заглушающее устройство для перекрытия трубопровода (варианты)

Формула изобретения

1. Заглушающее устройство для перекрытия трубопровода, содержащее корпус и оболочку тороидальной формы, деформируемую под действием давления рабочей среды, отличающееся тем, что в исходном состоянии внешняя и внутренняя части оболочки, ориентированные вдоль оси, вогнуты в сторону оси, а торцы оболочки закреплены на корпусе.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус включает жестко связанные друг с другом дисковые элементы.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что корпус выполнен с опорным элементом, на котором установлена оболочка и поверхность которого, обращенная к поверхности внутренней части оболочки, повторяет ее форму в исходном состоянии.

4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что поверхность корпуса, обращенная к поверхности внутренней части оболочки, образует с ней полость, заполненную в исходном состоянии жидкостью.

5. Заглушающее устройство для перекрытия трубопровода, содержащее корпус и оболочку, деформируемую под действием давления рабочей среды, отличающееся тем, что оболочка выполнена разомкнутой с торцов, в исходном состоянии вогнута в сторону оси вращения и закреплена своими краями на корпусе с образованием полости между оболочкой и корпусом для подачи рабочей среды.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что корпус содержит жестко связанные друг с другом дисковые элементы.

7. Устройство по п.5 или 6, отличающееся тем, что корпус выполнен с опорным элементом, на котором установлена оболочка и поверхность которого, обращенная к поверхности внутренней части оболочки, повторяет ее форму в исходном состоянии.

8. Устройство по п.5 или 6, отличающееся тем, что поверхность корпуса, обращенная к оболочке, образует с ней полость, заполненную в исходном состоянии жидкостью.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к трубопроводному транспорту жидкостей и газов и предназначено для перекрытия трубопровода при его ремонте или во время аварийной ситуации и может быть использовано для перекрытия водопроводов, нефтепроводов и других трубопроводных систем.

Из уровня техники известны конструкции устройств для перекрытия трубопроводов (заглушек), представляющие собой сферические или цилиндрические надувные оболочки, например заглушки фирм "Hollmatro" (Нидерланды), "Vetter" (ФРГ), "ОРКО" (г. Омск). Такие устройства вводятся внутрь подлежащей перекрытию трубы, в них подается сжатый газ, под давлением которого оболочка устройства увеличивается в диаметре и перекрывает внутреннее сечение трубы.

Основными недостатками этих заглушек являются невысокое рабочее давление (0,15...0,3 МПа), что, соответственно, ограничивает давление в перекрываемом трубопроводе, а также малая площадь поверхности контакта с трубой (особенно характерно это для заглушек в трубопроводах большого диаметра), что зачастую приводит к перемещению заглушки вдоль трубы под действием давления в перекрытом трубопроводе. Кроме того, учитывая их значительный объем и давление внутри, эти заглушки являются энергоемким, весьма небезопасным объектом, непредвиденное разрушение (прокол, разрыв) которого может привести к достаточно неприятным последствиям, включая разлетающиеся части, повреждение оборудования и т.п.

Известны заглушающие резинокордные устройства для нефтепроводов и трубопроводов, содержащие эластичную раздуваемую цилиндрическую камеру, соединенную торцевыми стенками, одна из которых снабжена расположенным по оси камеры трубным штуцером, переходящим внутри камеры в кольцевой диск, соединенный с торцевой стенкой камеры через резиновую прослойку. Такое устройство защищено патентом РФ №2037729 С1, МПК 7 F 16 L 55/16, 19.06.1995, в нем цилиндрическая оболочка камеры соединена торцевыми стенками, выполненными из отдельных радиально направленных и частично перекрывающих одна другую полос с отогнутыми вдоль оси камеры концами. Такое устройство позволяет расширить эксплуатационные возможности за счет перекрытия трубопроводов с большим диапазоном диаметров труб и давлений в них за счет повышения прочности устройства и обеспечения увеличения давления сжатого газа, подаваемого внутрь устройства.

Однако оно имеет сложную конструкцию, весьма большой вес и при этом не обеспечивает достаточной надежности перекрытия трубопровода.

Наиболее близким заявляемому герметизирующему устройству по конструкции является устройство, раскрытое в SU 892108, МПК 7 F 16 L 55/16, 23.12.1981, содержащее корпус и установленный на нем уплотнительный элемент в виде эластичной оболочки тороидальной формы, деформируемой под действием давления рабочей среды. Корпус этого устройства выполнен в виде барабана конической формы, соединенного со штоком механизма его ввода и установки. Такая конструкция позволяет увеличить площадь контакта эластичной оболочки с внутренней поверхностью тубы за счет использования давления среды для повышения надежности перекрытия трубопровода. Однако при увеличении давления внутри трубопровода степень его перекрытия при сохранении нормального рабочего давления сжатого воздуха в уплотнительном элементе недостаточна, что не позволяет эксплуатировать устройство при повышенном внутреннем давлении газа в трубах, имеющих низкий коэффициент трения.

Задачей изобретения является увеличение прочности, долговечности и надежности работы, расширение эксплуатационных возможностей заглушающего устройства и повышение безопасности ремонтных работ.

Поставленная задача решается путем разработки двух вариантов конструкции заглушающего устройства для перекрытия трубопровода.

Согласно первому варианту в устройстве, содержащем корпус и эластичную герметизирующую оболочку тороидальной формы, деформируемую под действием давления рабочей среды, в исходном состоянии внешняя и внутренняя части оболочки, ориентированные вдоль оси, вогнуты в сторону оси, а торцы оболочки закреплены на корпусе. Корпус может содержать жестко связанные друг с другом дисковые элементы. Герметизирующая оболочка может быть установлена на опорном элементе корпуса, размещенном, в частности, между дисковыми элементами, поверхность которого, обращенная к верхности внутренней части оболочки, повторяет ее форму в исходном состоянии. Кроме того, поверхность корпуса, обращенная к поверхности внутренней части оболочки, может образовывать с ней полость, заполненную жидкостью.

Согласно второму варианту в заглушающем устройстве для перекрытия трубопровода, содержащем корпус и герметизирующую оболочку, деформируемую под действием давления рабочей среды, оболочка выполнена разомкнутой с торцов, в исходном состоянии вогнута в сторону оси вращения и закреплена своими краями на корпусе с образованием полости между оболочкой и корпусом для подачи рабочей среды под давлением. Корпус может содержать жестко связанные друг с другом дисковые элементы. Герметизирующая оболочка может быть установлена на опорном элементе корпуса, размещенном, в частности, между дисковыми элементами, поверхность которого, обращенная к поверхности внутренней части оболочки, повторяет ее форму в исходном состоянии. Кроме того, поверхность корпуса, обращенная к оболочке, может образовывать с ней полость, заполненную в исходном состоянии жидкостью.

Технический результат, обеспечиваемый предложенной конструкцией заглушающего устройства, заключается в возможности повышения давления жидкой и газообразной среды внутри трубопровода, удерживаемого устройством при нормальном рабочем давлении сжатого воздуха в герметизирующей оболочке. Предложенное устройство обеспечивает герметичное перекрытие внутренней полости трубопровода за счет увеличения площади контакта упомянутой оболочки с внутренней поверхностью стенки трубы, обеспеченного вогнутой формой оболочки в исходном состоянии, при этом радиус оболочки в рабочем состоянии (в раздутом виде) может быть увеличен в 2-3 раза по сравнению с обычным ее выполнением. Кроме того, повышается коэффициент полезного действия устройства за счет увеличения соотношения давления среды на него внутри трубопровода к давлению внутри устройства. Таким образом, устройство выдерживает большее давление среды за счет увеличения площади его контакта и, соответственно, силы трения о стенку трубопровода.

На фиг.1 показано осевое сечение заглушающего устройства в исходном состоянии согласно первому варианту изобретения. На фиг.2 - осевое сечение заглушающего устройства в рабочем состоянии после создания в нем давления среды согласно первому варианту изобретения. На фиг.3 и 4 - соответственно то же согласно второму варианту. На фиг.5 и 6 показано осевое сечение заглушающего устройства, заполненного жидкостью, по первому варианту. На фиг.7 и 8 - соответственно то же по второму варианту.

Заглушающее устройство содержит корпус 1, состоящий из сплошных торцевых стенок - дисковых элементов 2 и опорного элемента 3 (см. фиг.1-4), на котором размещена герметизирующая оболочка 4. Герметизирующая оболочка 4 по первому варианту изобретения имеет тороидальную форму, в исходном состоянии оболочка 4 имеет вогнутую в сторону оси форму, а в рабочем состоянии она раздута рабочей средой, для подачи которой во внутреннюю полость 5 оболочка 4 снабжена штуцером 6 (фиг.1, 2).

Герметизирующая оболочка по второму варианту выполнена в виде мембраны 7, имеющей форму полого тела вращения, разомкнутого с торцов и в исходном состоянии имеющего вогнутую в сторону оси форму (фиг.3, 4). Мембрана 7 закреплена своими краями на корпусе 1 с образованием полости 8 между ними. В этом случае для приведения устройства в рабочее состояние рабочая среда подается в полость 8 между корпусом 1 и мембраной 7. Оболочка 4 может быть выполнена из маслостойкой резины, корпус 1 - из пластмассы. Корпус 1 устройства может быть выполнен из двух половин.

Разгрузка оболочки 4 от действия деформирующего усилия, создаваемого средой, протекающей по трубопроводу, в обоих вариантах обеспечивается выполнением опорного элемента 3 корпуса 1 с поверхностью, повторяющей форму герметизирующей оболочки 4 в исходном состоянии (с каркасом) (см. фиг.1-4), либо при отсутствии каркаса образованная поверхностями герметизирующей оболочки 4 и опорным элементом 3 корпуса 1 полость 9 может быть заполнена водой (летом) или тосолом (зимой) (см. фиг.5-8). Закачку жидкости в полость 9 проводят через щтуцер 11 после установки конструкции в трубу, а перед демонтажом устройства жидкость откачивают.

Заглушающее устройство может быть выполнено и без опорного элемента 3, и без жидкости в полости 9 в исходном состоянии. В этом случае не обеспечивается разгрузка оболочки 4 от действия давления среды, протекающей по трубопроводу, но достигается указанный выше технический результат - повышение площади контакта и повышение давления рабочей среды и надежности герметизации.

При работе устройство вводится в заглушаемую трубу 10 через ее проходное отверстие или отверстие, выполненное в стенке трубы. От источника сжатого газа по шлангу в устройство подают рабочую среду под давлением - сжатый газ, при этом диаметр герметизирующей оболочки 4 увеличивается, она приходит в контакт со стенкой трубопровода по большой площади (см. фиг.2, 4, 6, 8), и устройство герметично перекрывает проходное отверстие трубопровода. Заглушающее устройство переходит из исходного положения в рабочее положение. После перехода заглушающего устройства в рабочее положение движение по трубе жидкости или газа прекращается.