Результат интеллектуальной деятельности: РЕЗИНОКОРДНАЯ ОБОЛОЧКА ДЛЯ ПЕРЕКРЫТИЯ ТРУБОПРОВОДОВ

Изобретение относится к конструкции резинокордных оболочек, предназначенных для перекрытия трубопроводов различного назначения для последующего ремонта с целью предотвращения утечек, разлива и может быть использовано на магистральных и технологических нефтепроводах, нефтепродуктопроводов, водопроводах и канализационных сетях.

Известно заглушающее резинокордное устройство для перекрытия трубопроводов (RU 2037727, 19.06.1995), содержащее герметизированную цилиндрическую камеру с резиновыми стенками, одна из торцевых стенок которой снабжена расположенными по оси камеры трубным штуцером, переходящим внутри камеры в кольцевой диск, соединенный с торцевой стенкой камеры через резиновую прослойку, выполненный из армированного нитями корда прорезиненного материала и охватывающий герметизированную цилиндрическую оболочку и соединенные с ней расположенные на торцевых стенках камеры торцевые стенки силового каркаса, выполненные из отдельных радиально направленных и частично перекрывающих одна другую полос с отогнутыми вдоль оси камеры концами, при этом нити корда в полосах направлены вдоль полос, и размещенный на силовом каркасе резиновый покровный слой. Также в устройстве предусмотрено соединение цилиндрической оболочки с торцевыми стенками силового каркаса. Это соединение частей силового каркаса осуществлено за счет того, что отогнутые вдоль оси устройства концы полос расположены под цилиндрической оболочкой и выполнены утолщенными, и, кроме того, перекрыты в области цилиндрической оболочки армирующими слоями оболочки так, что крайние наружные и внутренние слои оболочки и полос плавно обогнуты соседними слоями, имеющими меньшую длину.

Однако такое устройство не может быть использовано для перекрытия труб с большим давлением и диапазоном диаметров перекрываемых труб, так как не позволяет подавать внутрь оболочки газ с большим давлением из-за недостаточной прочности соединений цилиндрической части силового каркаса с торцевыми стенками силового

Известна резинокордная оболочка для перекрытия трубопроводов (RU 2273788 C1, 10.04.2006) которая является наиболее близким аналогом, включающая герметичную камеру, состоящую из цилиндрической, двух плечевых и двух торцевых частей, одна из которых снабжена расположенным по оси камеры трубным штуцером, охватывающий камеру многослойный армирующий прорезиненный кордный каркас и размещенный на прорезиненном кордном каркасе резиновый покровный слой, слои прорезиненного кордного каркаса, расположенные на торцевых частях камеры, образованы из отдельных радиально направленных и частично перекрывающих одна другую полос с направлением нитей корда вдоль полос, концы слоев прорезиненного кордного каркаса цилиндрической части камеры соединены внахлест с концами слоев торцевых частей камеры.

Недостаток известного устройства для перекрытия трубопроводов заключается в том, что указанная в нем величина нахлеста, выраженная в виде интервала значений длины нахлеста, а именно от 30 до 250 мм, определена без учета усилий, действующих в стыке слоев прорезиненного кордного каркаса и плотности его нитей, что увеличивает материалоемкость оболочки.

Технический результат изобретения заключается в снижении расхода прорезиненного кордного каркаса с обеспечением высокой прочности стыка, упрощение технологии изготовления и облегчение конструкции оболочки.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в резинокордной оболочке для перекрытия трубопроводов, включающей герметичную камеру, состоящую из цилиндрической, двух плечевых и двух торцевых частей, одна из которых снабжена расположенным по оси камеры трубным штуцером, охватывающий камеру многослойный армирующий прорезиненный кордный каркас и размещенный на прорезиненном кордном каркасе резиновый покровный слой, слои прорезиненного кордного каркаса, расположенные на торцевых частях камеры, образованы из отдельных радиально направленных и частично перекрывающих одна другую полос с направлением нитей корда вдоль полос, концы слоев прорезиненного кордного каркаса цилиндрической части камеры соединены внахлест с концами слоев торцевых частей камеры, для образования нахлестов по меньшей мере один из слоев кордного каркаса цилиндрической части камеры отогнут на плечевую или торцевую часть камеры и по меньшей мере один из слоев кордного каркаса торцевой части камеры отогнут на плечевую или цилиндрическую части камеры, нахлесты, расположенные в цилиндрической и торцевых частях камеры смещены относительно друг друга соответственно в осевом и радиальном направлениях, при этом минимальная длина нахлестов L min определяется по формуле:

где N – усилие в нитях корда,

i – плотность нитей корда,

τ – напряжение сдвига.

Нахлесты соседних слоев, по меньшей мере, 4-слойного кордного каркаса расположены на цилиндрической, плечевых и торцевых частях камеры.

Нахлесты соседних слоев, по меньшей мере, 2-слойного кордного каркаса расположены на цилиндрической и плечевых частях камеры.

Нахлесты соседних слоев по меньшей мере, 2-слойного кордного каркаса расположены на плечевых части камеры.

Нахлесты соседних слоев, по меньшей мере, 2-слойного кордного каркаса расположены в плечевых и торцевых частях камеры.

Нахлесты соседних слоев, по меньшей мере, 2-слойного кордного каркаса расположены в торцевых частях камеры.

Нахлесты соседних слоев кордного каркаса расположены с зазором относительно друг друга в осевом направлении в цилиндрической части камеры и в радиальном направлении - в торцевой части камеры.

Нахлесты соседних слоев кордного каркаса расположены с перекрытием относительно друг друга в осевом направлении в цилиндрической части камеры и в радиальном направлении - в торцевой части камеры.

Оболочка снабжена кольцевыми уплотнительными выступами, расположенными на внешнем поверхности оболочки вдоль ее продольной оси с неравномерным шагом, причем вблизи торцов оболочки шаг выступов уменьшается до 2-3 раз по сравнению с шагом в средней части оболочки.

Сущность изобретения поясняется чертежами:

на фиг.1 - общий вид резинокордной оболочки для перекрытия трубопроводов с

частичным разрезом;

на фиг.2 - вид А на торцевую стенку кордного каркаса на фиг.1,

на фиг.3-7 показаны варианты выполнения нахлестов кордного каркаса узла Б на фиг.1,

на фиг. 8 показано исходное и рабочее положение резинокордной оболочки в

трубопроводе после подачи в него сжатого газа,

Резинокордная оболочка 1 (фиг.1) для перекрытия трубопроводов, включает герметичную камеру 2, состоящую из цилиндрической 3, двух плечевых 4 и двух торцевых частей 5, одна из которых снабжена расположенным по оси камеры трубным штуцером 6, охватывающий камеру многослойный армирующий прорезиненный кордный каркас 7 и размещенный на прорезиненном кордном каркасе резиновый покровный слой 8, слои прорезиненного кордного каркаса 9(фиг.2), расположенные на торцевых частях 5 камеры, образованы из отдельных радиально направленных и частично перекрывающих одна другую полос 10 с направлением нитей корда 11 вдоль полос 10, концы слоев прорезиненного кордного каркаса 12 (фиг.3), охватывающие цилиндрическую часть 3 камеры соединены внахлест с слоев торцевых частях 5 камеры, по меньшей мере один из слоев кордного каркаса цилиндрической части 3 камеры отогнут на плечевую 4 или торцевую часть 5 камеры, и по меньшей мере один из слоев 10 торцевой части 5 камеры отогнут на плечевую 4 или цилиндрическую 3 части камеры для образования нахлестов 13, расположенных в цилиндрической 3, плечевых 4 и торцевых частях 5 камеры, смежные нахлесты 13, расположенные в цилиндрической 3 и торцевых 5 частях камеры смещены относительно друг друга соответственно в осевом и радиальном направлениях.

Минимальная длина нахлестов L min определяется по формуле:

где N – усилие в нитях корда,

i – плотность нитей корда,

τ - напряжение сдвига.

В конструкции резинокордной оболочки предусмотрено несколько вариантов выполнения нахлестов многослойного кордного каркаса.

Нахлесты соседних слоев 4-слойного кордного каркаса расположены на цилиндрической 3, плечевых 4 и торцевых 5 частях камеры (фиг.3);

Нахлесты соседних слоев 2-слойного кордного каркаса расположены на цилиндрической 3 и плечевых 4 частях камеры (фиг.4);

Нахлесты соседних слоев 2-слойного кордного каркаса расположены на плечевых 4 частях камеры (фиг.5);

Нахлесты соседних слоев 2-слойного кордного каркаса расположены на плечевых 4 и торцевых 5 частях камеры (фиг.6);

Нахлесты соседних слоев 2-слойного кордного каркаса расположены в торцевых 5 частях камеры (фиг.7);

На фиг.8 показано исходное и рабочее положение резинокордной оболочки в трубопроводе после подачи в неё сжатого газа.

В резинокордной оболочке 1 слои прорезиненного кордного каркаса 9, расположенные на торцевых частях 5 камеры 2, образованы из полос 10 (фиг.2), каждые две соседние по оси устройства полосы, например 14 и 15, 16 и 17, 18 и 19, расположены попарно, под углом 90° (одна к другой). Угол расположения полос выбран из условия обеспечения более равномерного распределения нагрузки на прорезиненный кордный каркас оболочки.

Армирующие материал полос нити корда 11 направлены вдоль полос 10.

Важными элементами в конструкции кордного каркаса оболочки являются нахлесты 13 концов слоев кордного каркаса 12 охватывающего цилиндрическую часть 3 камеры с концами полос 11 на торцевых частях 5 камеры, от которых в значительной степени зависят прочность и надежность работы резинокордной оболочки.

При длительном воздействии больших нагрузок от давления более слабым местом в конструкции кордного каркаса оболочки является резиновый стык, поскольку резина обладает ползучестью. Оптимальная длина нахлеста обеспечивает равнопрочность корда и резиновых прослоек при растяжении от давления сжатого газа при накачивании оболочки до рабочего давления.

Формула для определения минимальной длины нахлеста получена в результате расчетов и испытаний.

При уменьшении минимальной длины нахлеста соседних слоев кордного каркаса появляется вероятность разрыва места стыка слоев кордного каркаса.

Увеличение минимальной длины нахлеста соседних слоев кордного каркаса приводит к неравномерному распределению нагрузок в прорезиненном кордном каркасе и увеличению массы оболочки.

Для обеспечения равновесной конфигурации кордного каркаса и равномерного распределения нагрузок в кордном каркасе резинокордной оболочки смежные нахлесты 13 кордного каркаса на цилиндрической 3 и торцевых частях 5 камеры смещены относительно друг друга соответственно в осевом и радиальном направлениях.

На многослойном прорезиненном кордном каркасе 7 (фиг.1) размещен резиновый покровный слой 8. Наружная цилиндрическая поверхность резинокордной оболочки оснащена кольцевыми уплотнительными выступами 20, с неравномерным шагом вдоль оси оболочки кольцевых уплотнительных выступов 20, причем вблизи торцов оболочки шаг выступов 20 уменьшается в 2-3 раз, по сравнению с шагом в средней части оболочки, что обеспечивает надежное уплотнение и герметичное перекрытие трубопровода.

Резинокордная оболочка 1 может быть снабжена смонтированным на торцевой части 5 камеры 2 оппозитно трубному штуцеру 6 кронштейном 21 (фиг.1), выполненным с фланцем 22, который расположен внутри камеры 2 и соединен с торцевой частью 5 камеры 2.

Работа резинокордной оболочки осуществляется следующим образом.

К трубному штуцеру 6 присоединяют шланг, и оболочка устанавливается во внутреннюю полость трубопровода 23, фиг.8. Для перемещения оболочки при установке и при извлечении оболочки после проведения ремонта трубопровода может быть использован кронштейн 20.

Исходное положение резинокордной оболочки на фиг.8, условно показано пунктиром. От источника сжатого газа по шлангу и трубному штуцеру 6 в оболочку подают сжатый газ, при этом диаметр оболочки увеличивается, и резинокордная оболочка полностью перекрывает трубу до полной герметизации и устраняет возможность движения в ней жидкости 24.

После этого производятся ремонтные работы.

Использование предлагаемого изобретения позволяет повысить прочность и эксплуатационную надежность резинокордной оболочки, упрощение технологии изготовления и облегчение конструкции с обеспечением высокой прочности кордного каркаса, а также равномерного распределения нагрузок в кордном каркасе.