EA006798B1

EA006798B1 - Устройство для закрепления подвижной пробки для закупоривания трубопроводов

Info

Publication number: EA006798B1
Application number: EA200500016A
Authority: EA
Inventors: Харальд Сисе
Original assignee: Плаггинг Спешиалистс Интернешнел Аса
Priority date: 2002-06-26
Filing date: 2003-06-19
Publication date: 2006-04-28
Also published as: NO20023099L; BRPI0312086B1; DE60313348D1; EP1552211A1; WO2004003422A1; EA200500016A1; DE60313348T2; US7124779B2; CN1662767A; ATE360173T1; AU2003265012A1; EP1552211B1; CN1296651C; NO20023099D0; BR0312086A; US20050263200A1; NO316740B1

Abstract

Устройство, размещаемое на пробке для закупоривания труб, которые предназначены для транспортирования жидкостей или газов, содержащее несколько скользящих плашек (15), располагаемых на периферии пробки с возможностью подъема вдоль конического упорного кольца (25) под воздействием гидроцилиндра (5). Скользящие плашки (15) имеют возможно разделенную поверхность (21, 21') скольжения и по меньшей мере одну возможно разделенную поверхность (20, 23) скольжения, угол наклона которой относительно продольной оси пробки отличен от угла наклона поверхности (21, 21') скольжения. Упорное кольцо (25) имеет поверхности (27, 29, 29', 31) скольжения, которые соответствуют поверхностям (21, 21', 20, 23) скольжения скользящих плашек. Первая часть поверхностей (20, 23, 27, 31) скольжения имеет крутой наклон, а вторая часть поверхностей (21, 21', 29, 29') скольжения имеет пологий наклон.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству для закрепления подвижной пробки, предназначенной для закупоривания трубопроводов, более конкретно именуемому как блокирующие скользящие плашки со ступенчатой поверхностью скольжения.

Предшествующий уровень техники

При сооружении и модернизации трубопроводов, предназначенных, например, для транспортирования нефтепродуктов, необходимо иметь возможность отключения длинных или коротких участков трубопроводной системы.

Известные из уровня техники устройства в простейшем виде представляют собой стационарные клапаны, закрываемые и открываемые по мере надобности.

Такие клапаны существенно увеличивают затраты при строительстве трубопроводных систем. В определенной степени трудно предварительно определить местоположение клапанов для отключения системы на нужных участках. Поэтому не исключен риск установки излишнего количества клапанов или их установки не в том месте, где нужно. Установка излишних клапанов повышает капитальные затраты, а неправильное их расположение ведет к осложнениям и дополнительным работам по отключению трубопроводной системы.

Кроме того, если клапан не используется длительное время, возникает риск функциональных неполадок в начале использования.

Клапан дросселирует поток в трубопроводной системе. Это вызывает потери давления, износ труб вследствие кавитации и других явлений и создает проблемы, связанные с проходом оборудования для обследования трубопровода через отверстия клапанов.

В довольно широких масштабах клапаны были заменены на пробки, которые позиционируют и блокируют в трубопроводных системах с использованием различных средств. Обычно пробка перемещается в трубе средой, протекающей в трубопроводной системе.

В простейшем случае пробка управляется путем использования прямых средств соединения между пробкой и системой управления. Тросы, провода и шланги протягиваются в трубопроводную систему для того, чтобы заблокировать пробку по достижении ею требуемого места.

В общем случае существует риск, связанный с протягиванием таких трансмиссионных систем в трубопроводной системе. Повреждение троса или подобные неполадки могут вызывать смещение пробки и ее неработоспособность или же трудности с последующим удалением пробки.

Использование дистанционно управляемых пробок с беспроводной передачей сигнала устранило основную проблему, связанную с непосредственным управлением работой пробки. Пробка с беспроводным управлением несет в себе все источники мощности для привода в действие внутренних цилиндров, клапанов, радиосистем и других устройств. Она вмещает в себя батареи, гидравлическое масло, газы для перемещения и подобные средства. Передача сигналов от системы управления на пробку обеспечивается посредством расположения антенны снаружи на трубе, в которой должна быть закреплена пробка.

Обычно пробка содержит одну или несколько секций. В основной секции, которая предназначена для закупорки трубы, содержатся несколько концентричных компонентов. Собственно закупорочный элемент образован торцевой пластиной с периферийным уплотнением. Расположенные на периферии скользящие плашки закрепляют пробку относительно стенки трубы при их выдвижении наружу посредством расположенного вдоль оси гидроцилиндра и взаимодействующих наклонных поверхностей скольжения и давления. Поршневой шток цилиндра соединен с одной торцевой пластиной пробки. В пробке имеются устройства, в функции которых входит управление гидроцилиндром.

К основной секции пробки могут быть присоединены несколько секций управления, содержащих регистрационное и приводное оборудование для позиционирования и выполнения других функций. Несколько основных секций могут быть также соединены друг с другом для получения желаемого эффекта. Соединение реализовано путем крепления шарнирных связей к центру торцевой поверхности секции.

Для перемещения пробки в трубе с диаметром, для которого предназначена пробка, должен быть обеспечен минимальный зазор между периферией пробки и стенкой трубы. Зазор зависит от допусков на изготовление трубы и составляет обычно минимум 10 мм для труб нефте- и газопроводов. Как большие, так и малые пробки должны иметь такие же допуски. Следовательно, скользящие плашки, которые выдвигаются к стенке трубы для закрепления пробки, во время своего движения вдоль поверхностей скольжения должны смещаться в радиальном направлении по меньшей мере на 10 мм. В современных конструкциях скользящих плашек и соответствующих поверхностей скольжения, имеющих непрерывную наклонную форму, длина скользящей плашки пропорциональна наклону поверхности скольжения. Обычно наклон составляет 17° независимо от диаметра пробки.

Пробки малого диаметра должны проходить изгибы трубы с меньшим радиусом поворота, чем пробки большего диаметра. Соответственно, важно, чтобы пробка небольшого диаметра имела небольшую конструктивную длину. При современных технологиях трудно изготавливать пробку достаточно малой конструктивной длины.

- 1 006798

Сущность изобретения

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в устранении недостатков решений, известных из уровня техники.

В соответствии с изобретением решение поставленной задачи достигается за счет признаков, изложенных в последующем описании и формуле изобретения.

Скользящие плашки, которые размещены на периферии основной секции пробки, расположены таким образом, что их концы, имеющие наибольшую высоту, примыкают к скошенной или наклонной поверхности давления одной торцевой пластины пробки. Скользящие плашки примыкают к коническому упорному кольцу и прижаты к нему, например, с помощью пружин растяжения. Поверхность скольжения между плашкой и упорным кольцом выполнена с двумя наклонами, причем первый участок поверхности скольжения имеет крутой наклон, а второй участок - меньший наклон, обычно равный 17°. За счет разности наклонов образован ступенчатый профиль. Ступенчатый профиль скользящих плашек и упорного кольца совмещен, когда плашки находятся в исходном положении. Предпочтительно поверхности скольжения содержат одну или более выемок для обеспечения повышенной устойчивости плашек в исходном положении, во время скользящего движения и в положении блокирования пробки.

Когда цилиндр пробки тянет торцевые пластины пробки друг к другу, скользящие плашки, вследствие большой крутизны поверхностей скольжения и незначительной радиальной нагрузки на плашки на первом этапе смещения, перескакивают на более высокую ступеньку, чтобы затем двигаться вдоль поверхностей скольжения с меньшим наклоном. В результате на первом этапе движения достигается большое смещение плашек в радиальном направлении при их небольшом смещении вдоль оси. Таким образом, длина скользящей плашки может быть значительно уменьшена и, соответственно, уменьшена конструктивная длина пробки, что необходимо для пробок малого диаметра.

Перечень чертежей

Далее со ссылками на прилагаемые чертежи будет подробно описан не ограничивающий пример осуществления изобретения. На чертежах фиг. 1 изображает в разрезе основную секцию пробки;

фиг. 2 изображает в увеличенном виде в разрезе скользящую плашку, покоящуюся на соответствующем упорном кольце;

фиг. 3 изображает скользящую плашку, выдвинутую для прижима к стенке трубы.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

На фиг. 1 показана основная секция 1 пробки с первой торцевой пластиной 3, в которую встроен гидроцилиндр 5. Гидроцилиндр 5 содержит поршень 7 и поршневой шток 9. Конец 11 поршневого штока соединен со второй торцевой пластиной 13 пробки. Для привода в действие гидроцилиндра предусмотрены не показанные на чертежах гидравлический насос и клапаны.

Вдоль периферии пробки расположены несколько скользящих плашек 15, примыкающих своими концевыми сторонами 16 к наклонной поверхности 17 давления второй торцевой пластины 13. Концевая сторона 16 имеет наклон, соответствующий наклону поверхности 17 давления. Верхняя часть скользящей плашки образует закупоривающую поверхность 18, форма которой обеспечивает хорошее сцепление при прижиме к стенке 19 трубы. Нижняя часть скользящей плашки 15 содержит переднюю сторону 20 и поверхности 21, 21' скольжения. Поверхности 21, 21' скольжения разделены выемкой 22, проходящей параллельно передней стороне 20. Сторона выемки, обращенная в том же направлении, что и передняя сторона 20, образует переднюю сторону 23 ступеньки, имеющую то же направление, что и указанная передняя сторона 20.

Коническое упорное кольцо 25 содержит упорную переднюю сторону 27 и поверхности 29, 29' скольжения. Эти поверхности 29, 29' скольжения разделены выемкой 30, проходящей параллельно передней стороне 27. Сторона выемки, обращенная в том же направлении, что и передняя сторона 27, образует переднюю сторону 31 ступеньки, имеющую то же направление, что и указанная передняя сторона упорного кольца.

Уплотнение 26 расположено на периферии между упорным кольцом 25 и первой торцевой пластиной 3. Стенка 19 трубы окружает пробку. Когда скользящие плашки 15 расположены на нижней части упорного кольца 25, нижние стороны плашек соответствуют конической поверхности упорного кольца, так что поверхность 21' скольжения плашки 15 совмещена с дном выемки 30 упорного кольца, а дно выемки 22 плашки совмещено с поверхностью 29 скольжения упорного кольца 25.

Пробка используется для закупоривания труб, предназначенных для транспортирования жидкостей или газов, путем ввода в трубу и перемещения в ней давлением жидкости или газа. Перемещение пробки может обеспечиваться также встроенным приводным механизмом и связанными с ним колесами для качения. Закрепление пробки производится действием гидроцилиндра 5 основной секции 1. Торцевые пластины 3, 13, соединенные с гидроцилиндром 5, подтягиваются друг к другу, и скользящие плашки 15, расположенные на периферии основной секции 1, принудительно надвигаются на коническое упорное кольцо 25 под воздействием поверхности 17 давления. Передняя сторона 20 скользящей плашки и передняя сторона 23 ступеньки скользящей плашки 15 прижимаются, соответственно, к передней стороне 31 ступеньки и передней стороне 27 упорного кольца, что вызывает подъем скользящей плашки на поверх

- 2 006798 ности 29, 29' скольжения. Затем скользящие плашки 15 под давлением проходят вдоль поверхностей 29, 29' скольжения упорного кольца 25 до тех пор, пока не прижмутся к стенке 19 трубы. Во время процесса закрепления уплотнение 26 также сжимается и выступает наружу, обеспечивая полное закупоривание трубы совместно с передней торцевой пластиной 3.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Устройство, размещаемое на пробке для закупоривания труб, которые предназначены для транспортирования жидкостей или газов, содержащее несколько скользящих плашек (15), располагаемых на периферии пробки с возможностью подъема вдоль конического упорного кольца (25) под воздействием гидроцилиндра (5), отличающееся тем, что скользящие плашки (15) имеют возможно разделенную поверхность (21, 21') скольжения и по меньшей мере одну возможно разделенную переднюю сторону (20, 23), угол наклона которой относительно продольной оси пробки отличен от угла наклона поверхности (21, 21') скольжения относительно указанной оси.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что коническое упорное кольцо (25) имеет возможно разделенную поверхность (29, 29') скольжения и по меньшей мере одну возможно разделенную переднюю сторону (27, 31), угол наклона которой относительно продольной оси пробки отличен от угла наклона поверхности (29, 29') скольжения относительно указанной оси.
3. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что передние стороны (20, 23, 27, 31) имеют крутой наклон относительно продольной оси пробки, а поверхности (21, 21', 29, 29') скольжения имеют пологий наклон относительно указанной оси.
4. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что передние стороны и поверхности (20, 21, 21', 23) скольжения скользящих плашек (15) имеют такую форму, которая в заданном положении скользящих плашек (15) соответствует передним сторонам и поверхностям (27, 29, 29', 31) скольжения конического упорного кольца (25).
5. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что каждая скользящая плашка (15) имеет переднюю сторону (20), проходящую параллельно концевой стороне (16) скользящей плашки, и поверхности (21, 21') скольжения, разделенные выемкой (22) скользящей плашки, которая проходит параллельно передней стороне (20), при этом сторона, обращенная в том же направлении, что и передняя сторона (20), образует переднюю сторону (23) ступеньки, имеющую то же направление, что и передняя сторона (20).
6. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что поверхность конического упорного кольца (25) содержит упорную переднюю сторону (27) и поверхность (29, 29') скольжения, разделенную выемкой (30) упорного кольца, которая проходит параллельно передней стороне (27), при этом сторона, обращенная в том же направлении, что и передняя сторона (27), образует переднюю сторону (31) ступеньки, имеющую то же направление, что и передняя сторона (27).