RU2366853C1

RU2366853C1 - Seal joint

Info

Publication number: RU2366853C1
Application number: RU2008107358/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Королев (RU); Александр Николаевич Королев; Александр Анатольевич Шипин (RU); Александр Анатольевич Шипин; Илья Владимирович Коваль (RU); Илья Владимирович Коваль
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Ярославль-Резинотехника"
Priority date: 2008-02-26
Filing date: 2008-02-26
Publication date: 2009-09-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to pipeline valves and accessories, particularly to shut-off gates. Proposed device comprises closed inflatable cylindrical chamber, its enclosure being made from flexible material and features ledge-like circular seals. Cylindrical part of inflatable chamber is made from polymer-coated reinforced material, e.g. rubber-coated fabric, cut to make cutting line be located at an angle to fabric warp varying from 25° to 75°. Aforesaid circular seals have outer layer made from material that feature Shore hardness less than 10, and inner sealing edges with Shore hardness exceeding 50.

EFFECT: reliable cutting-of of pipelines.

4 dwg

Description

Изобретение относится к области трубопроводного транспорта, а именно к оборудованию, используемому в качестве затвора для герметичного перекрытия трубопроводов, в частности газопроводов, водопроводов, нефтепроводов и других трубопроводных систем, для производства аварийных работ и ремонта на отдельных их участках.The invention relates to the field of pipeline transport, and in particular to equipment used as a shutter for tight shutoff of pipelines, in particular gas pipelines, water pipelines, oil pipelines and other pipeline systems, for emergency work and repairs in their individual sections.

Известно заглушающее резинокордное устройство для перекрытия трубопроводов (см. патент ФРГ 2748614, кл. F16L 55/12, опубл. в 1979 г. или заявку ФРГ 3715645, кл. F16L 55/12, опубл. в 1988 г.), содержащее цилиндрическую резинокордную оболочку и соединенные с ней путем вулканизации две торцевые стенки из прорезиненного материала, образующие внутреннюю камеру. Одна из торцевых стенок снабжена трубным штуцером для подачи сжатого газа внутрь резинокордного устройства. Это устройство вводится внутрь подлежащей перекрытию трубы и в него подается сжатый газ, под давлением которого цилиндрическая резинокордная оболочка перекрывает все внутреннее сечение трубы.Known rubber-damping device for blocking pipelines (see German patent 2748614, class F16L 55/12, publ. In 1979 or German application 3715645, class F16L 55/12, publ. In 1988), containing cylindrical rubber-cord the shell and the two end walls made of rubberized material connected to it by vulcanization, forming the inner chamber. One of the end walls is equipped with a pipe fitting for supplying compressed gas inside the rubber cord device. This device is introduced into the pipe to be overlapped and compressed gas is supplied into it, under the pressure of which a cylindrical rubber-cord casing covers the entire internal section of the pipe.

Однако из-за недостаточной прочности торцевых стенок устройство не допускает использования большого давления газа, особенно при большом диапазоне диаметров перекрываемых труб, и, следовательно, устройство не может быть использовано для перекрытия труб, в которых после перекрытия возникают большие давления.However, due to the insufficient strength of the end walls, the device does not allow the use of a large gas pressure, especially with a large range of diameters of the overlapping pipes, and therefore, the device cannot be used to overlap pipes in which large pressures occur after overlapping.

Известно также заглушающее резинокордное устройство для перекрытия трубопроводов (см. патент РФ 2037727, МКИ 6 F16L 55/12, заявлен. 04.02.92), содержащее герметизированную цилиндрическую камеру с резиновыми стенками, одна из торцевых стенок которой снабжена трубным штуцером, охватывающим герметизированную цилиндрическую камеру, выполненный из армированного нитями корда прорезиненного материала силовой каркас, включающий 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, и размещенный на указанном силовом каркасе резиновый покровный слой.Also known is a damping rubber-cord device for blocking pipelines (see RF patent 2037727, MKI 6 F16L 55/12, filed 04/02/92), containing a sealed cylindrical chamber with rubber walls, one of the end walls of which is equipped with a pipe fitting covering the sealed cylindrical chamber made of yarn reinforced with a cord of rubberized material, the power cage, comprising a cylindrical shell and end walls of the power cage located on the chamber end walls connected to it nnye of separate radially directed and partially overlapping one another strips, and disposed on said force carcass rubber coating layer.

Указанное устройство не может быть использовано для перекрытия труб с большим давлением и диапазоном диаметров перекрываемых труб, так как не позволяет подавать внутрь него газ с большим давлением из-за недостаточной прочности стенок силового каркаса.The specified device cannot be used to overlap pipes with high pressure and a range of diameters of the overlapped pipes, since it does not allow to supply gas with high pressure inside it due to insufficient strength of the walls of the power frame.

Известно устройство для перекрытия трубопровода (см. патент на изобретение RU №2269056, кл. F16L 55/12, опубл. 2006.01.27), содержащее помещенную внутрь трубопровода цилиндрическую замкнутую надувную оболочку, у которой на цилиндрической поверхности закреплено не менее двух кольцевых уплотнений, кольцевые уплотнения сформированы из эластомерного материала с монолитным наружным слоем и пористой с закрытыми порами внутренней структурой, при этом каждое кольцевое уплотнение сформировано в виде упругого при поперечном сжатии профиля, состоящего из наружной части, имеющей в поперечном сечении овалоподобную усеченную со стороны внутренней поверхности форму или прямоугольную форму со скруглениями с торцевых сторон, и основания, внутренняя поверхность которого выполнена цилиндрической и скреплена с наружной цилиндрической поверхностью надувной оболочки, ширина основания равна или превышает ширину наружной части кольцевого уплотнения, цилиндрическая надувная оболочка выполнена из эластомерного или эластомерно-тканевого герметичного материала с возможностью в надутом состоянии герметично перекрывать кольцевыми уплотнениями просвет между внутренней поверхностью трубопровода и наружной поверхностью цилиндрической замкнутой оболочки, а в наружном монолитном слое каждого кольцевого уплотнения, обращенном к стенке перекрываемого устройством трубопровода, выполнены продольные кольцевые ребра прямоугольного или треугольного сечения.A device is known for blocking a pipeline (see patent for the invention RU No. 2269056, class F16L 55/12, publ. 2006.01.27), containing a cylindrical closed inflatable shell placed inside the pipeline, in which at least two ring seals are fixed on a cylindrical surface, O-rings are formed of an elastomeric material with a monolithic outer layer and a closed-cell porous internal structure, with each O-ring being formed in the form of an elastic profile with transverse compression, consisting of of a base part having in cross section an oval-like shape truncated from the side of the inner surface or a rectangular shape with fillets on the end sides, and a base, the inner surface of which is cylindrical and bonded to the outer cylindrical surface of the inflatable shell, the width of the base is equal to or greater than the width of the outer part of the ring seal The cylindrical inflatable shell is made of an elastomeric or elastomeric-fabric sealed material with the possibility of inflated metichno overlap the annular seals clearance between the inner surface of the pipeline and the outer surface of the cylindrical closed shell, and an outer monolithic layer of each of the annular seal facing the wall of the conduit with a shutoff device, are made longitudinal annular ribs of triangular or rectangular cross section.

К недостаткам этого устройства относится то, что оно нетехнологично в изготовлении.The disadvantages of this device include the fact that it is not technologically advanced in manufacture.

Наиболее близким по конструкции и достигаемому эффекту является выбранное в качестве прототипа заглушающее резинокордное устройство для перекрытия трубопроводов (см. патент РФ №2179682, опубл. 2002.02.20). Устройство включает герметизированную цилиндрическую камеру с резиновыми стенками, одна из торцевых стенок которой снабжена расположенным по оси камеры трубным штуцером, выполненный из армированного нитями корда прорезиненного материала, и силовой каркас, включающий цилиндрическую оболочку и соединенные с ней расположенные на торцевых стенках камеры торцевые стенки силового каркаса. Армирующие цилиндрическую оболочку указанного силового каркаса нити корда параллельны между собой и расположены под углом 0-20° к образующей цилиндрической оболочки, при этом нити корда в полосах направлены вдоль полос. Наружная цилиндрическая поверхность устройства снабжена кольцевыми выступами, которые в процессе работы способствуют лучшему уплотнению и сцеплению с перекрываемой трубой.The closest in design and the achieved effect is selected as a prototype silencing rubber cord device for blocking pipelines (see RF patent No. 2179682, publ. 2002.02.20). The device includes a sealed cylindrical chamber with rubber walls, one of the end walls of which is provided with a pipe fitting located along the axis of the chamber, made of a cord of rubberized material reinforced with threads, and a power frame including a cylindrical shell and end walls of the power frame connected to it on the chamber end walls . The cord threads reinforcing the cylindrical shell of the specified power frame are parallel to each other and are located at an angle of 0-20 ° to the generatrix of the cylindrical shell, while the cord threads in the strips are directed along the strips. The outer cylindrical surface of the device is equipped with annular protrusions, which during operation contribute to better sealing and adhesion to the blocked pipe.

К недостаткам этого устройства относится то, что оно нетехнологично в изготовлении и не обеспечивает выравнивания напряжений в нитях основы и утка.The disadvantages of this device include the fact that it is not technologically advanced to manufacture and does not provide equalization of stresses in the warp and weft threads.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является получение устройства, технологичного в изготовлении и позволяющего экономить материал при раскрое, а также расширение эксплуатационных возможностей загружающего устройства, т.е. создание устройства для перекрытия трубопроводов с большим диапазоном диаметров труб и давлением в них.The technical result, to which the claimed invention is directed, is to obtain a device that is technologically advanced in manufacturing and allows to save material during cutting, as well as expanding the operational capabilities of the loading device, i.e. creation of a device for blocking pipelines with a large range of pipe diameters and pressure in them.

Поставленная цель достигается тем, что устройство герметизирующее отключающее содержит замкнутую надувную камеру цилиндрической формы с концевыми участками. Камера выполнена из гибкого материала и имеет по внешним поверхностям цилиндрической части кольцевые уплотнения в виде выступов. Цилиндрическая часть надувной камеры образована из армированного материала с полимерным покрытием (например, из обрезиненной ткани), раскроенного таким образом, что линия реза расположена под углом к нитям основы ткани, угол наклона линии реза к нитям основы ткани составляет от 25° до 75°. Кольцевые уплотнения имеют наружный слой, выполненный из материала с твердостью по Шору менее 10, и внутренний герметизирующий профиль, выполненный из материала с твердостью по Шору более 50. Нити, расположенные таким образом, при наполнении газом каркаса устройства раздвигаются, при этом происходит выравнивание напряжений в основе и утке ткани при удлинении нитей.This goal is achieved in that the sealing sealing device comprises a closed cylindrical inflatable chamber with end sections. The chamber is made of flexible material and has annular seals in the form of protrusions on the outer surfaces of the cylindrical part. The cylindrical part of the inflatable chamber is formed of a reinforced material with a polymer coating (for example, rubberized fabric), cut in such a way that the cut line is at an angle to the warp threads, the angle of inclination of the cut line to the warp threads is from 25 ° to 75 °. O-rings have an outer layer made of a material with a Shore hardness of less than 10, and an internal sealing profile made of a material with a Shore hardness of more than 50. The threads located in this way, when the frame of the device is filled with gas, are moved apart, and the stresses are balanced warp and weft fabric with lengthening threads.

В результате получается более прочная конструкция, которая может раздуваться до необходимого диаметра перекрываемой трубы, оставаясь прочной. При наполнении газом устройство наружной цилиндрической частью плотно прижимает кольцевые уплотнения, состоящие из твердого и мягкого слоев, к внутренней поверхности перекрываемого трубопровода. Твердый внутренний герметизирующий профиль прижимается к внутренней части трубопровода, а более мягкий внешний слой кольцевых уплотнений исключает негерметичное прижатие кольцевых уплотнений к стенке трубопровода. Это предотвращает протекание перекачиваемой по трубопроводу среды через перекрытую часть трубопровода и позволяет полностью загерметизировать перекрытый устройствами участок внутренней поверхности трубопровода. Кроме того, такая конструкция позволяет использовать для раскроя ткань любой ширины, без учета допусков, образующихся при изготовлении поставляемого материала. При изготовлении экономится материал и сокращаются его отходы в результате операции раскроя. Таким образом, получается более технологичная конструкция.The result is a more robust structure that can inflate to the required diameter of the pipe being blocked, while remaining sturdy. When filling with gas, the device with the outer cylindrical part tightly presses the O-rings, consisting of hard and soft layers, to the inner surface of the blocked pipeline. A solid inner sealing profile is pressed against the inner part of the pipeline, and a softer outer layer of the ring seals eliminates leaky pressing of the ring seals to the wall of the pipeline. This prevents the fluid pumped through the pipeline from flowing through the blocked portion of the pipeline and allows you to completely seal the portion of the inner surface of the pipeline blocked by the devices. In addition, this design allows the use of fabric of any width for cutting, without taking into account the tolerances formed in the manufacture of the supplied material. In the manufacture of material is saved and its waste is reduced as a result of cutting operations. Thus, a more technological design is obtained.

На фиг.1 представлено устройство герметизирующее отключающее, на фиг.2 представлен вид по стрелке А на фиг.1, на фиг.3 представлен разрез по линии Б, на фиг.4 показан фрагмент раскроя каркаса устройства.In Fig. 1, a sealing shut-off device is shown, Fig. 2 is a view along arrow A in Fig. 1, Fig. 3 is a section along line B, Fig. 4 shows a fragment of a cutout of a device frame.

Устройство герметизирующее отключающее содержит замкнутую надувную камеру, состоящую из цилиндрического части, представляющей собой силовой каркас 1, и торцевых стенок 2, выполненных из армированного материала с полимерным покрытием (например, из обрезиненной ткани). На поверхности силового каркаса 1 закреплены кольцевые уплотнения 3. Кольцевые уплотнения 3 имеют наружный слой 4 и внутренний герметизирующий профиль 5. Цилиндрический силовой каркас образован из армированного материала с полимерным покрытием 6, например полотнищ обрезиненной ткани, раскроенных таким образом, что линия реза расположена под углом α к основе ткани. Угол наклона α линии реза к нитям основы ткани составляет от 25° до 75°. Соединительный шов 7 цилиндрического силового каркаса наклонен под углом β по отношению к оси силового каркаса. Угол β составляет от 30° до 62°. Количество швов в зависимости от диаметра устройства может быть от одного до пяти. Кольцевые уплотнения 3 выполнены таким образом, что наружный слой 4 и внутренний герметизирующий профиль 5 имеют разную твердость по Шору. Наружный слой 4 имеет твердость по Шору менее 10, а внутренний герметизирующий профиль 5 выполнен из материала с твердостью по Шору более 50.The sealing disconnecting device comprises a closed inflatable chamber, consisting of a cylindrical part, which is a power frame 1, and end walls 2 made of reinforced material with a polymer coating (for example, from rubberized fabric). O-rings 3 are fixed on the surface of the power cage 1. O-rings 3 have an outer layer 4 and an internal sealing profile 5. The cylindrical power cage is formed of a reinforced material with a polymer coating 6, for example, rubberized fabric panels, cut so that the cut line is at an angle α to the base of the fabric. The inclination angle α of the cut line to the warp yarns is from 25 ° to 75 °. The connecting seam 7 of the cylindrical power frame is inclined at an angle β with respect to the axis of the power frame. The angle β is from 30 ° to 62 °. The number of seams depending on the diameter of the device can be from one to five. O-rings 3 are made in such a way that the outer layer 4 and the inner sealing profile 5 have different Shore hardness. The outer layer 4 has a shore hardness of less than 10, and the internal sealing profile 5 is made of material with a shore hardness of more than 50.

Работа устройства осуществляется следующим образом.The operation of the device is as follows.

Устройство герметизирующее отключающее для перекрытия трубопровода через технологическое отверстие помещается на заданном участке в перекрываемой трубе и соединяется через штуцер 8 с источником сжатого воздуха или другого энергоносителя (на чертежах не показан). В устройство подается сжатый газ (например, азот или воздух) под заданным давлением. По мере подачи сжатого газа в устройство камера раздувается, а кольцевые уплотнения 3 перемещаются в направлении к внутренней стенке трубопровода. При наполнении газом и раздувании каркаса устройства нити раздвигаются, при этом происходит выравнивание напряжений в основе и утке ткани при удлинении нитей. В результате получается более прочная конструкция, которая может раздуваться до необходимого диаметра перекрываемой трубы, оставаясь прочной и не подвергаясь разрушению. При раздувании устройство наружной цилиндрической частью плотно прижимает кольцевые уплотнения 3 к внутренней поверхности перекрываемого трубопровода. Твердый внутренний герметизирующий профиль прижимается к внутренней части трубопровода, а более мягкий внешний слой кольцевых уплотнений 3 исключает негерметичное прижатие кольцевых уплотнений 3 к стенке трубопровода. Это предотвращает протекание перекачиваемой по трубопроводу среды через перекрытую часть трубопровода и позволяет полностью загерметизировать перекрытый устройствами участок внутренней поверхности трубопровода.The disconnecting sealing device for blocking the pipeline through the technological hole is placed on a predetermined area in the pipe to be blocked and is connected through the nozzle 8 to a source of compressed air or other energy carrier (not shown in the drawings). Compressed gas (e.g. nitrogen or air) is supplied to the device at a predetermined pressure. As the compressed gas is supplied to the device, the chamber inflates, and the annular seals 3 move towards the inner wall of the pipeline. When filling with gas and inflating the frame of the device, the threads are moved apart, while the stresses in the warp and weft are aligned when the threads are elongated. The result is a more robust structure that can inflate to the required diameter of the pipe being blocked, remaining strong and not subject to destruction. When inflating the device, the outer cylindrical part tightly presses the O-rings 3 to the inner surface of the blocked pipeline. A solid inner sealing profile is pressed against the inside of the pipeline, and a softer outer layer of the O-rings 3 eliminates leaky pressing of the O-rings 3 to the wall of the pipeline. This prevents the fluid pumped through the pipeline from flowing through the blocked portion of the pipeline and allows you to completely seal the portion of the inner surface of the pipeline blocked by the devices.

Таким образом, устройство герметизирующее отключающее, выполненное согласно изобретению, позволяет надежно перекрывать трубопроводы различного диаметра и при наличии остаточного давления в них.Thus, the sealing shut-off device made according to the invention makes it possible to reliably shut off pipelines of various diameters and in the presence of residual pressure therein.

Claims

Disconnecting sealing device comprising a closed cylindrical inflatable chamber with end sections made of reinforced material with a polymer coating, for example, of rubberized fabric, and having ring seals on the outer surfaces of the cylindrical part in the form of protrusions, characterized in that the reinforced material with a polymer coating It is cut in such a way that the cut line is located at an angle to the warp threads, the angle of inclination of the cut line to the warp threads is from 25 to 75 °, marshes have an outer layer made of a material with a shore hardness of less than 10, and an internal sealing profile made of a material with a shore hardness of more than 50.