FR2911944A1

FR2911944A1 - High pressure hydrant toggle for e.g. security plugging of cement sanitation tube, has solid disk reconstituted by assembling hub, segments and collars without using screws and nuts to form sealed stopper placed inside tube

Info

Publication number: FR2911944A1
Application number: FR0700523A
Authority: FR
Inventors: Lionel Zanon
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-01-25
Filing date: 2007-01-25
Publication date: 2008-08-01
Anticipated expiration: 2027-01-25
Also published as: FR2911944B1

Abstract

The toggle has hub (1) surrounded of identical segments (2) whose initial diameter is increased through collars (3). A solid disk (4) is reconstituted by assembling the hub, segments and collars without using screws and nuts for forming a sealed internal hydraulic stopper placed inside a tube. The stopper is associated with an external hydraulic ring (7) that is formed of opening carriages (8) placed around the circumference of the tube.

Description

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La présente invention concerne un obturateur d'épreuve haute pression et son groupe hydraulique autonome, démontable et portable, l'ensemble étant conçu pour obturer temporairement des canalisations à haute pression, lors des épreuves hydrauliques périodiques des réservoirs sous pression. The present invention relates to a high pressure test shutter and its autonomous hydraulic unit, removable and portable, the assembly being designed to temporarily seal high pressure lines, during periodic hydraulic tests of pressure tanks.

Les épreuves périodiques des grosses capacités telles que les groupes sécheur surchauffeurs de vapeur nécessitent, pour réaliser le bouchonnage temporaire d'isolement des capacités à éprouver, de couper les tubes qui alimentent ces capacités, puis de souder sur ces tubes des viroles destinées à recevoir des bouchons soudés pour tenir à la pression. En outre, il faut couper ces viroles pour les retirer après l'épreuve et souder à nouveau des raccords pour restituer l'intégrité initiale des tubes qui doivent être parfaitement lisses à l'intérieur, car les vitesses très élevées de circulation de la vapeur dans les tubes d'alimentation interdisent l'interposition de brides permanentes, qui engendrent alors des turbulences qui génèrent des cavitations corrosives. Periodic tests of large capacities such as the steam superheater dryer groups require, in order to carry out the temporary isolation capping of the capacities to be tested, to cut the tubes which feed these capacities, then to weld on these tubes ferrules intended to receive welded plugs to withstand the pressure. In addition, it is necessary to cut these ferrules to remove them after the test and weld again fittings to restore the initial integrity of the tubes which must be perfectly smooth inside, because the very high speeds of circulation of steam in the feed tubes prohibit the interposition of permanent flanges, which then cause turbulence that generates corrosive cavitations.

Une autre méthode faisant appel à un joint d'étanchéité gonflable, est citée dans le brevet FR 2 574 975, mais celui-ci exige pour son bon fonctionnement de souder des pattes de fixation sur la paroi intérieure du 20 générateur, tout en s'appuyant sur le fond de la cuve : ces opérations de soudure présentent l'inconvénient que la chauffe rapporte des contraintes et fragilise le métal, en outre l'ablation obligatoire de ces pattes après usage laisse subsister des zones de faiblesse, bien que le métal soit à nouveau surfacé et poli ; 25 En outre, les joints d'étanchéité gonflables des vessies présentent l'inconvénient d'être sensibles au fluage, ce qui les rend impropres aux épreuves à haute pression, la présente invention a résolu ce problème par une action indirecte de la vessie placée au fond d'une gorge et qui pousse sur des patins d'étanchéité semi-rigides qui sont eux-mêmes en contact 30 avec la tuyauterie, reprenant le cisaillement de la poussée d'épreuve en opposition avec l'adhérence ; L'ensemble de ces manipulations préalables aux épreuves présentent les inconvénients d'être longues et donc très onéreuses (les arrêts de tranche étant programmés et limités dans le temps), en outre, 35 toute opération de coupe et de soudure de tubes rapportés ou de pattes de fixation temporaires par apport de métaux de nature, ancienneté et qualités différentes, grèvent l'installation d'un risque supplémentaire de fragilisation qui n'est pas satisfaisant, d'autant plus que ces opérations peuvent être répétées quatre à cinq fois dans la durée de vie d'un circuit. 15 5 10 20 25 30 35 40 Pour pallier tous ces inconvénients, l'inventeur a mis au point un obturateur d'épreuve démontable, objet de la présente invention, qui présente la particularité de tenir en place tout seul en plein tube lisse , par la seule force d'adhérence à la paroi interne du tube. Notre obturateur d'épreuve haute pression autonome démontable et portable innovant présente une conception entièrement nouvelle : Another method using an inflatable seal is cited in patent FR 2 574 975, but it requires for its proper operation to weld fixing lugs on the inner wall of the generator, while s' pressing on the bottom of the tank: these welding operations have the disadvantage that heating brings stress and weakens the metal, furthermore the obligatory removal of these legs after use leaves areas of weakness, although the metal is again surfaced and polished; In addition, the inflatable seals of the bladders have the disadvantage of being creep-sensitive, rendering them unsuitable for high-pressure testing, the present invention has solved this problem by an indirect action of the bladder placed in the bladder. bottom of a groove and which pushes on semi-rigid sealing pads which are themselves in contact with the pipework, taking up the shear of the test thrust in opposition to the grip; All of these pre-test manipulations have the drawbacks of being long and therefore very expensive (the slice stops being programmed and limited in time), in addition to any cutting and welding operation of the inserted tubes or Temporary fastening brackets by adding metals of different types, age and qualities, place the installation of an additional risk of embrittlement that is not satisfactory, especially since these operations can be repeated four to five times in the life of a circuit. In order to overcome all these drawbacks, the inventor has developed a demountable proof shutter, object of the present invention, which has the particularity of holding in place alone in a smooth tube, by the only adhesive force to the inner wall of the tube. Our demountable self-contained, portable, high-pressure shutter features an entirely new design:

L'ensemble obturateur d'épreuve présenté Figure 1 est constitué d'au moins un bouchon intérieur à expansion hydraulique et d'au moins une frette à expansion hydraulique extérieure au tube, ces deux éléments étant montés en vis-à-vis pour compenser les efforts antagonistes qu'ils exercent sur les parois du tube. - Les obturateurs doubles (le doublage consiste à placer un deuxième obturateur identique derrière le premier, en sécurité), à expansion hydraulique extérieure (4), sont constitués d'un noyau (1) amovible, entouré de cinq segments (2) identiques démontables, et d'un sixième segment modifié pour supporter les valves de gonflage hydraulique, qui sont munis de douze rehausses (3) amovibles pour s'adapter à tous les diamètres de tubes à éprouver ; la périphérie de chaque obturateur est munie d'un double joint à expansion hydraulique (5), qui est mis en pression par un groupe hydraulique portable autonome (non représenté) ; une vessie hydraulique pousse sur des patins SLUG en contact avec la tuyauterie en reprenant le cisaillement de la poussée d'épreuve en opposition avec l'adhérence ; La frette double (le montage comprend autant de frettes (7) qu'il y a d'obturateurs (4)), à expansion hydraulique intérieure (7), est composée d'au moins deux, et dans le cas présent quatre segments (8) ouvrants, assemblés par des boulonnages ; - la face portante de cette frette avec le tube est munie d'un double joint à expansion hydraulique (9), qui est mis en pression par un groupe hydraulique portable autonome (non représenté) ; ainsi, l'ensemble obturateur d'épreuve peut être monté en place par un opérateur s'introduisant dans le tuyau, mis en oeuvre de façon autonome, et démonté et retiré après l'épreuve, pour pouvoir être réutilisé. The test shutter assembly shown in FIG. 1 consists of at least one hydraulic expansion inner plug and at least one hydraulic expansion ring external to the tube, these two elements being mounted facing each other to compensate for antagonistic efforts they exert on the walls of the tube. - The double shutters (doubling is to place a second identical shutter behind the first, safe), external hydraulic expansion (4), consist of a removable core (1), surrounded by five segments (2) identical dismountable , and a sixth segment modified to support the hydraulic inflation valves, which are provided with twelve extensions (3) removable to fit all the diameters of tubes to be tested; the periphery of each shutter is provided with a double hydraulic expansion joint (5), which is pressurized by a self-contained portable hydraulic unit (not shown); a hydraulic bladder pushes on SLUG pads in contact with the piping by resuming the shear of the test thrust in opposition to the grip; The double hoop (the assembly comprises as many hoop (7) as there are shutters (4)), with internal hydraulic expansion (7), is composed of at least two, and in this case four segments ( 8) opening, assembled by bolting; the bearing face of this hoop with the tube is provided with a double hydraulic expansion joint (9), which is pressurized by an autonomous portable hydraulic unit (not shown); thus, the test shutter assembly can be mounted in place by an operator entering the pipe, implemented autonomously, and disassembled and removed after the test, to be reused.

Sur le montage éclaté Fig. l , sont représentés : - les deux obturateurs doubles (4), destinés à être placés dans le tube à éprouver, - et un jeu de deux frettes hydrauliques (8), entourant le tube. On the exploded assembly Fig. l, are represented: - the two double shutters (4), intended to be placed in the tube to be tested, - and a set of two hydraulic frets (8), surrounding the tube.

L'obturateur démontable objet de la présente invention, est conçu pour pouvoir être démonté et introduit par morceaux dans les canalisations de raccordement des échangeurs de chaleur : les segments constitutifs de l'obturateur étant conçus pour pénétrer par un trou d'homme de diamètre 410 mm mini, et aucun élément ne pesant individuellement plus de 20 kilogrammes. L'ensemble obturateur d'épreuve est utilisable dans toutes les positions horizontale ou oblique. En outre, notre obturateur d'épreuve innovant tient en place en plein tube lisse par la seule force d'adhérence des joints hydrauliques (5) à la paroi du tube. The removable shutter object of the present invention is designed to be disassembled and introduced in pieces in the connecting pipes of the heat exchangers: the constituent segments of the shutter being designed to enter through a manhole diameter 410 mm mini, and no item individually weighing more than 20 kilograms. The test shutter assembly can be used in any horizontal or oblique position. In addition, our innovative test shutter holds in place in smooth tube by the only force of adhesion of the hydraulic seals (5) to the wall of the tube.

Selon une première caractéristique, l'ensemble obturateur d'épreuve présenté Figure 1, se présente sous la forme d'un noyau (1) entouré de segments (2), dont le diamètre initial peut être augmenté par des rehausses (3), les portions assemblées ensemble étant caractérisées par le fait qu'ils forment un disque (4) formant un bouchon étanché par double un joint hydraulique (5) disposé à l'intérieur du tube, et composé d'une vessie hydraulique qui pousse sur des patins en contact avec la tuyauterie et reprenant le cisaillement de la poussée d'épreuve en opposition avec l'adhérence ; l'assemblage est en partie assuré par un jeu de boulons spéciaux, en cours d'épreuve, les secteurs (quartiers) ont tendance à se maintenir tout seul ; (au démontage nous retrouvions les boulons desserrés) ; According to a first feature, the blanking assembly shown in FIG. 1 is in the form of a core (1) surrounded by segments (2), the initial diameter of which can be increased by extensions (3), portions assembled together being characterized by the fact that they form a disk (4) forming a double-sealed plug a hydraulic seal (5) disposed inside the tube, and composed of a hydraulic bladder which pushes on pads contact with the piping and resuming the shear of the test thrust in opposition to the adhesion; the assembly is partly ensured by a set of special bolts, during the test, the sectors (neighborhoods) tend to maintain themselves; (at the dismantling we found the loose bolts);

Selon une deuxième caractéristique l'ensemble obturateur d'épreuve est complété par des frettes extérieures (7) constituées par deux ou quatre berceaux extérieurs (8) ouvrants, refermés par un boulonnage sur la circonférence extérieure du tube, pour éviter sa déformation par gonflement lors de la mise sous pression d'épreuve ; l'ensemble fonctionnel étant caractérisé par le fait que l'étanchéité est obtenue par l'action indirecte d'une vessie hydraulique qui pousse sur des patins qui sont eux-mêmes en contact avec la tuyauterie, reprenant le cisaillement de la poussée d'épreuve en opposition avec l'adhérence, 2911944 -4- According to a second characteristic, the test shutter assembly is completed by outer bands (7) constituted by two or four outer cradles (8) opening, closed by a bolting on the outer circumference of the tube, to prevent its deformation by swelling when the test pressurization; the functional assembly being characterized by the fact that the seal is obtained by the indirect action of a hydraulic bladder which pushes on pads which are themselves in contact with the pipework, taking up the shear of the test thrust in opposition to adhesion, 2911944 -4-

Selon une troisième caractéristique, le bouchon interne et les frettes externes sont conçus pour s'adapter à plusieurs diamètres de tubes, depuis le diamètre nominal de 800 mm jusqu'au diamètre 1250mm et plus, par le simple jeu des rehausses (3), et du changement des frettes (7), tout en garantissant une tenue sous 27 bars de pression d'épreuve, According to a third characteristic, the inner cap and the outer shrouds are designed to adapt to several diameters of tubes, from the nominal diameter of 800 mm to the diameter of 1250 mm and more, by the simple play of the extensions (3), and the change of the frets (7), while guaranteeing a holding under 27 bars of test pressure,

Selon une quatrième caractéristique, le bouchon formé par les segments internes assemblés sans boulonnage, tient en place sous une pression de 27 bars, uniquement par adhérence sur la paroi interne du tube; ainsi l'ensemble obturateur autonome est utilisable en plein tube , sans aucun autre appui de fond de cuve, ou autres brides soudées au tube; According to a fourth characteristic, the plug formed by the internal segments assembled without bolting, holds in place under a pressure of 27 bars, solely by adhesion on the inner wall of the tube; thus the self-closing shutter assembly can be used in the full tube, without any other bottom support, or other flanges welded to the tube;

Selon une cinquième caractéristique, l'obturateur d'épreuve autonome présente une conception simple, comportant peu d'éléments et beaucoup de ces éléments segmentaires sont identiques, ce qui autorise une interchangeabilité des composants et une mise en oeuvre rapide: typiquement 24H00 seulement au montage et 12H00 de démontage (voire moins dans certain cas) suivant l'importance. Le bouchon se présente sous la forme d'un noyau (1), entouré de segments (2) qui fait appel à l'utilisation de rehausses de segments (3), conçues pour s'adapter à plusieurs diamètres de tubes, depuis le diamètre nominal de 800 mm jusqu'à un diamètre de 1250mm et plus, tout en conservant les segments de base (2), et le noyau (1) ; According to a fifth characteristic, the self-contained proofing shutter has a simple design, with few elements and many of these segmental elements are identical, which allows interchangeability of components and rapid implementation: typically only 24H00 at assembly and 12H00 dismantling (or even less in some cases) depending on the importance. The plug is in the form of a core (1), surrounded by segments (2) which uses the use of segment extensions (3), designed to adapt to several diameters of tubes, from the diameter nominal 800 mm up to a diameter of 1250mm and over, while retaining the base segments (2), and the core (1);

Selon une sixième caractéristique, les parties constitutives de l'obturateur d'épreuve autonome sont démontables et portables, de façon 25 à pouvoir passer par un trou d'homme de 416 mm de diamètre, et être assemblées à l'intérieur du tube ; According to a sixth characteristic, the constituent parts of the self-contained proofing shutter are removable and portable, so as to be able to pass through a manhole 416 mm in diameter, and be assembled inside the tube;

Selon une septième caractéristique, le premier bouchon est immédiatement suivi et doublé par un deuxième bouchon identique, de sécurité , caractérisé par la présence d'une pompe d'exhaure qui est 30 disposée entre les deux bouchons, pour assécher les fuites éventuelles qui pourraient survenir; les noyaux (1) de ceux-ci étant conçus pour laisser passer les canalisations hydrauliques et les sondes de pression de pilotage ; 5 10 15 20 2911944 -5- According to a seventh characteristic, the first plug is immediately followed and doubled by a second identical safety plug, characterized by the presence of a dewatering pump which is arranged between the two plugs, to dry any leaks that may occur ; the cores (1) thereof being designed to pass hydraulic lines and pilot pressure probes; 5 10 15 20 2911944 -5-

Selon une huitième caractéristique, les segments modulaires amovibles (2) et (6) sont munis de gorges en queue d'aronde destinées à recevoir des joints d'étanchéité appropriés et sont étanches lorsqu'ils sont portés sous la contrainte exercée par la pression hydraulique ; According to an eighth characteristic, the removable modular segments (2) and (6) are provided with dovetail grooves intended to receive appropriate seals and are sealed when they are carried under the stress exerted by the hydraulic pressure. ;

5 Selon une neuvième caractéristique, l'obturateur d'épreuve autonome présente une conception simple comportant un nombre réduit d'éléments, du fait que tous les éléments segmentaires (2) et (3) sont identiques, et assemblables à la main, ce qui autorise une interchangeabilité des composants et une mise en oeuvre rapide d'une obturation d'épreuve According to a ninth characteristic, the self-contained proofing shutter has a simple design with a reduced number of elements, since all the segmental elements (2) and (3) are identical, and hand-assembled, which allows interchangeability of components and fast implementation of a proofing shutter

Selon une dixième caractéristique, l'obturateur d'épreuve hydraulique à haute pression comporte un premier bouchon (4) qui est immédiatement suivi et doublé par un deuxième bouchon identique, de sécurité , According to a tenth characteristic, the high-pressure hydraulic proof shutter comprises a first plug (4) which is immediately followed and doubled by a second identical safety plug,

Selon une onzième caractéristique, l'obturateur d'épreuve hydraulique double fait appel à l'utilisation d'une pompe d'exhaure qui est disposée entre les deux bouchons (4)-(4) légèrement espacés, pour assécher les fuites éventuelles qui pourraient survenir, et éviter ainsi que ne s'instaure une contre-pression qui annulerait la tenue du premier bouchon, According to an eleventh characteristic, the double hydraulic test shutter uses the use of a dewatering pump which is arranged between the two plugs (4) - (4) slightly spaced, to dry any leaks that could occur, and thus avoid a backpressure that would cancel the holding of the first stopper,

Selon une treizième caractéristique, l'obturateur d'épreuve hydraulique à haute pression, présente l'avantage que sa tenue par adhérence à la paroi augmente lorsque la rugosité de la surface de celle-ci est plus lisse ; According to a thirteenth characteristic, the high-pressure hydraulic proof shutter has the advantage that its adhesion to the wall increases when the roughness of the surface thereof is smoother;

L'obturateur d'épreuve autonome convient aussi bien pour les 25 bouchonnages de sécurité de tubes d'assainissement en ciment, les épreuves des pipelines de gaz ou de pétrole et les épreuves de tous les générateurs d'eau surchauffée et de vapeur, en effet la tenue par adhérence à la paroi n'est pas affectée par la nature de la paroi ou rugosité plus ou moins lisse de la surface de celle-ci ; 10 15 20 30 2911944 -6- The self-contained proofing shutter is suitable for both 25 cement sewer safety plugs, gas and oil pipeline tests and all superheated water and steam generator tests, indeed adhesion to the wall is not affected by the nature of the wall or roughness more or less smooth surface thereof; 10 15 20 30 2911944 -6-

L'invention convient quelque soit la nature du matériau constitutif du tube : - Tube en acier épais, - Tuyau d'assainissement en ciment, ou en grès, 5 - Tube en résine armée de fibres de synthèse... The invention is suitable regardless of the nature of the material constituting the tube: - Thick steel tube, - Sewerage cement, or sandstone, 5 - Resin tube reinforced with synthetic fibers ...

Selon le mode de réalisation actuel, l'invention recouvre tous les obturateurs d'épreuve qui peuvent être employés : pour un usage dans les centrales nucléaires, pour un usage dans l'industrie chimique, pour un usage dans les raffineries, - pour l'épreuve de pipelines, etc... According to the current embodiment, the invention covers all the test shutters that can be used: for use in nuclear power plants, for use in the chemical industry, for use in refineries, - for the pipeline testing, etc.

Cet obturateur d'épreuve autonome, objet de la présente invention, est particulièrement conçu pour l'épreuve sous 27 bars des surchauffeurs de vapeur, irrigués par des tubes en acier de diamètres intérieur 800 mm et plus, générateurs qui sont couramment employés dans l'industrie chimique, pétrolière et nucléaire. This self-contained proofing shutter, object of the present invention, is particularly designed for the test under 27 bars of steam superheaters, irrigated by steel tubes of internal diameters 800 mm and more, generators which are commonly used in the chemical, oil and nuclear industry.

Les dessins annexés illustrent l'invention : La figure 1 représente l'obturateur double (4)-(4), et ses deux frettes montées sur un tube à éprouver ; La Figure 2 représente la face avant d'un obturateur (4), du côté pression , La Figure 3 représente la face arrière d'un obturateur (4), La figure 4 représente le segment spécial (6) de l'obturateur, qui reçoit le passage des tubes hydraulique de mise en pression, La figure 5 représente une rehausse de segment de l'obturateur (3), La figure 6 représente une frette hydraulique externe (7). The accompanying drawings illustrate the invention: FIG. 1 represents the double shutter (4) - (4), and its two frets mounted on a tube to be tested; FIG. 2 represents the front face of a shutter (4), on the pressure side, FIG. 3 represents the rear face of a shutter (4), FIG. 4 represents the special segment (6) of the shutter, which Receives the passage of the pressurizing hydraulic tubes. Fig. 5 shows a shutter segment extension (3). Fig. 6 shows an external hydraulic hoop (7).

Selon une variante non illustrée, l'obturateur d'épreuve autonome s'adapte aux tuyaux carrés, ovales, demi-lune ou parallélépipédiques, symétriques ou non, dès lors que ses éléments constitutifs sont disposés dans la même configuration. 10 15 20 25 30 According to a variant not illustrated, the self-contained proofing shutter fits square, oval, half-moon or parallelepipedal tubes, symmetrical or not, since its constituent elements are arranged in the same configuration. 10 15 20 25 30

Claims

claims

1) - High-pressure hydraulic test stopper comprising an internal hydraulic plug (4) in the form of a core (1), surrounded by segments (2) and extensions (3), characterized in that the assembled modular portions without screws or bolts reconstitute a solid disc forming a plug disposed inside the tube,

2) - high pressure hydraulic test plug according to any one of the preceding claims, characterized in that the seal is obtained by a hydraulic bladder which pushes on pads which are eüx-nîêmés eh -àvt- with 1-at-self, resuming the shear of the test thrust in opposition to adhesion;

3) - high pressure hydraulic test plug according to any one of the preceding claims, comprising an internal hydraulic plug (4), characterized by its association with an external hydraulic hoop (7) consisting of at least two, three or four cradles (8) opening, arranged on the circumference of the tube to prevent its deformation by swelling during the pressurization test;

4) - High pressure hydraulic test plug according to any one of the preceding claims, provided with an expandable double hydraulic seal with indirect thrust via pads (5) holding in place at a pressure of 27 bar only by adhesion on the inner wall of the tube, characterized in that it holds in place in the tube, without any support bottom tank, or flanges welded to the tube;

5) - A high pressure hydraulic test plug according to any one of the preceding claims, in the form of a core (1), surrounded by segments (2) characterized by the use of segment extensions ( 3), adapted to accommodate a plurality of pipe diameters, from the nominal diameter of 800 mm to a diameter of 1250 mm and more, while retaining the base segments (2), and the core 30 (1);

6) - high pressure hydraulic test plug according to any one of the preceding claims, characterized in that all the constituent parts of the inner shutter are removable and portable, so as to pass through a manhole 416 mm in diameter, and to be assembled inside the tube 2911944 -8-

7) - high pressure hydraulic test plug according to any one of the preceding claims, characterized in that the central core (1) thereof forms a watertight partition designed to pass the hydraulic lines and the probes of pilot pressure;

8) - High pressure hydraulic test plug according to any one of the preceding claims, consisting of removable modular segments (2) and (6) provided with dovetail grooves for receiving appropriate seals characterized by virtue of the fact that these segments mounted without screws or bolts, are tight when they are worn, whereas the stress is exerted by the presence of the hydraulic unit (5);

9) - high pressure hydraulic test plug according to any one of the preceding claims, having a simple design with a reduced number of elements, characterized in that all the segmental elements (2) and (3) are identical , and assembled by hand,

10) - high pressure hydraulic test plug according to any one of the preceding claims, characterized in that the first plug (4) is immediately followed and doubled by a second identical plug, security,

11) - high pressure hydraulic test plug according to any one of the preceding claims, characterized by the use of a dewatering pump which is arranged between the two plugs (4) - (4) slightly spaced, for to dry up any leaks that may occur;

12) - high pressure hydraulic test plug according to any one of the preceding claims, which is suitable both for cement sewer security crains, tests of gas or oil pipelines and tests of all generators of superheated water and steam, characterized in that its adhesion to the wall increases when the roughness of the surface thereof is smoother; 15 20 25 30