ро давление со стороны низкого давления;

Dn - диаметр пробки.

Нейтрализацию действия этой силы осуществляет кольцевой клин из магнитоабразивного порошка 6. Наиболее эффективное заклинивающее воздействие абразивного порошка 6 наблюдается, когда в рабочем зазоре (между трубопроводом 1 и поверхностью дисков 7) располагается не более пяти зерен магнитоабразивного порошка. При этом развиваются силы резания (заклинивания), превышающие 15-30 кг/см (1,5-3 МПа). Таким образом, при обеспечении достаточной площади контакта труба - порошок - пробка можно осуществить перекрытие трубопровода 1 при любом давлении. Необходимо только набрать необходимое число жестких дисков 7.

Однако, обеспечив неподвижность запорной пробки 2 в трубопроводе 1, необходимо добиться и герметичности по месту

сопряжения пробки и трубы. Для этого со стороны высокого давления по каналам 8 подают высоковязкую среду - герметик (вязкость подбирается в зависимости от перепада давления) и она колеблется от 1 сСт (вода) до 1000 сСт (пластилин, смола).

Максимальной плотности и минимальных каналов в порошковой структуре магни- тоабразивного клина достигается за счет того, что порошок состоит из зерен различного размера. Поэтому, выбрав герметик с соответствующей вязкостью, можно достичь герметичности сопряжения труба-порошок - пробка.

В предложенном устройстве эффект заклинивания пробки достигается за счет специальной формы жестких дисков, обеспечивающих необходимое распределение магнитного поля в зазоре, вследствие чего происходит перемещение абразивного порошка в зону заклинивания, а также дополнительное механическое заклинивание от воздействия выталкивающей силы F. При этом количество дисков 7 выбирается так, чтобы заклинивающая сила РЭак значительно превышала силу F и силу, выталкивающую порошки из кольцевого зазора F

F3« F + Fs - F + (PTp

JT() x4

Po) x

Как правило, вполне достаточно 2-х дисков для удержания ДР - 10 МПа при Dtp - 1000 мм ( Д Р - Ртр - Ро).

Предлагаемая конструкция может быть реализована и при наличии вместо электромагнита 9 постоянного мощного магнита с регулирующим шунтирующим устройством.

Для упрощения конструкции и повышения ее автономности можно использовать магнитоактивный высоковязкий герметик, приготовленный либо как магнитная жидкость, либо как опытный вязкий герметик с

дисперсным магнитным наполнителем. В этом случае при включении источника магнитного поля 9 одновременно с двух сторон в зону с минимальным зазором (максимальной напряженностью магнитного поля) между дисками 7 и трубой 1 устремится абразивный состав 6 и магнитоактивный герметик. В качестве магнитоабразивного порошка в устройстве могут быть использованы

порошки типа ФЕРАБРАЗ-310 и др. В качестве высоковязкого герметика может быть использована уплотнительная паста по ТУ 6-02-1-462-86.

После производства работ по испытанию трубопровода и сброса давления необходимо отключить источник магнитного поля 9 и продвинуть пробку 2 немного вперед. При этом клин разрушится, магнито- абраэивный порошок 6 за счет поля

элементов 5 соберется на их поверхности. Далее устройство может быть при необходимости передвинуто дальше или удалено из трубопровода через его открытый конец (вытащить назад).

Формула изобретения

1. Устройство для перекрытия трубопровода, содержащее запорную пробку, снабженную емкостью для высоковязкого герметика, кольцевые элементы, на поверхности которых размещен магнитоабразив- ный порошок, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности перекрытия трубопровода в широком диапазоне рабочих давлений, устройство дополнительно

снабжено источником регулируемого магнитного поля, запорная пробка выполнена в виде по меньшей мере одного жесткого диска из магнитопроводного материала, имеющего в сечении трапецеидальную форму.

2. Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что вязкий герметик выполнен с добавлением наполнителя из магнитного порошка.

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано при производстве строительных и ремонтных работ. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства в широком диапазоне рабочих давлений. В устройстве, содержащем запорную пробку, емкость с высоковязким герметиком. магнитные элементы с магни- тоабразивным порошком на их поверхности, запорная пробка выполнена в виде одного или нескольких жестких дисков из магнитопроводного материала, поверхности которых имеют трапецеидальную форму, при этом емкость с герметиком соединена каналами с трапецеидальной поверхностью со стороны высокого давления, а магнитные элементы с магнитоабразивным порошком размещены со стороны низкого давления. Устройство снабжено источником регулируемого магнитного поля. В устройстве зерна магнитоабразивного порошка выбираются различной дисперсности, а высоковязкий герметик может обладать магнитными свойствами. Устройство обеспечивает полную герметизацию перекрываемого участка практически при любых давлениях на соседнем участке. Это имеет место, например, при последовательном проведении участков цельного трубопровода. 1 з.п. ф-лы. 3 ил. (Л С