RU2545114C1

RU2545114C1 - Device for tight closing of inner cavity of pipeline

Info

Publication number: RU2545114C1
Application number: RU2013158107/06A
Authority: RU
Inventors: Рафик Мубаракович Гариев; Виктория Рафиковна Гариева
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ДВАГИС 2002"
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2015-03-27

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: device includes an internal closed tight air bag from a thermoplastic polyurethane film and an external load-carrying cover from a polyurethane elastomer. Between the external tight and external load-carrying covers there is an intermediate closed load-carrying cover from an elastic fabric. An elasticity modulus of the fabric at tension is higher than the elasticity modulus of the internal tight cover, and the dynamic strength of the fabric is not lower than the dynamic strength of the external load-carrying cover. There are symmetric slots on the intermediate cover. The device is installed into the inner cavity of the pipeline through an open pipe end. At inflation of the inner cover, symmetric slots located parallel to the longitudinal axis of the pipeline diverge, thus providing transfer of pressure created inside the cover to internal walls of the pipeline. The symmetric slots are made only in that part of the device, which contacts the internal wall of the pipeline.

EFFECT: increasing working pressure inside the device, freeze resistance and operability of the device at low temperatures.

1 dwg

Description

Изобретение может быть использовано при ремонте трубопроводов, например магистральных нефтепроводов, нефтепродуктопроводов и относится преимущественно к средствам, останавливающим выход газовоздушной среды из освобожденного от нефти ремонтируемого участка нефтепровода (нефтепродуктопровода) путем введения в трубу элемента, расширяющегося на месте. Однако устройство при необходимости может быть использовано для блокирования среды из ремонтируемых газопроводов, канализационных, водопроводных и других трубопроводов.The invention can be used in the repair of pipelines, for example, oil trunk pipelines, oil product pipelines, and relates mainly to means that stop the gas-air medium from flowing out of a repaired section of an oil pipeline (oil product pipeline) by introducing an element expanding in place into the pipe. However, the device, if necessary, can be used to block the environment from the repaired gas pipelines, sewer, plumbing and other pipelines.

Известно устройство для герметичного перекрытия внутренней полости нефтепровода или нефтепродуктопровода (патент РФ #1211892 на полезную модель, МПК F16L 55/00, публикация 10.11.2012), принятое за наиболее близкий аналог (прототип). Устройство содержит внутреннюю замкнутую надувную оболочку из термопластичной полиуретановой пленки и присоединенную к ней внешнюю силовую оболочку из полиуретанового эластомера. В устройстве имеется отверстие для подачи расширяющей среды в замкнутую оболочку из полиуретанового эластомера.A device is known for tightly shutting off the internal cavity of an oil pipeline or oil product pipeline (RF patent # 1211892 for utility model, IPC F16L 55/00, publication November 10, 2012), adopted as the closest analogue (prototype). The device comprises an inner closed inflatable shell made of thermoplastic polyurethane film and an external power shell made of polyurethane elastomer attached to it. The device has an opening for supplying an expanding medium to a closed shell of polyurethane elastomer.

Основным достоинством этого устройства является его морозоустойчивость, что делает возможным его использование для ремонта трубопровода при температурах окружающей среды, близких или равных минус 60°С. Однако существует потребность в увеличении рабочего давления этого устройства для его эксплуатации при повышенных значениях противодавления со стороны трубопровода. Но при подаче в устройство по патенту РФ #1211892 повышенного давления происходит расширение на участках, расположенных в проходе трубопровода при установке данного устройства в рабочее положение в трубе. Таким образом, желаемого повышения давления в устройстве не происходит.The main advantage of this device is its frost resistance, which makes it possible to use it for pipeline repair at ambient temperatures close to or equal to minus 60 ° С. However, there is a need to increase the operating pressure of this device for its operation with increased values of backpressure from the side of the pipeline. But when applying to the device according to the patent of the Russian Federation # 1211892 high pressure, expansion occurs in areas located in the passage of the pipeline when installing this device in the working position in the pipe. Thus, the desired pressure increase in the device does not occur.

Задачей изобретения является создание морозоустойчивого устройства для герметичного перекрытия внутренней полости трубопровода, способного останавливать выход среды из трубопровода при повышенных значениях противодавления со стороны трубопровода.The objective of the invention is to provide a frost-resistant device for tight shutoff of the internal cavity of the pipeline, capable of stopping the exit of the medium from the pipeline with increased values of backpressure from the side of the pipeline.

Технический результат заключается в увеличении рабочего давления внутри устройства для герметичного перекрытия внутренней полости трубопровода при установке указанного устройства в трубопроводе за счет обеспечения сдерживания раздувания данного устройства на участках, расположенных в проходе трубопровода.The technical result consists in increasing the working pressure inside the device for tight shutoff of the internal cavity of the pipeline when installing the specified device in the pipeline by providing containment of inflation of this device in areas located in the passage of the pipeline.

Как и наиболее близкий аналог, устройство для герметичного перекрытия внутренней полости трубопровода включает внутреннюю замкнутую герметичную надувную оболочку из термопластичной полиуретановой пленки и внешнюю силовую оболочку из полиуретанового эластомера, при этом в устройстве имеется отверстие для подачи расширяющей среды в упомянутую замкнутую оболочку.Like the closest analogue, the device for tightly shutting off the internal cavity of the pipeline includes an internal closed airtight inflatable shell made of thermoplastic polyurethane film and an external power shell made of polyurethane elastomer, while the device has an opening for supplying an expanding medium to the said closed shell.

В отличие от наиболее близкого аналога между упомянутыми внутренней и внешней оболочками находится промежуточная замкнутая силовая оболочка из эластичной ткани, на которой выполнены симметричные прорези с возможностью их расположения при установке заявляемого устройства в трубопроводе параллельно продольной оси данного трубопровода, причем модуль упругости этой ткани при растяжении выше модуля упругости указанной внутренней герметичной надувной оболочки, а динамическая прочность ткани не менее динамической прочности внешней силовой оболочки.In contrast to the closest analogue between the said inner and outer shells, there is an intermediate closed power shell made of elastic fabric, on which symmetrical slots are made with the possibility of their location when the inventive device is installed in the pipeline parallel to the longitudinal axis of this pipeline, and the elastic modulus of this fabric is higher the modulus of elasticity of the specified internal sealed inflatable shell, and the dynamic strength of the fabric is not less than the dynamic strength of external forces howling shell.

Устройство изображено на фигуре со следующими обозначениями:The device is shown in the figure with the following notation:

1 - внутренняя замкнутая герметичная надувная оболочка,1 - inner closed airtight inflatable shell,

2 - внешняя силовая оболочка,2 - external power shell

3 - кольцевые выступы на внешней силовой оболочке,3 - annular protrusions on the outer power shell,

4 - промежуточная замкнутая силовая оболочка из эластичной ткани,4 - intermediate closed power shell made of elastic fabric,

5 - симметричные прорези на ткани промежуточной замкнутой силовой оболочки,5 - symmetrical slots on the fabric of the intermediate closed power shell,

6 - отверстие для подачи расширяющей среды,6 - hole for supplying an expansion medium,

7 - выступ на штуцере.7 - protrusion on the fitting.

Устройство для герметичного перекрытия внутренней полости трубопровода включает внутреннюю замкнутую герметичную надувную оболочку 1, выполненную из термопластичной полиуретановой пленки, например, марки ′′Витур′′ (Россия). Толщина внутренней полиуретановой пленки 900 мкм для всех типоразмеров. Толщина полиуретанового эластомера зависит от величины противодавления. Так, для диаметра 500 мм оптимальная толщина 12-14 мм, а для диаметра 1000 мм - 18-20 мм. Величина противодавления в свою очередь связана с диаметром трубопровода: чем больше диаметр, тем больше противодавление. Внешнюю поверхность устройства образует силовая оболочка 2 из полиуретанового эластомера (термо- или реактопласта), служащая для механического упрочнения внутренней замкнутой герметичной надувной оболочки 1 и ее защиты от внешних повреждений. На внешней силовой оболочке 2 для лучшего контакта устройства с внутренней полостью трубопровода выполняют кольцевые выступы 3.A device for tightly closing the internal cavity of the pipeline includes an internal closed airtight inflatable shell 1 made of a thermoplastic polyurethane film, for example, of the brand '' Vitur '' (Russia). The thickness of the inner polyurethane film is 900 microns for all sizes. The thickness of the polyurethane elastomer depends on the amount of back pressure. So, for a diameter of 500 mm, the optimum thickness is 12-14 mm, and for a diameter of 1000 mm - 18-20 mm. The amount of back pressure, in turn, is associated with the diameter of the pipeline: the larger the diameter, the greater the back pressure. The outer surface of the device is formed by a power shell 2 made of polyurethane elastomer (thermo- or thermoset), which serves to mechanically harden the inner closed air-tight inflatable shell 1 and protect it from external damage. On the external power shell 2 for the best contact of the device with the internal cavity of the pipeline perform annular protrusions 3.

Между внутренней оболочкой 1 и внешней оболочкой 2 находится промежуточная замкнутая силовая оболочка 4. Материалом оболочки является прочная ткань, на которой выполнены симметричные прорези 5.Between the inner shell 1 and the outer shell 2 is an intermediate closed power shell 4. The shell material is a durable fabric on which symmetrical slots 5 are made.

Симметричные прорези 5 выполнены на промежуточной оболочке 4 таким образом, что при рабочей установке заявляемого устройства в полость трубопровода симметричные прорези 5 располагаются параллельно продольной оси трубопровода. В противном случае во время работы устройства его сначала перекосит, а затем разрушит под действием внутреннего давления.Symmetrical slots 5 are made on the intermediate shell 4 in such a way that during the working installation of the inventive device in the cavity of the pipeline, the symmetrical slots 5 are parallel to the longitudinal axis of the pipeline. Otherwise, during operation of the device, it will first warp and then destroy under the influence of internal pressure.

Количество указанных симметричных прорезей определяется габаритами заявляемого устройства, зависящими от диаметра перекрываемого устройством трубопровода.The number of these symmetrical slots is determined by the dimensions of the inventive device, depending on the diameter of the pipeline blocked by the device.

Ткань замкнутой промежуточной оболочки 4 должна быть прочной, чтобы при надувании внутренней герметичной оболочки 1 оболочка 4 распределялась по форме оболочки 1 и обеспечивала гарантированное прилегание поверхности заявляемого устройства к трубе, в которой оно установлено.The fabric of the closed intermediate shell 4 must be strong, so that when the inner sealed shell 1 is inflated, the shell 4 is distributed in the shape of the shell 1 and ensures a guaranteed fit of the surface of the claimed device to the pipe in which it is installed.

Ткань замкнутой промежуточной оболочки 4 должна обладать определенными свойствами. Во-первых, модуль упругости этой ткани при растяжении (модуль Юнга) должен быть выше модуля упругости термопластичной полиуретановой пленки, из которой выполнена внутренняя замкнутая герметичная надувная оболочка 1.The fabric of the closed intermediate shell 4 must have certain properties. Firstly, the modulus of elasticity of this fabric in tension (Young's modulus) must be higher than the modulus of elasticity of a thermoplastic polyurethane film, of which an inner closed airtight inflatable shell 1 is made.

Во-вторых, динамическая прочность прочной ткани замкнутой промежуточной оболочки 4 должна быть не менее динамической прочности внешней силовой оболочки 2 из полиуретанового эластомера. К тканям с указанными свойствами можно отнести ткани, выполненные из нитей капрона, лавсана, хлопка, кевлара, арамида, тварона. Модуль упругости при растяжении и динамическая прочность определяются не только веществом, из которого выполнены нити ткани, но и строением самой ткани, толщиной нитей, плотностью ткани, видом переплетения и др.Secondly, the dynamic strength of the strong fabric of the closed intermediate shell 4 should be no less than the dynamic strength of the external power shell 2 of polyurethane elastomer. To fabrics with the indicated properties can be attributed fabrics made of threads of kapron, lavsan, cotton, Kevlar, aramid, twaron. The tensile modulus and dynamic strength are determined not only by the substance from which the fabric threads are made, but also by the structure of the fabric itself, the thickness of the threads, the density of the fabric, the type of weaving, etc.

В устройстве предусмотрено отверстие 6 для подачи расширяющей среды в замкнутую герметичную надувную оболочку 1. Отверстие 6 в конкретном исполнении выполнено в виде штуцера, проходящего через оболочки 1, 2 и 4. Выступ 7 на штуцере 6 служит для его закрепления в оболочках 1, 2, 4.A hole 6 is provided in the device for supplying the expanding medium to a closed airtight inflatable shell 1. The hole 6 in a specific embodiment is made in the form of a fitting passing through the shells 1, 2 and 4. The protrusion 7 on the nozzle 6 serves to fix it in the shells 1, 2, four.

Толщина стенок оболочек и габаритные размеры устройства зависят от величины противодавления со стороны трубопровода, в котором будет установлено заявляемое устройство, и от диаметра этого трубопровода.The wall thickness of the shells and the overall dimensions of the device depend on the amount of back pressure from the side of the pipeline in which the inventive device will be installed, and on the diameter of this pipeline.

Устройство устанавливают во внутреннюю полость трубопровода через открытый конец трубы. К штуцеру 6 подключают шланг (не показан), соединенный с источником расширяющей среды, и надувают внутреннюю замкнутую герметичную оболочку 1 из полиуретановой пленки. В рабочем положении устройство перекрывает ремонтируемый участок трубопровода и предотвращает выход из него газовоздушной среды.The device is installed in the internal cavity of the pipeline through the open end of the pipe. A hose (not shown) connected to a source of the expanding medium is connected to the nozzle 6, and an inner closed airtight shell 1 of a polyurethane film is inflated. In the working position, the device blocks the repaired section of the pipeline and prevents the exit of the gas-air medium.

При надувании внутренней герметичной оболочки 1 симметричные прорези 5 на ткани промежуточной оболочки 4 расходятся, обеспечивая передачу давления, создаваемого внутри оболочки 1 на внутренние стенки трубопровода (не показаны). Как было указано, симметричные прорези выполнены с возможностью их расположения в трубопроводе параллельно его продольной оси, то есть только в той части заявляемого устройства, которая контактирует с внутренней стенкой трубопровода при установке в нем заявляемого устройства. А в той части заявляемого устройства, которая обращена в проход трубы, прорезей 5 на промежуточной замкнутой оболочке 4 нет. Поэтому промежуточная замкнутая оболочка 4 сдерживает раздувание внутренней замкнутой герметичной оболочки 1 в проход трубы вследствие того, что модуль упругости при растяжении промежуточной оболочки 4 выше модуля упругости внутренней герметичной оболочки 1. При этом промежуточная оболочка не разрушается под действием внутреннего давления в устройстве, так как ее динамическая прочность не менее динамической прочности внешней силовой оболочки 2.When inflating the inner sealed shell 1, the symmetrical slots 5 on the fabric of the intermediate shell 4 diverge, ensuring the transfer of pressure created inside the shell 1 to the inner walls of the pipeline (not shown). As indicated, symmetrical slots are made with the possibility of their location in the pipeline parallel to its longitudinal axis, that is, only in that part of the inventive device that contacts the inner wall of the pipeline when the inventive device is installed in it. And in that part of the inventive device, which faces the pipe passage, there are no slots 5 on the intermediate closed shell 4. Therefore, the intermediate closed shell 4 inhibits the inflation of the inner closed hermetic shell 1 into the pipe passage due to the fact that the tensile modulus of the intermediate shell 4 is higher than the elastic modulus of the inner hermetic shell 1. In this case, the intermediate shell does not collapse under the action of internal pressure in the device, since dynamic strength not less than dynamic strength of the external power shell 2.

Таким образом, описанная промежуточная замкнутая оболочка 4 воспринимает растягивающие усилия, возникающие внутри заявляемого устройства, и сдерживает расширение устройства в проход трубы. За счет этого внутри заявляемого устройства может быть создано более высокое давление, по сравнению с прототипом, при установке этого устройства в трубопроводе. При этом заявляемое устройство, как и прототип, работоспособно при температурах окружающей среды, близких или равных минус 60°С.Thus, the described intermediate closed shell 4 receives the tensile forces arising inside the inventive device, and inhibits the expansion of the device into the pipe passage. Due to this, a higher pressure can be created inside the inventive device, compared with the prototype, when installing this device in the pipeline. Moreover, the inventive device, like the prototype, is operable at ambient temperatures close to or equal to minus 60 ° C.

Claims

A device for tightly shutting off an internal cavity of a pipeline, comprising an internal closed airtight inflatable shell made of a thermoplastic polyurethane film and an external power shell made of a polyurethane elastomer, wherein the device has an opening for supplying an expanding medium into said closed shell, characterized in that between said internal and external shells is an intermediate closed power shell of elastic fabric on which symmetrical slots are made with the possibility of their location in the pipeline parallel to its longitudinal axis, and the elastic modulus of this fabric in tension is higher than the elastic modulus of the specified internal airtight inflatable shell, and the dynamic strength of the fabric is not less than the dynamic strength of the external power shell.