Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКРЫТИЯ ПОЛОСТИ ГАЗОПРОВОДА ПОД ДАВЛЕНИЕМ

Изобретение относится к области газовой промышленности, в частности к газопроводным магистралям, а в конкретном случае - для перекрытия полости трубы под давлением при ремонтных работах на участке действующей газопроводной магистрали.

Известно устройство для перекрытия полости трубопроводов под давлением, состоящее из трех основных секций: заглушки, на которой смонтирован уплотнительный элемент, корпуса, внутри которого размещена заглушка, и привода перемещения заглушки относительно оси корпуса (проспект фирмы Т.Д.Вильямсон, бюлл. N 501.0, май 1993 г., США).

Недостатком известного устройства является то, что для введения заглушки с уплотнительным элементом в перекрываемую полость трубопровода требуется вырезание отверстия в стенке трубы диаметром, равным внутреннему диаметру трубы, а это приводит к значительному ослаблению прочности трубопровода, находящегося под давлением газа. Недостатком известного устройства является также то, что заглушка с уплотнительным элементом должны быть тщательно подобраны в зависимости от внутреннего диаметра и технического состояния перекрываемой трубы для полной герметизации в месте перекрытия полости трубы действующего газопровода. Несоблюдение данного условия в силу технологической сложности может привести к утечке газа в отсекаемую полость газопровода.

Наиболее близким является устройство для перекрытия полости трубы газопроводной магистрали, содержащее корпус, внутри которого подвижно размещена пробка с герметизирующей заглушкой и привод поступательного перемещения пробки относительно оси корпуса (патент РФ N 2105230, 26.01.1996 г., МПК 6 F 16 L 55/168). Привод перемещения пробки состоит из двух гидроцилиндров и резьбовой пары, а устройство перекрытия снабжено герметизирующей средой с низкой температурой плавления (например, парафин или стеарин).

Недостатком известного устройства является то, что герметизирующая заглушка из эластичного материала не обеспечивает надежности в работе в условиях высокого давления транспортируемого газа (до 7,5 МПа), т.к. в рабочем положении при перекрытии внутренней полости трубы возможны прогибы эластичной герметизирующей заглушки в зоне ее уплотнения по поверхности "K" (см. фиг. 5 патента N 2105230). Кроме того, при использовании дополнительной герметизирующей среды в виде жидкого парафина, или стеарина, с низкой температурой плавления оно не обеспечивает надежности в работе в условиях высоких температур газа, так как не обеспечивается ее затвердевание при высоких температурах проходящего газа, что ослабляет усилие прижима эластичной герметизирующей заглушки и, следовательно, не может обеспечить надежную герметизацию полости трубы. Недостатком известного устройства можно считать также и сложность конструкции для изготовления, что сужает технологические возможности его эксплуатации и технического обслуживания.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности в работе, упрощение конструкции и снижение затрат на изготовление.

Это достигается тем, что в устройстве для перекрытия полости газопровода под давлением, содержащем корпус, внутри которого подвижно размещена пробка с герметизирующей заглушкой, и привод поступательного перемещения пробки относительно оси корпуса, герметизирующая заглушка выполнена в виде металлических разжимных секторов (два наружных и два внутренних), каждый из которых снабжен эластичным уплотнительным элементом, привод поступательного перемещения пробки относительно оси корпуса выполнен в виде, например, трех зубчатых колес, смонтированных на корпусе, и двух резьбовых пар типа винт-гайка, смонтированных на торце пробки, с возможностью их взаимодействия с зубчатыми колесами, при этом два зубчатых колеса являются ведомыми, а третье колесо является ведущим (паразитным), причем гайки размещены в пробке, а каждый винт одним своим концом жестко закреплен с одним из ведомых зубчатых колес. При этом эластичные уплотнительные элементы металлических разжимных секторов выполнены преимущественно из полиуретана или фторопласта.

На фиг. 1 показано устройство для перекрытия полости газопровода, установленное на объекте и введенное в полость трубы газопровода (сектора заглушки находятся в нерабочем положении, т.е. не разжаты); на фиг. 2 - вид по стрелке Б фиг. 1; на фиг. 3 - разрез по В-В фиг. 2; на фиг. 4 - устройство (нижняя его часть, где расположена пробка с герметизирующими секторами заглушки) в рабочем положении на объекте, т.е. в положении, когда сектора разжаты и осуществлено герметичное перекрытие полости газопровода под давлением; на фиг. 5 - устройство в нерабочем положении, когда пробка с герметизирующими секторами заглушки выведена из полости газопровода; на фиг. 6 - вид по стрелке Г фиг. 3.

Устройство для перекрытия полости газопровода под давлением состоит из корпуса 1, внутри которого подвижно размещена пробка 2, к которой прикреплена герметизирующая заглушка, состоящая из двух наружных секторов 3 и двух внутренних секторов 4 с возможностью их взаимного перемещения друг относительно друга в плоскости, перпендикулярной оси газопровода в горизонтально-радиальном направлении. Сектора 3 и 4 снабжены по их наружной поверхности уплотнительными резиновыми кольцами 5 и 6 (см. фиг. 4). Кроме этого, указанные сектора 3 и 4 снабжены эластичными уплотнительными элементами 7 и 8, которые установлены в канавках 7' и 8', выполненных по наружному диаметру этих секторов (см. фиг. 2 и фиг. 3). Нижний торец 9 пробки 2 снабжен эластичным уплотнительным элементом 10, установленным в канавке 10', выполненной по наружному диаметру пробки 2 в указанном торце 9. Для возврата секторов 3 и 4 в исходное положение последние взаимосвязаны друг с другом пружиной растяжения 11 и планками 12 (4 шт.), размещенными в полости 13, образованной внутри герметизирующей заглушки. Пробка 2 снабжена резиновым (или иным) уплотнительным кольцом 14, в пробке 2 также выполнены резьбовые отверстия 15, 15 и отверстия 16, 16' и 17. Привод поступательного перемещения пробки 2 включает, например, три зубчатых колеса, смонтированных на корпусе 1, из которых два зубчатых колеса 18 и 19 являются ведомыми, а одно зубчатое колесо 20 является ведущим (паразитным), и две резьбовые пары типа винт-гайка, смонтированные на торце пробки 2 и состоящие соответственно из двух винтов 21 и 22, один конец каждого винта жестко закреплен с одним из ведомых зубчатых колес, соответственно, 18 и 19. Ведущее колесо 20 снабжено выступом 23, на котором закреплены рукоятки 24. Ведущее зубчатое колесо 20, а также резьбовые винты 21 и 22 закреплены на корпусе 1 подвижно при помощи специального разрезного фланца, состоящего из двух половин 25 и 26, которые в свою очередь, жестко закреплены на корпусе 1, и стопорных шайб 27 и 28, предохраняющих от выпадения зубчатые колеса 18 и 19. Нижние торцы резьбовых винтов 21 и 22 снабжены уплотнительными кольцами 29 и 29', прикрепленными к торцам указанных винтов крепежными элементами 30 и 30'. Устройство снабжено резиновым рукавом 31 для подачи рабочей среды (инертный газ, масло) во время работы устройства, который герметично закреплен одним своим концом в пробке 2, а второй его конец проходит через отверстие в корпусе 1 устройства (не показано). Устройство для перекрытия полости газопровода устанавливается на задвижку 32, размещенную на тройнике 33, смонтированном на газопроводе 34.

Устройство для перекрытия полости газопровода под давлением работает следующим образом. Устройство, предварительно выставленное в исходное положение, при котором пробка 2 находится в крайнем верхнем положении внутри корпуса 1, герметично устанавливается на шиберную задвижку 32 и жестко крепится к ней фланцем корпуса 1 при помощи резьбового соединения. Задвижка 32 предварительно установлена на тройнике 33, смонтированном на трубе газопровода 34, и в стенке трубы газопровода 34 предварительно вырезано отверстие диаметром "ф отв", через которое должна пройти пробка 2 устройства. Размер "А" пробки 2 в этом сечении должен быть меньше, чем диаметр отверстия "ф отв". После герметичного закрепления устройства на задвижке 32, открывают до конца шибер задвижки (шибер не показан) и выставляют устройство в рабочее положение, как показано на фиг. 1. Для этого вращением рукоятки 24 привода по часовой стрелке приводят во вращение зубчатые колеса 20, 18 и 19 и резьбовую часть винтов 21 и 22 во взаимодействие с гайками в резьбовых отверстиях 15, 15' пробки 2. Тем самым осуществляют поступательное перемещение пробки 2 в полость газопровода 34 до упора нижнего торца 9 в стенку трубы газопровода, при этом уплотнительный элемент 10 обеспечивает герметичность перекрытия полости газопровода на данном участке трубы. Одновременно с этим обеспечивается также герметичное уплотнение пробки 2 в ответвлении тройника 33, предотвращая утечку газа за счет деформации уплотнительного кольца 14, а уплотнительные кольца 29, 29' обеспечивают герметизацию между резьбовыми отверстиями 15, 15' и отверстиями 16, 16'. После этого, через рукав 31 и далее через отверстие 17 в пробке 2 в полость 13, где смонтированы сектора 3 и 4, под давлением подают рабочую среду (инертный газ или масло). Рабочая среда раздвигает сектора 3 и 4 в крайнее положение, как показано на фиг. 4, и тем самым образуется замкнутый контур из уплотнительных элементов 7, 8 и 10, который обеспечивает герметичное уплотнение полости газопровода по его внутреннему диаметру "Двнутр.газопров.". Эластичные уплотнительные элементы 7,8 и 10 изготавливают из материала, устойчивого к воздействию агрессивной среды и высоких температур, преимущественно из полиуретана или фторопласта. В таком положении устройство находится до окончания ремонтных работ на объекте - на участке газопровода (в это время в полости 13 должно постоянно поддерживаться и контролироваться заданное давление разжатия секторов). По окончании ремонтных работ на объекте давление рабочей среды в полости 13 сбрасывается, и под действием пружины растяжения 11 сектора 3 и 4 возвращаются в исходное положение (возвращению секторов в исходное положение содействует также давление газа в газопроводе через появившийся зазор между стенкой трубы и эластичными уплотнительными элементами 7 и 8). Далее, вращением против часовой стрелки рукоятки 24 привода, осуществляется подъем пробки 2, т.е. вывод ее из полости трубы газопровода 34 и задвижки 32 в исходное положение, закрывается шибер задвижки, стравливается газ из корпуса 1 и устройство демонтируется с объекта. Перед повторным использованием устройство подвергается тщательному техническому осмотру на предмет отсутствия дефектов в уплотнительных элементах 7, 8 и 10, после чего оно может быть повторно использовано для монтажа его на объект.

Предложенная конструкция устройства по сравнению с известными позволяет значительно повысить надежность в работе за счет выполнения герметизирующей заглушки в виде разжимных металлических секторов, на которых смонтированы эластичные уплотнительные элементы (преимущественно из полиуретана или фторопласта). Выполнение привода перемещения пробки в виде, например, трех зубчатых колес и двух резьбовых пар типа винт-гайка позволяет упростить конструкцию устройства и его изготовление.

Заявленное техническое решение позволяет значительно повысить надежность герметичного перекрытия полости газопровода под давлением, упростить конструкцию устройства и снизить затраты на его изготовление.