RU2693564C1 - Device for internal insulation of pipeline welded joint - Google Patents
Device for internal insulation of pipeline welded joint Download PDFInfo
- Publication number
- RU2693564C1 RU2693564C1 RU2019103642A RU2019103642A RU2693564C1 RU 2693564 C1 RU2693564 C1 RU 2693564C1 RU 2019103642 A RU2019103642 A RU 2019103642A RU 2019103642 A RU2019103642 A RU 2019103642A RU 2693564 C1 RU2693564 C1 RU 2693564C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shell
- cavity
- cylindrical
- pipeline
- sleeve
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L13/00—Non-disconnectible pipe-joints, e.g. soldered, adhesive or caulked joints
- F16L13/02—Welded joints
- F16L13/0254—Welded joints the pipes having an internal or external coating
- F16L13/0263—Welded joints the pipes having an internal or external coating having an internal coating
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L58/00—Protection of pipes or pipe fittings against corrosion or incrustation
- F16L58/02—Protection of pipes or pipe fittings against corrosion or incrustation by means of internal or external coatings
- F16L58/04—Coatings characterised by the materials used
- F16L58/10—Coatings characterised by the materials used by rubber or plastics
- F16L58/1009—Coatings characterised by the materials used by rubber or plastics the coating being placed inside the pipe
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Joints Allowing Movement (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИTECHNICAL FIELD
Изобретение относится к строительству трубопроводов и может использоваться для внутренней изоляции сварного стыка труб с внутренним защитным покрытием.The invention relates to the construction of pipelines and can be used for internal insulation of a welded joint of pipes with an internal protective coating.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
Известно устройство для герметичного крепления, по крайней мере, на одном цилиндрическом элементе (FR 2736986 А1). Устройство предназначено для герметичного крепления, по крайней мере, на одном цилиндрическом элементе и используется при ремонте трубопроводов. Оно содержит первую муфту, вторую муфту, которая соосна первой муфте и имеет деформируемость, превышающую деформируемость первой муфты. Вторая муфта жестко и герметично закреплена своими двумя концами на первой муфте. Два цилиндрических кольца соосны второй муфте, надеты на эту муфту и каждое из них жестко прикреплено одним из своих краев к одному концу второй муфты. Устройство снабжено средством для введения текущей среды под давлением между первой и второй муфтами. Устройство вводят в трубопровод и подают под давлением текущую среду между первой и второй муфтами. Вторая муфта деформируется и прижимается к внутренней поверхности трубопровода. Незакрепленные края колец внедряются в стенку трубопровода и обеспечивают герметичность соединения и механическую прочность крепления устройства в трубопроводе. Устройство повышает надежность трубопровода. Данное устройство имеет ряд недостатков:A device for hermetic mounting on at least one cylindrical element (FR 2736986 A1) is known. The device is intended for hermetic fastening on at least one cylindrical element and is used in the repair of pipelines. It contains the first clutch, the second clutch, which is coaxial with the first clutch and has a deformability greater than the deformability of the first clutch. The second coupling is rigidly and hermetically fastened with its two ends on the first coupling. Two cylindrical rings are coaxial with the second clutch, worn on this clutch and each of them is rigidly attached by one of its edges to one end of the second clutch. The device is equipped with means for introducing the current pressure medium between the first and second couplings. The device is introduced into the pipeline and serves under pressure the current environment between the first and second couplings. The second coupling is deformed and pressed against the inner surface of the pipeline. The loose edges of the rings are embedded in the wall of the pipeline and ensure the tightness of the connection and the mechanical strength of the mounting device in the pipeline. The device improves the reliability of the pipeline. This device has several disadvantages:
- высокая стоимость устройства;- high cost of the device;
- устройство одноразовое и предназначено для его жесткого крепления к внутренним стенкам трубопровода;- the device is disposable and is intended for its rigid attachment to the inner walls of the pipeline;
- после герметизации устройство остается во внутренней полости трубопровода, а подводящие текущую среду под сверхвысоким давлением трубки выходят за пределы конца трубопровода, что кратно уменьшает его проходное сечение, способствует быстрому засорению, исключает возможность внутренней очистки и затрудняет дальнейшие монтажные работы;- after sealing, the device remains in the internal cavity of the pipeline, and the tubes supplying the current medium under ultrahigh pressure go beyond the end of the pipeline, which multiply reduces its flow area, contributes to quick clogging, eliminates the possibility of internal cleaning and complicates further installation works;
- для проведения герметизации трубопровода требуется использование насосного оборудования на 1200... 1600 бар и воды, что кардинально осложняет работы в полевых условиях.- for carrying out the sealing of the pipeline, it is necessary to use pumping equipment for 1200 ... 1600 bar and water, which makes it extremely difficult to work in the field.
Известно устройство для ремонта подземных трубопроводов (US 4861248 А). Устройство состоит из цилиндрической эластичной оболочки, двух торцевых заглушек, рукава, троса и трубок для подвода, смешивания и подачи в кольцевой зазор двухкомпонентного компаунда. С обоих концов эластичной оболочки монтируются и жестко фиксируются цилиндрические заглушки. Между внутренней поверхностью эластичной оболочки и цилиндрическими поверхностями заглушек создается герметичное соединение. При этом во внутренней герметичной полости устройства обе заглушки соединяются тросом, ограничивающим их перемещение друг относительно друга. Внутри устройства смонтирован узел подачи компаунда. В средней части коаксиально на поверхности эластичной оболочки смонтирован рукав без возможности их разъединения. На рукавеA device for repairing underground pipelines (US 4861248 A) is known. The device consists of a cylindrical elastic shell, two end caps, a sleeve, a cable and tubes for supplying, mixing and feeding into the annular gap of a two-component compound. At both ends of the elastic sheath, cylindrical plugs are mounted and rigidly fixed. A tight connection is created between the inner surface of the elastic sheath and the cylindrical surfaces of the plugs. In the internal sealed cavity of the device, both plugs are connected by a cable, limiting their movement relative to each other. A compound delivery unit is mounted inside the device. In the middle part, a sleeve is mounted coaxially on the surface of the elastic sheath without the possibility of their separation. On the sleeve
смонтирован один канал, соединяющий узел подачи компаунда с наружной поверхностью устройства. При проведении работ по герметизации аварийного участка трубопровода устройство позиционируется во внутренней полости трубы в зоне ее повреждения, либо стыка. Затем в устройство подается сжатый воздух. В разжимном устройстве создается давление. Эластичная оболочка по обоим краям за пределами размещения рукава устройства расширяется и входит в контакт с внутренней поверхностью поврежденной трубы/труб с образованием замкнутого кольцевого зазора. В сформированный замкнутый кольцевой зазор через имеющийся канал подается двухкомпонентный компаунд.One channel is mounted connecting the feed unit of the compound to the outer surface of the device. When working on the sealing of the emergency section of the pipeline, the device is positioned in the internal cavity of the pipe in the zone of its damage or joint. Then the device is supplied with compressed air. Pressure is generated in the expansion device. The elastic sheath at both edges outside the placement of the device sleeve expands and comes into contact with the inner surface of the damaged pipe / pipes with the formation of a closed annular gap. A two-component compound is fed into the formed closed annular gap through the existing channel.
Данное устройство имеет следующие недостатки.This device has the following disadvantages.
1) Устройство имеет низкую надежность. Повышенной прочностью обладает только центральный участок эластичной оболочки. Периферийные участки эластичной оболочки ничем не упрочнены, в том числе и кордом. При нагнетании сжатого воздуха во внутреннюю полость устройства периферийные участки эластичной оболочки расширяются и упираются во внутренние стенки трубопровода. В этом состоянии сила прижатия эластичной оболочки к внутренним стенкам трубопровода близка к нулю. При дальнейшем нагнетании воздуха во внутреннюю полость устройства радиального расширения эластичной оболочки не происходит. Поскольку между жесткими заглушками устройства и стенками трубопровода имеется радиальный зазор, то по мере дальнейшего повышения давления периферийные участки эластичной оболочки будут продавливаться через эти зазоры в полость трубопровода. В полости трубопровода оболочка будет бесконтрольно увеличиваться вплоть до ее разрушения.1) The device has low reliability. Only the central portion of the elastic sheath has increased strength. Peripheral areas of the elastic sheath are not strengthened by anything, including the cord. When compressed air is injected into the internal cavity of the device, the peripheral sections of the elastic shell expand and abut against the internal walls of the pipeline. In this state, the pressing force of the elastic shell to the internal walls of the pipeline is close to zero. With further injection of air into the internal cavity of the device radial expansion of the elastic shell does not occur. Since there is a radial gap between the hard plugs of the device and the walls of the pipeline, as the pressure increases further, the peripheral sections of the elastic shell will be pushed through these gaps into the cavity of the pipeline. In the cavity of the pipeline, the shell will increase uncontrollably until its destruction.
2) Устройство не может быть использовано для внутренней изоляции сварного стыка трубопровода с предварительным удалением воздуха с полости кольцевого зазора. Устройство не позволяет достигнуть необходимого уровня герметизации кольцевого зазора сварного стыка трубопровода, требуемого при внутренней изоляции с предварительным вакуумированием полости кольцевого зазора. Это обуславливается отсутствием возможности создания требуемого давления во внутренней полости устройства из-за его конструктивных недостатков. Для обеспечения герметичного соединения эластичной оболочки с внутренней поверхностью трубопровода во внутренней полости устройства необходимо создать давление, обеспечивающее требуемое усилие ее прижатия к стенке тубы. При этом необходимое усилие прижатия уплотнения определяется шероховатостью внутренней стенки трубопровода. Для вакуумных систем существуют особые требования по герметизации соединений. Из уровня техники известно, что для достижения герметичности вакуумных систем сжимающее усилие на эластичное уплотнение должно находиться в пределах от 30 до 145 Н/см2 (Разъемные соединения - Соединения с помощью уплотняющих прокладок, http://www.pro-vacuum.ru/sposobv-soedineniia-valdcumnvkh-sistem/razemnye-soedineniia/soedineniia-s-pomoshchiu-uplotniaiushchikh-prokladok.html). При этом, минимальное значение давления соответствует вакуумным соединениям со шлифованными уплотняемыми поверхностями, а максимальное давление соответствует поверхности с грубой обработкой. При герметизации кольцевого2) The device cannot be used for internal insulation of the welded joint of the pipeline with the preliminary removal of air from the cavity of the annular gap. The device does not allow to achieve the required level of sealing of the annular gap of the welded joint of the pipeline, required for internal insulation with preliminary evacuation of the annular gap cavity. This is due to the lack of possibility of creating the required pressure in the internal cavity of the device due to its design flaws. To ensure the tight connection of the elastic shell with the inner surface of the pipeline in the internal cavity of the device, it is necessary to create a pressure that provides the required force of its pressing against the wall of the tube. In this case, the required force of the compression seal is determined by the roughness of the inner wall of the pipeline. For vacuum systems, there are special requirements for sealing joints. In the prior art it is known that in order to achieve vacuum tightness of a vacuum system, a compressive force on an elastic seal should be in the range of 30 to 145 N / cm 2 (Plug-in Connections - Connections using sealing gaskets, http://www.pro-vacuum.ru/ sposobv-soedineniia-valdcumnvkh-sistem / razemnye-soedineniia / soedineniia-s-pomoshchiu-uplotniaiushchikh-prokladok.html). At the same time, the minimum pressure value corresponds to vacuum joints with polished sealing surfaces, and the maximum pressure corresponds to the surface with rough treatment. When sealing the ring
зазора сварного стыка трубопровода усилие сжатия эластичного уплотнения необходимо выбирать выше среднего рекомендуемого значения.the gap of the welded joint of the pipeline, the compression force of the elastic seal must be chosen above the average recommended value.
3) Устройство не позволяет производить заполнение полости кольцевого зазора сварного стыка компаундом под давлением. При нагнетании компаунда либо полость кольцевого зазора будет заполнена лишь частично, либо она полностью разгерметизируется, и компаунд начнет заполнять полость трубопровода по обе стороны устройства. В устройстве имеется канал подачи компаунда в полость кольцевого зазора, но при этом канал для удаления воздуха из нее отсутствует.По мере нагнетания компаунда в полости кольцевого зазора будет повышаться давление находящегося там воздуха. При достижении равновесного состояния между давлением в полости кольцевого зазора и давлением нагнетания компаунда заполнение полости прекратится. При достижении равновесного состояния между давлением в полости кольцевого зазора и давлением прижатия эластичной оболочки к внутренним стенкам трубопровода полость кольцевого зазора полностью разгерметизируется и компаунд начнет заполнять полость трубопровода.3) The device does not allow filling the cavity of the annular gap of the welded joint with a compound under pressure. When the compound is injected, either the cavity of the annular gap will be filled only partially, or it will completely depressurize and the compound will begin to fill the cavity of the pipeline on both sides of the device. The device has a channel for supplying the compound to the cavity of the annular gap, but there is no channel for removing air from it. As the compound is pumped into the cavity of the annular gap, the pressure of the air there will increase. When an equilibrium state is reached between the pressure in the cavity of the annular gap and the discharge pressure of the compound, the filling of the cavity will cease. When an equilibrium state is reached between the pressure in the cavity of the annular gap and the pressure of the elastic sheath against the internal walls of the pipeline, the cavity of the annular gap completely depressurizes and the compound will begin to fill the pipeline cavity.
4) Устройство не позволяет производить откачивание воздуха и подачу компаунда в полость кольцевого зазора через сторонние каналы, не проходящие через внутреннюю полость устройства. Это резко ограничивает функциональность устройства, его надежность и осложняет обслуживание оборудования. Например, при засорении каналов подачи двухкомпонентного компаунда для их прочистки требуется полная разборка устройства, в том числе герметичных соединений заглушек с эластичной оболочкой. Частая повторная сборка устройства может привести к потере его герметичности.4) The device does not allow the pumping of air and the flow of the compound into the cavity of the annular gap through third-party channels that do not pass through the internal cavity of the device. This sharply limits the functionality of the device, its reliability and complicates the maintenance of equipment. For example, if the supply channels of a two-component compound are clogged, cleaning them requires complete disassembly of the device, including tight connections of the plugs with an elastic sheath. Frequent reassembly of the device may result in loss of tightness.
5) Отсутствует возможность промывки подающих шлангов и трубок устройства после окончания процесса заполнения кольцевого зазора компаундом.5) There is no possibility of flushing the supply hoses and tubes of the device after the end of the process of filling the annular gap with a compound.
6) Невозможность принудительного отвода на утилизацию некачественного компаунда с контура его подачи в полость кольцевого зазора.6) The impossibility of forced withdrawal for disposal of poor-quality compound from the circuit of its supply to the cavity of the annular gap.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство, реализующее способ внутренней изоляции сварного соединения трубопровода по патенту RU 2667856. Способ заключается в том, что коаксиально внутри соединяемых труб располагают защитную втулку. После сварки стыка труб герметизируют торцевые кольцевые зазоры между защитной втулкой и соединяемыми трубами с образованием кольцевой полости между наружной поверхностью втулки и внутренней поверхностью сварного соединения и прилегающих к нему поверхностей соединенных труб. Герметизацию торцевых кольцевых зазоров осуществляют путем введения внутрь соединенных труб устройства для герметизации торцевых кольцевых зазоров. Устройство содержит силовой привод, включающий цилиндрический эластичный рабочий орган, а также коаксиально расположенную на поверхности рабочего органа цилиндрическую оболочку из эластичного антиадгезионного материала. Как вариант, устройство имеет корпус и оболочку с постелью под защитную втулку в виде открытого с одной стороны кольцевого углубления с боковым кольцевым упором на внешней поверхности оболочки. Кроме того, в оболочку интегрированы каналы для откачивания воздуха и подачи компаунда в кольцевую полость герметизируемого сварного соединения. Описываемый вариант устройства работает следующим образом. Перед вводом устройства в полостьClosest to the proposed invention is a device that implements the method of internal insulation of the welded joint of the pipeline according to the patent RU 2667856. The method consists in the fact that a protective sleeve is arranged coaxially inside the pipes to be connected. After welding the joint of the pipes, they seal the end annular gaps between the protective sleeve and the pipes to be joined with the formation of an annular cavity between the outer surface of the sleeve and the inner surface of the welded joint and the adjacent surfaces of the connected pipes. The sealing of the end annular gaps is carried out by inserting a device inside the connected tubes for sealing the end annular gaps. The device contains a power actuator, including a cylindrical elastic working body, as well as a cylindrical shell made of elastic anti-adhesive material coaxially located on the surface of the working body. Alternatively, the device has a housing and a shell with a bed for a protective sleeve in the form of an annular recess open on one side with a lateral ring emphasis on the outer surface of the shell. In addition, channels are integrated into the casing for evacuating air and feeding the compound into the annular cavity of a sealable welded joint. The described version of the device works as follows. Before entering the device into the cavity
трубопровода на постель оболочки укладывается защитная втулка. Внутри рабочего органа создают давление. Происходит радиальное расширение рабочего органа. Боковой кольцевой упор оболочки входит в зацепление с торцом защитной втулки, а постель оболочки прижимается к внутренней поверхности защитной втулки. После фиксации защитной втулки на устройстве приостанавливают создание избыточного давления внутри рабочего органа. Устройство с установленной на нем втулкой вводят в полость трубопровода, позиционируют относительно герметизируемого сварного соединения, после чего продолжают создание избыточного давления. Защитная втулка предотвращает дальнейшее радиальное расширение участка рабочего органа, находящегося внутри ее полости. Под воздействием нарастающего давления сила прижатия центрального участка рабочего органа к защитной втулке возрастает. При этом за пределами защитной втулки, происходит радиальное расширение концевых участков рабочего органа устройства до их упора о внутренние стенки трубопровода. По обе стороны от защитной втулки рабочий орган прижимает оболочку к поверхностям соединенных труб с обеих сторон от защитной втулки и тем самым герметизируются торцевые кольцевые зазоры кольцевой полости. После герметизации торцевых кольцевых зазоров из кольцевой полости откачивают воздух и производят контроль ее герметичности. Герметичную кольцевую полость заполняют компаундом. Производят полимеризацию компаунда. После окончания процесса полимеризации компаунда снижают давление внутри рабочего органа с отсоединением оболочки от защитной втулки и внутренних поверхностей соединенных труб и извлекают устройство герметизации из трубопровода.Pipeline on the bed sheath fit protective sleeve. Inside the working body create pressure. There is a radial expansion of the working body. The side annular abutment of the shell engages with the end of the protective sleeve, and the bed of the shell is pressed against the inner surface of the protective sleeve. After fixing the protective sleeve on the device suspend the creation of excess pressure inside the working body. A device with a sleeve mounted on it is inserted into the cavity of the pipeline, positioned relative to the weldable joint to be sealed, and then continue to create an overpressure. The protective sleeve prevents further radial expansion of the section of the working body inside its cavity. Under the influence of increasing pressure, the pressing force of the central portion of the working body to the protective sleeve increases. At the same time outside the protective sleeve, there is a radial expansion of the end sections of the working body of the device to their emphasis on the internal walls of the pipeline. On both sides of the protective sleeve, the working member presses the casing to the surfaces of the connected pipes on both sides of the protective sleeve, and thereby the end annular gaps of the annular cavity are sealed. After sealing the end annular gaps from the annular cavity the air is pumped out and its tightness is monitored. The hermetic annular cavity is filled with a compound. Polymerization of the compound is carried out. After the polymerization process is completed, the pressure inside the working member is reduced with the shell detached from the protective sleeve and the inner surfaces of the connected pipes and the sealing device is removed from the pipeline.
Описанное в патенте RU 2667856 устройство имеет следующие недостатки:The device described in patent RU 2667856 has the following disadvantages:
1) Максимально допустимое рабочее давление в силовом приводе устройства с армированным эластичным рабочим органом имеет ограничение 2,5 бара, что обуславливается его конструкцией. При использовании неармированного рабочего органа допустимое рабочее давление в силовом приводе устройства снижается до 0,2...0,8 бар. Для обеспечения герметичности кольцевого зазора сварного стыка с использованием данного устройства необходимо использовать высокоэластичную цилиндрическую оболочку большой длины. При наличии на внутренней поверхности трубы дефектов в виде царапин, кратеров, язв, пор, включений и др. при давлении 2,5 бара не достигается требуемая герметичность кольцевого зазора. Попадание в зону контакта оболочки с внутренней поверхностью трубы инородных тел, таких как: ворсинки, частицы пыли, мусор и др. значительно повышает течи в полости кольцевого зазора. Исключить влияние дефектов поверхности трубы и присутствия в зоне изоляции мелких инородных частиц до приемлемых пределов можно только за счет повышения давления. Однако даже незначительное повышение давления свыше 2,5 бар приводит к неконтролируемому расширению эластичного рабочего органа вдоль внутренней полости трубопровода и, как следствие, к резкому снижению ресурса устройства.1) The maximum allowable working pressure in the power drive of the device with a reinforced elastic working body has a limit of 2.5 bar, which is caused by its design. When using unreinforced working body, the allowable working pressure in the power drive of the device is reduced to 0.2 ... 0.8 bar. To ensure the tightness of the annular gap of the welded joint using this device, it is necessary to use a highly elastic cylindrical shell of great length. If there are defects on the inner surface of the pipe in the form of scratches, craters, ulcers, pores, inclusions, etc., at a pressure of 2.5 bar, the required tightness of the annular gap is not achieved. The ingress of foreign bodies into the contact zone of the shell with the inner surface of the pipe, such as: villi, dust particles, debris, etc., significantly increases the leakage in the cavity of the annular gap. It is possible to eliminate the effect of pipe surface defects and the presence of small foreign particles in the isolation zone to acceptable limits only by increasing the pressure. However, even a slight increase in pressure above 2.5 bar leads to an uncontrolled expansion of the elastic working body along the internal cavity of the pipeline and, consequently, to a sharp decrease in the life of the device.
2) Значительное влияние множественных факторов на герметичность кольцевой полости сварного стыка при герметизации с давлением в силовом приводе в пределах 2,5 бар обуславливает необходимость проведения обязательного высококачественного контроля герметичности. Для проведения соответствующего контроля герметичности с полости кольцевого зазора необходимо откачать воздух2) The significant influence of multiple factors on the tightness of the annular cavity of the welded joint when sealing with pressure in the actuator within 2.5 bar necessitates the implementation of mandatory high-quality tightness control. To conduct an appropriate leak test, it is necessary to pump air out of the annular gap cavity.
до абсолютного давления 1,0...0,5 Па и ниже. Для создания в полости кольцевого зазора указанного разрежения требуется специальное вакуумное оборудование, пригодное для эксплуатации в полевых условиях, в том числе при отрицательных температурах. Длительность процесса откачивания воздуха и последующего контроля герметичности полости кольцевого зазора может составлять от 20 до 40 минут. В условиях строительства трубопровода это значительно сдерживает проведение всех монтажных работ.to an absolute pressure of 1.0 ... 0.5 Pa and below. To create a specified vacuum in the cavity of the annular gap, special vacuum equipment is required, suitable for operation in field conditions, including at negative temperatures. The duration of the process of pumping out air and the subsequent monitoring of the tightness of the cavity of the annular gap can be from 20 to 40 minutes. Under pipeline construction conditions, this significantly hinders the conduct of all installation work.
3) Из-за опасности разгерметизации отсутствует возможность подачи в полость кольцевого зазора сварного стыка компаунда под давлением. Это существенно ограничивает технологические возможности устройства, не позволяет ускорить процесс заполнения компаундом полости кольцевого зазора и замедляет процесс дегазации, вызывающий появление пор в полимеризованном компаунде, что снижает качество изоляции сварного стыка.3) Due to the danger of depressurization, there is no possibility of supplying the annular gap of the welded joint of the compound under pressure into the cavity. This significantly limits the technological capabilities of the device, does not allow to accelerate the process of filling the annular gap with the compound and slows down the degassing process, which causes the appearance of pores in the polymerized compound, which reduces the insulation quality of the welded joint.
4) Для создания в силовом приводе давления свыше 1 бара в устройстве должен использоваться эластичный рабочий орган, армированный кордом. Армирование кордом усложняет процесс изготовления рабочего органа и повышает его стоимость. Армированный рабочий орган по длине имеет различную способность радиального расширения. Наибольшей способностью радиального расширения обладает средняя часть эластичного рабочего органа. По мере удаления от центра рабочего органа к концевым его участкам способность к радиальному расширению существенно снижается. При нагнетании сжатого воздуха армированный рабочий орган силового привода, радиально расширяясь, приобретает форму эллипсоида. При монтаже втулки на устройство при нагнетании сжатого воздуха рабочий орган вначале прижимает центральный участок оболочки к центральному участку защитной втулки. При повышении давления происходит увеличение площади прижатия оболочки к защитной втулке. При достижении полного прижатия оболочки к внутренней поверхности втулки боковой упор на постели входит в зацепление с торцевой поверхностью втулки. Эластичность рабочего органа существенно зависит от температуры окружающей среды. Поэтому давление в силовом приводе, при котором происходит зацепление упора оболочки с торцевой поверхностью защитной втулки, также может колебаться в значительных пределах, что ограничивает возможности по автоматизации процесса. При этом монтаж защитной втулки на устройство должен производиться с высокоточным ручным управлением давления.4) To create a pressure above 1 bar in the power drive, the device should use an elastic body reinforced with cord. Reinforcement pads complicates the process of manufacturing a working body and increases its cost. Reinforced working body in length has a different ability of radial expansion. The middle part of the elastic working body has the greatest ability of radial expansion. With increasing distance from the center of the working body to its end sections, the ability for radial expansion is significantly reduced. During the injection of compressed air, the reinforced working body of a power drive, radially expanding, takes the form of an ellipsoid. When mounting the sleeve on the device during the injection of compressed air, the working body initially presses the central portion of the shell to the central portion of the protective sleeve. When the pressure rises, the area of pressing the shell to the protective sleeve increases. Upon reaching full pressure of the shell to the inner surface of the sleeve, the side stop on the bed engages with the end surface of the sleeve. The elasticity of the working body substantially depends on the ambient temperature. Therefore, the pressure in the actuator, in which the engagement of the anvil of the shell with the end surface of the protective sleeve occurs, can also fluctuate significantly, which limits the possibilities for automating the process. In this case, the installation of a protective sleeve on the device should be made with high-precision manual pressure control.
5) Поскольку средняя часть армированного рабочего органа обладает наибольшей способность радиального расширения, то и сила прижатия оболочки к внутренним стенкам трубопровода на центральном участке будет максимальной. При этом, чем меньше длина армированного рабочего органа, тем больше градиент усилия прижатия оболочки к стенкам трубопровода вдоль оси устройства. Для обеспечения приемлемого градиента усилия прижатия оболочки вдоль оси длина армированного рабочего органа устройства должна превышать длину цилиндрической оболочки в 3...5 раз.5) Since the middle part of the reinforced working body has the greatest ability of radial expansion, then the force of pressing the shell against the inner walls of the pipeline in the central section will be maximum. In this case, the smaller the length of the reinforced working body, the greater the gradient of the force pressing the shell to the walls of the pipeline along the axis of the device. To ensure an acceptable gradient of force pressing the shell along the axis, the length of the reinforced working device of the device should exceed the length of the
6) Большая длина армированного рабочего органа обуславливает значительное увеличение длины устройства и длины одноразовых трубок, по которым производится откачивание воздуха и подача компаунда в полость кольцевого6) The large length of the reinforced working body causes a significant increase in the length of the device and the length of disposable tubes through which air is pumped out and the compound is fed into the annular cavity
зазора сварного стыка. Такая компоновка устройства крайне негативно сказывается на его работоспособности. Использование длинных трубок для откачивания воздуха и подачи компаунда при большой длине рабочего органа значительно повышает вероятность пережатия этих трубок между внутренней поверхностью трубопровода и рабочим органом, находящимся под давлением.weld gap. This arrangement of the device is extremely negative for its performance. The use of long tubes for pumping air and supplying the compound with a large length of the working body significantly increases the likelihood of clamping these tubes between the inner surface of the pipeline and the working body under pressure.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF INVENTION
Техническая проблема, решаемая изобретением, заключается в следующем:The technical problem solved by the invention is as follows:
1) создание устройства, позволяющего повысить рабочее давление в силовом приводе как минимум до 10 бар;1) the creation of a device that allows to increase the working pressure in the power drive to at least 10 bar;
2) повысить надежность работы силового привода;2) improve the reliability of the power drive;
3) обеспечить гарантированную герметичность при формировании полости кольцевого зазора в зоне сварного соединения.3) to ensure guaranteed tightness when forming the cavity of the annular gap in the zone of the welded joint.
4) упростить конструкцию и снизить стоимость изготовления эластичного рабочего органа силового привода устройства.4) to simplify the design and reduce the cost of manufacturing an elastic working body of the power drive device.
5) сократить контур, подающий компаунд в полость кольцевого зазора в зоне сварного соединения.5) to cut the contour that feeds the compound into the cavity of the annular gap in the zone of the welded joint.
Техническая проблема решается устройством для внутренней изоляции сварного соединения трубопровода, содержащим силовой привод, включающий цилиндрический корпус и коаксиально расположенный на нем цилиндрический эластичный рабочий орган, выполненный с возможностью радиального расширения при создании в его полости избыточного давления, а также коаксиально установленную на силовом приводе на внешней поверхности рабочего органа цилиндрическую оболочку из эластичного антиадгезионного материала, которое, согласно изобретению, снабжено втулками, установленными на концах силового привода и зафиксированными на корпусе, причем каждая втулка прилегает своим торцом к торцу оболочки и своей внутренней цилиндрической поверхностью - к внешней поверхности рабочего органа, при этом в нерабочем состоянии устройства оболочка находится в сжатом в осевом направлении состоянии.The technical problem is solved by a device for internal insulation of a welded joint of a pipeline, containing a power actuator, including a cylindrical body and a cylindrical elastic working body coaxially located on it, capable of radial expansion when an overpressure is created in its cavity, and also coaxially mounted on the external actuator the surface of the working body of a cylindrical shell of elastic anti-adhesive material, which, according to the invention, is provided bushings mounted on the ends of the power drive and fixed on the housing, each sleeve adjacent its end to the end of the shell and its inner cylindrical surface - the outer surface of the working member, wherein in the inoperative state of the device sheath is in a compressed state in the axial direction.
В предпочтительном варианте корпус выполнен с кольцевыми углублениями на внешней поверхности в зонах концов силового привода, а рабочий орган выполнен с кольцевыми выступами, расположенными в этих углублениях, причем каждый кольцевой выступ выполнен на участке рабочего органа, расположенном между корпусом и соответствующей втулкой.In a preferred embodiment, the housing is made with annular recesses on the outer surface in the zones of the ends of the actuator, and the working body is made with annular projections located in these recesses, each annular protrusion made in the section of the working body located between the housing and the corresponding sleeve.
Кроме того, предпочтительно, чтобы корпус был выполнен открытым со стороны торцов и имел канал для подачи среды под давлением, при этом вход канала расположен на торце стенки корпуса, а выход канала расположен на внешней поверхности корпуса.In addition, it is preferable that the housing is made open from the ends and has a channel for supplying the medium under pressure, while the channel entrance is located at the end of the housing wall, and the channel exit is located on the outer surface of the housing.
В простейшем варианте выполнения оболочка имеет цилиндрические внешнюю и внутреннюю поверхности.In the simplest embodiment, the shell has cylindrical outer and inner surfaces.
В другом варианте выполнения оболочка имеет осесимметричное углубление в средней части с внутренней стороны, при этом средний цилиндрический участок поверхностиIn another embodiment, the shell has an axisymmetric recess in the middle part of the inner side, while the middle cylindrical surface area
углубления сопряжен посредством конических участков поверхности углубления с концевыми цилиндрическими участками внутренней поверхности оболочки.the recesses are connected by means of conical sections of the surface of the recesses with end cylindrical sections of the inner surface of the shell.
Также возможен вариант выполнения, когда оболочка имеет на одном своем концевом участке с внешней стороны два расположенных диаметрально противоположно друг другу глухих отверстия и два сообщенных с ними канала, оси которых расположены параллельно оси корпуса, втулка со стороны указанного концевого участка оболочки выполнена с отверстием или пазом, при этом в каждом канале герметично установлена трубка, проходящая через отверстие или паз втулки.An embodiment is also possible, when the shell has two diametrically opposite deaf holes and two channels communicating with them, the axes of which are parallel to the axis of the housing on the outer side, the sleeve from the side of the said end section of the shell is made with a hole or groove , while in each channel a tube is installed tightly through the hole or groove of the sleeve.
При этом втулка со стороны указанного концевого участка оболочки выполнена с двумя лысками, и указанное отверстие или паз выполнен в стенке, отделяющей каждую лыску от примыкающего к втулке торца оболочки.In this case, the sleeve on the side of the specified end section of the shell is made with two flats, and the hole or groove is made in the wall separating each tip from the end of the shell adjacent to the sleeve.
Также возможен вариант, когда внешняя поверхность оболочки имеет два участка разного диаметра, при этом эти участки сопряжены посредством участка с конической поверхностью и смежного с ним цилиндрического участка, образующего центрирующий поясок под защитную втулку, примыкающий к участку большего диаметра с образованием бокового кольцевого упора в виде уступа.It is also possible that the outer surface of the shell has two sections of different diameters, while these areas are conjugated by means of a section with a conical surface and a cylindrical section adjacent to it, forming a centering girdle under a protective sleeve adjacent to a section of larger diameter with the formation of a lateral ring stop ledge.
ПЕРЕЧЕНЬ ЧЕРТЕЖЕЙLIST OF DRAWINGS
На фиг. 1 представлено предложенное устройство по первому варианту изобретения в исходном состоянии внутри трубопровода.FIG. 1 shows the proposed device in the first embodiment of the invention in the initial state inside the pipeline.
На фиг. 2 - устройство по первому варианту изобретения в рабочем состоянии внутри трубопровода.FIG. 2 - the device according to the first embodiment of the invention in working condition inside the pipeline.
На фиг. 3 - устройство по второму варианту изобретения в исходном состоянии вне трубопровода.FIG. 3 - the device according to the second embodiment of the invention in the initial state outside the pipeline.
На фиг. 4 - аксонометрический вид фрагмента устройства по второму варианту со стороны герметичного ввода.FIG. 4 is an axonometric view of a fragment of the device according to the second embodiment from the side of the hermetic input.
На фиг. 5 - устройство по второму варианту изобретения с смонтированной на нем защитной втулкой вне трубопровода.FIG. 5 shows a device according to the second embodiment of the invention with a protective sleeve mounted thereon outside the pipeline.
На фиг. 6 - место А на фиг. 5 с центрирующим пояском в увеличенном масштабе.FIG. 6 — location A in FIG. 5 with centering girdle on an enlarged scale.
На фиг. 7 - фрагмент с центрирующим пояском в увеличенном масштабе в осевом сечении, перпендикулярном сечению на фиг. 6.FIG. 7 is a fragment with a centering collar on an enlarged scale in axial section perpendicular to the section in FIG. 6
На фиг. 8 - устройство по второму варианту изобретения с зафиксированной на нем защитной втулкой вне трубопровода.FIG. 8 shows a device according to the second embodiment of the invention with a protective sleeve fixed thereon outside the pipeline.
На фиг. 9 - устройство по второму варианту изобретения внутри трубопровода в положении, готовом к формированию кольцевого зазора в зоне сварного соединения.FIG. 9 - the device according to the second embodiment of the invention inside the pipeline in a position ready for the formation of an annular gap in the zone of the welded joint.
На фиг. 10 - устройство по второму варианту изобретения внутри трубопровода в положении, готовом к заполнению кольцевого зазора компаундом.FIG. 10 - the device according to the second embodiment of the invention inside the pipeline in a position ready to fill the annular gap with a compound.
На фиг. 11 - сечение по Б-Б на фиг. 9FIG. 11 is a cross-section along BB in FIG. 9
На фиг. 12 - сечение по В-В на фиг. 10FIG. 12 is a section along BB in FIG. ten
На фиг. 13 - место Г на фиг. 12 в увеличенном масштабе.FIG. 13 - place G in FIG. 12 on an enlarged scale.
На фиг. 14 - аксонометрический вид фрагмента устройства по второму варианту изобретения в положении, готовом к заполнению кольцевого зазора компаундом (трубопровод не показан).FIG. 14 is an axonometric view of a fragment of the device according to the second embodiment of the invention in a position ready to fill the annular gap with a compound (pipeline not shown).
На фиг. 15 - устройство по второму варианту изобретения после изоляции сварного соединения в положении, готовом для его изъятия из трубопровода.FIG. 15 shows a device according to the second embodiment of the invention, after isolating the welded joint in a position ready for its removal from the pipeline.
ПРИМЕРЫ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯEXAMPLES OF THE PREFERRED IMPLEMENTATION OF THE INVENTION
На фиг. 1 представлена схема первого варианта выполнения предложенного устройства для внутренней изоляции сварного соединения трубопровода. Устройство содержит силовой привод, который включает корпус 1 и коаксиально смонтированный на нем цилиндрический эластичный рабочий орган 2.FIG. 1 shows a diagram of the first embodiment of the proposed device for internal insulation of a welded joint of a pipeline. The device contains a power drive, which includes a
На концах силового привода установлены втулки 3 и 4, которые зафиксированы на корпусе 1 от осевого смещения. Каждая втулка 3, 4 прилегает своим торцом к торцу оболочки 5 и своей внутренней цилиндрической поверхностью - к внешней поверхности рабочего органа 2.At the ends of the actuator mounted
При этом на внешней поверхности корпуса 1 силового привода на обоих его концевых участках изготовлены кольцевые углубления - проточки 6, а на внутренней поверхности эластичного рабочего органа 2 с обоих его концов сформированы кольцевые выступы -уплотняющие пояса 7, соответствующие проточкам 6 на корпусе 1 по форме, размерам и расположению. Уплотняющие пояса 7 рабочего органа 2 размещены в кольцевых проточках 6 корпуса 1 и обжаты надвижными втулками 3, 4, смонтированными на внешней поверхности рабочего органа 2. Втулки 3 и 4 жестко зафиксированы на корпусе 1 от осевого смещения. В корпусе 1 сформирован канал 8. С одной стороны канал 8 выходит на торец корпуса 1, а с другой стороны на его внешнюю поверхность в зоне примыкания внутренней поверхности рабочего органа 2 к внешней поверхности корпуса 1. Между втулками 3 и 4 коаксиально рабочему органу 2 на его внешней поверхности смонтирована цилиндрическая оболочка 5 из эластичного, вакуумплотного, антиадгезионного материала, например, из силикона. При этом длина оболочки 5 до ее монтажа превышает расстояние между торцами втулок 3, 4 на 2... 10%. Оболочка 5 монтируется в предварительно сжатом состоянии, и ее торцы плотно прижимаются к торцам обеих втулок 3 и 4. При этом рабочий орган 2 оказывается заключенным в закрытой полости, сформированной между внешней поверхностью корпуса 1, внутренними торцами двух втулок 3, 4 и внутренней поверхностью цилиндрической оболочки 5.At the same time on the outer surface of the
В простейшем виде герметизирующая оболочка 5 представляет собой эластичный вакуумплотный рукав с цилиндрическими внешней и внутренней поверхностями. Устройство в исходном состоянии расположено внутри трубопровода 9 по центру сварного соединения 10. Устройство имеет центрирующие колеса на специальнойIn its simplest form, the sealing
управляемой подвеске (на схеме не показано). В трубопроводе 9 в непосредственной близости от сварного соединения 10 изготовлены два технологических отверстия И и 12. Между устройством и стенками трубопровода 9 расположена стальная защитная втулка 13. При этом между внешними цилиндрическими поверхностями втулок 3, 4 и внутренними стенками трубопровода 9 имеется радиальный кольцевой зазор 14.controlled suspension (not shown). In the
На фиг. 2 показано предлагаемое устройство в рабочем состоянии внутри трубопровода по первому варианту изобретения.FIG. 2 shows the proposed device in working condition inside the pipeline according to the first embodiment of the invention.
Принцип работы устройства основан на создании в нем давления с радиальным расширением рабочего органа 2 и расположенной на его поверхности эластичной оболочки 5, герметичным перекрытием торцевых кольцевых зазоров между торцами защитной втулки 13 и внутренними стенками трубопровода 9, а также последующим удалением воздуха из герметичного кольцевого зазора 15, образованного между защитной втулкой 13 и внутренней поверхностью трубопровода 9, заполнением кольцевого зазора 15 компаундом и его полимеризацией. Качество изоляции полости кольцевого зазора 15 в зоне сварного соединения 10 главным образом зависит от качества герметизации торцевых зазоров между торцами защитной втулки 13 и внутренними стенками трубопровода 9. Для достижения гарантированной герметизации торцевых кольцевых зазоров между торцами защитной втулки 13 и стенками трубопровода 9 необходимо создать повышенное давление на внутреннюю поверхность оболочки 5 и тем самым обеспечить более плотное ее прижатие к стенкам трубопровода 9.The principle of operation of the device is based on creating pressure in it with radial expansion of the working
Резина несжимаема. Поэтому объем эластичной оболочки 5 при ее радиальном расширении остается неизменным. Радиальное расширение оболочки 5 сопровождается уменьшением ее толщины и сокращением длины. Уменьшению толщины оболочки 5 ничто не препятствует, поэтому по мере радиального расширения утонение оболочки 5 происходит более интенсивно. Сокращению же длины оболочки 5 препятствуют силы трения между ее внутренней поверхностью и внешней поверхностью рабочего органа 2. Причем с увеличением радиального расширения, сила трения возрастает и тем самым оказывает большее противодействие сокращению длины оболочки 5. Кроме того, за счет предварительного продольного сжатия эластичной оболочки 5 в исходном состоянии при ее радиальном расширении фактического сокращения длины не происходит. Сокращение длины оболочки 5 полностью компенсируется ее упругим продольным расширением. Это предотвращает возникновение зазоров между торцами оболочки 5 и торцами втулок 3, 4. Для гарантированного предотвращения бесконтрольного расширения эластичного рабочего органа 2 необходимо чтобы при максимальном радиальном расширении внутри трубопровода торцы оболочки 5 полностью перекрывали кольцевой радиальный зазор 14. Это достигается при условии, что площадь торца оболочки 5 в ее исходном состоянии превышает, либо, по крайней мере, равна площади поперечного сечения кольцевого радиального зазора 14. При соблюдении этого условия полость, сформированная между внешней поверхностью корпуса 1, торцами втулок 3 и 4 и внутренней поверхностью оболочки 5 будет оставаться постоянно закрытой при любом рабочем давлении в рабочей полости силового привода предлагаемого устройства. Соответственно, рабочий орган 2 будет постоянно находиться внутри замкнутого объема, и тем самым будет исключено его бесконтрольное расширение.Rubber is incompressible. Therefore, the volume of the
Предлагаемое устройство работает следующим образом. После позиционирования устройства в полости трубопровода 9 в канал 8 подается сжатый воздух. Под воздействием давления сжатого воздуха эластичный рабочий орган 2 начинает радиально расширяться. Между внутренней поверхностью рабочего органа 2 и внешней поверхностью корпуса 1 образуется рабочая полость силового привода. Под воздействием давления, передаваемого от рабочего органа 2, оболочка 5 радиально расширяется по всей своей длине. При дальнейшем повышении давления в рабочей полости силового привода оболочка 5, расширяясь, упирается своей внешней поверхностью во внутреннюю поверхность защитной втулки 13. Дальнейшее радиальное расширение рабочего органа 2 и оболочки 5 в зоне ее контакта с защитной втулкой 13 прекращается. Рабочий орган 2 и оболочка 5 продолжают расширяться за пределами нахождения защитной втулки 13 по обе ее стороны. Оболочка 5 достигает внутренней стенки трубопровода 9, упирается в нее и останавливается. Рабочий орган 2, упираясь в неподвижную оболочку 5, также останавливается. Поскольку рабочий орган 2 заключен в закрытую полость, и силы давления направлены исключительно перпендикулярно поверхности, на которую действует это давление, то на оболочку 5 на ее концевых участках воздействуют только силы, направленные перпендикулярно внутренней поверхности трубопровода 9. Выталкивания оболочки 5 через зазор 14 не происходит. Дальнейшее повышение давления в рабочей полости силового привода увеличивает силу прижатия оболочки 5 к стенкам трубопровода 9 и повышает герметичность кольцевого зазора 15. При достижении в рабочей полости силового привода давления 10,0 бар нагнетание сжатого воздуха прекращали. При этом рабочий орган 2 оставается в закрытой полости. Через технологическое отверстие 11 из полости кольцевого зазора 15 откачивают воздух до абсолютного давления 1 мбар. Время откачки 15 сек. В технологическое отверстие 12 подают компаунд под давлением 6 бар. Время заполнения кольцевого зазора компаундом составило 4 сек. Герметизируют технологические отверстия 11 и 12. На изолированный участок трубопровода надевают ленточный обогреватель с терморегулятором, и при температуре 23 градуса по Цельсию выдерживают 20 мин. Устройство удаляют из полости трубопровода 9. Снимают ленточный обогреватель. Сварное соединение 10 изолировано.The proposed device works as follows. After positioning the device in the cavity of the
На фиг. З представлена схема второго варианта выполнения предложенного устройства для внутренней изоляции сварного соединения трубопровода. Устройство содержит силовой привод, который включает корпус 1 и коаксиально смонтированный на нем цилиндрический эластичный рабочий орган 2. При этом на внешней поверхности корпуса 1 на обоих его концевых участках изготовлены кольцевые углубления - проточки 6, а на внутренней поверхности эластичного рабочего органа 2 с обоих его концов сформированы кольцевые выступы - уплотняющие пояса 7, соответствующие проточкам 6 на корпусе 1 по форме, размерам и расположению. Уплотняющие пояса 7 рабочего органа 2 размещены в кольцевых проточках 6 корпуса 1 и обжаты надвижными втулками 3 и 4, смонтированными на внешней поверхности рабочего органа 2. Втулки 3 и 4 жестко зафиксированы на корпусе 1 от осевого смещения. Конструкция предлагаемого устройства поясняется изображением, представленным на фиг. 4. На втулке 4 (фиг.3 и 4) изготовлены две лыски 16, расположенные диаметрально противоположно, и два прорезных отверстия или паза 17, выполненные в стенке, отделяющей каждую лыску 16 от примыкающего к втулке 4 торца оболочки 5.FIG. W is a diagram of the second embodiment of the proposed device for internal insulation of a welded joint of a pipeline. The device contains a power drive, which includes a
В корпусе 1 сделан канал 8. С одной стороны канал 8 выходит на торец корпуса 1, а с другой стороны - на его внешнюю поверхность в зоне примыкания внутренней поверхности рабочего органа 2 к внешней поверхности корпуса 1. Между втулками 3 и 4 (фиг.З) коаксиально рабочему органу на его внешней поверхности смонтирована оболочка 5, которая имеет на одном своем концевом участке с внешней стороны два расположенных диаметрально противоположно друг другу глухих отверстия 18 и два сообщенных с ними канала с расположенными в них трубками 19, оси которых расположены параллельно оси корпуса 1. Герметично установленная в каждом канале трубка 19, образующая герметичный ввод, при монтаже введена в отверстие или паз 17 втулки 4 (фиг.З, 4).In the
Герметизирующая оболочка 5 изготовлена из эластичного, вакуумплотного, антиадгезионного материала, например, из силикона. Длина оболочки 5 должна быть как минимум равна расстоянию между внутренними торцами втулок 3 и 4, но не превышать ее более чем на 10%.The sealing
Внешняя поверхность оболочки 5 имеет два участка разного диаметра. Эти участки сопряжены посредством участка 20 с конической поверхностью и смежного с ним цилиндрического участка, образующего центрирующий поясок 21 под защитную втулку 13 (фиг.3, 4, 5, 6, 7). Центрирующий поясок 21 примыкает к участку внешней поверхности оболочки 5 большего диаметра с образованием бокового кольцевого упора 23 в виде уступа (фиг.7). Ширина центрирующего пояска 21, как правило, выбирается в пределах от 1 до 25 мм. При очень малой ширине пояска 21 (менее 1...2 мм) существенно затрудняется процесс центрирования защитной втулки 13 на внешней поверхности оболочки 5 при ее монтаже на устройстве перед вводом в трубопровод 9. Вместе с тем, при увеличении ширины центрирующего пояска 21 возрастает площадь контакта оболочки 5 с внутренней поверхностью защитной втулки 13, и, соответственно, возрастает сила трения между ними. С увеличением ширины центрирующего пояска свыше 20...25 мм существенно повышается трудоемкость монтажа защитной втулки 13 на оболочку 5 и значительно затрудняется технологическая операция по извлечению устройства из полости трубопровода 9 на завершающей стадии внутренней изоляции сварного соединения 10. Диаметр центрирующего пояска 21 равен внутреннему диаметру защитной втулки 13. Участок внешней поверхности оболочки 5, расположенный между центрирующим пояском 21 и соседним участком 22 этой поверхности с меньшим диаметром имеется переход в виде участка 20 с конической поверхностью. Центрирующий поясок 21 вплотную примыкает к глухим отверстиям 18. Кольцевой упор 23 на внешней поверхности оболочки 5 расположен в плоскости, перпендикулярной оси оболочки 5 и проходящей через границы центрирующего пояска 21, смежные с глухими отверстиями 18. Высота кольцевого упора 23 на оболочке 5 равна толщине стенки защитной втулки 13, а диаметр прилегающего к нему участка 24 оболочки 5, расположенного между центрирующим пояском 21 и втулкой 4, равен наружному диаметру защитной втулки 13. Диаметр участка 22 оболочки 5, расположенного между участком 20 с конической поверхностью и втулкой 3, меньше внутреннего диаметра защитной втулки 13.The outer surface of the
С внутренней стороны цилиндрической оболочки 5 в средней ее части сформировано осесимметричное углубление 25. Средний цилиндрический участок поверхности углубления 25 сопряжен посредством конических участков 26 поверхности углубления 25 с концевыми цилиндрическими участками внутренней поверхности оболочки 5. Общая длина углубления 25 соизмерима с длиной защитной втулки 13. Глубина углубления 25 выбирается такой, чтобы утонченная часть стенки оболочки 5 имела податливость, как минимум на 30% выше податливости ее концевых участков.An axially
Подготовка устройства к введению его в полость трубопровода 9 поясняется изображениями, представленными на фиг. 5-8. Поверх оболочки 5 (фиг.5) коаксиально устройству со стороны втулки 3 вводится защитная втулка 13 и надвигается на центрирующий поясок 21 (фиг.6 и 7) до кольцевого упора 23. При этом между цилиндрическим участком 22 внешней поверхностью оболочки 5 (фиг.5) и внутренней поверхностью защитной втулки 13 сохраняется технологический зазор 27. Затем через канал 8 (фиг.8) в зазор между наружной поверхностью корпуса 1 и внутренней поверхностью рабочего органа 2 подается сжатый воздух. Рабочий орган 2 под воздействием давления сжатого воздуха вначале расширяется в средней своей части, и плотно прижимается к внутренней поверхности оболочки 5 (фиг.8), повторяя внутренний контур углубления 25. При этом воздух из полости углубления 25 выходит через микрощели между оболочкой 5, рабочим органом 2 и втулками 3, 4. Поскольку силы давления всегда направлены перпендикулярно поверхности, то при нагнетании сжатого воздуха в рабочую полость устройства внутри углубления 25 возникают радиальные и осевые составляющие силы давления. С повышением давления в рабочей полости устройства до 0,5 бар рабочий орган 2 радиально расширяясь, прижимает средний утонченный участок оболочки 5 к внутренней поверхности защитной втулки 13. При этом концевые участки оболочки 5, находящиеся за пределами защитной втулки 13 и обладающие значительно более низкой податливостью, радиально не расширяются. Радиальное расширение среднего участка оболочки 5 обеспечивает фиксацию защитной втулки 13 (фиг.8) на поверхности оболочки 5. При повышении давления свыше 0,5 бар начинается радиальное расширение оболочки 5 по краям углубления 25. При достижении давления 1.0 бар нагнетание сжатого воздуха приостанавливается. При этом к внутренней поверхности защитной втулки 13 оказываются частично прижаты и участки оболочки 5 с конусными участками 26 поверхности углубления 25. За счет осевых составляющих сил давления от воздействия давления на конусные участки 26 внутри углубления 25 происходит поджатие торцов оболочки 5 к торцам втулок 3 и 4. С повышением давления внутри рабочей полости устройства возрастают и силы прижатия торцов оболочки 5 к торцам втулок 3 и 4. При этом за пределами защитной втулки 13 габариты оболочки 5 и, соответственно, устройства оставались неизменными.The preparation of the device for its introduction into the cavity of the
Способность предлагаемого устройства осуществлять фиксацию защитной втулки 13 без изменения его габаритов в широком диапазоне значений давления, создаваемого в его рабочей полости, делает процесс фиксации защитной втулки 13 нечувствительным к изменению свойств резины, например, при больших колебаниях температуры окружающей среды. Это значительно упрощает процесс подготовки устройства к введению его в полость трубопровода 9 и позволяет легко автоматизировать процесс фиксации защитной втулки 13 на оболочке 5.The ability of the proposed device to fix the
Устройство вводится в полость трубопровода 9 (фиг.9) и позиционируется таким образом, чтобы центр защитной втулки 13 располагался напротив сварного соединения 10. При этом со стороны втулки 3 формируется кольцевой зазор 14. Торцевой участок оболочки 5, примыкающий к втулке 3, при его радиальном расширении должен обеспечивать перекрытие зазора 14. Со стороны герметичных вводов - трубок 19 между наружной цилиндрической поверхностью оболочки 5 и внутренней стенкой трубопровода 9 образуется кольцевой зазор 28 равный зазору между защитной втулкой 13 и стенками трубопровода 9. По каналу 8 в рабочую полость устройства возобновляется подача сжатого воздуха. С повышением давления начинается радиальное расширение концевых участков рабочего органа 2, что вызывает радиальное расширение соответствующих участков оболочки 5 и радиальное смещение ее торцов в сторону внутренней поверхности трубопровода 9. Торцевые поверхности втулок 3 и 4 частично выходят из контакта с торцевыми поверхностями оболочки 5. При этом, рабочий орган 2 силового привода растягивается по длине, а оба его концевых участка смещаются от центра в сторону уплотняющих поясов 7, зафиксированных в проточках 6 на корпусе 1, и прижимаются к открывающимся торцам втулок 3 и 4. При осевом смещении краевые участки рабочего органа 2 увлекают за собой прижатые к ним концевые участки оболочки 5, что вызывает заметное усиление степени прижатия торцов оболочки к торцам втулок 3 и 4. В процессе повышения давления в рабочей полости устройства увеличиваются осевые составляющие силы давления и, соответственно, усиливается прижатие торцов оболочки 5 к торцам втулок 3 и 4. При достижении в рабочей полости устройства давления 1,5 бара концевые участки оболочки 5 (фиг.10) прижимаются к внутренним стенкам трубопровода 9. Дальнейшее повышение давления в рабочей полости устройства происходит без радиального расширения рабочего органа 2 и оболочки 5. Оболочка 5 полностью перекрывает торцевые зазоры 14 и 28. При этом рабочий орган 2 находится в неподвижном состоянии внутри замкнутой полости вплоть до момента сброса давления в силовом приводе предлагаемого устройства на заключающей стадии процесса внутренней изоляции сварного соединения трубопровода 9.The device is inserted into the cavity of the pipeline 9 (FIG. 9) and is positioned so that the center of the
Необходимо отметить, что минимально допустимая толщина 29 концевого участка оболочки 5, примыкающая к втулке 3, определяется из условия равенства площадей поперечного сечения кольцевого зазора 14 и поперечного сечения концевого участка оболочки 5 в исходном положении. При соблюдении данного условия обеспечивается гарантированное полное перекрытие кольцевого зазора 14 оболочкой 5 и продавливание через него рабочего органа 2 становится невозможным.It should be noted that the minimum
Со стороны расположения герметичных вводов во втулке 4 (фиг.9, 10, И, 12, 13 и 14) имеются разрезные отверстия 17. При нагнетании и стравливании давления в силовом приводе устройства разрезные отверстия 17 обеспечивают возможность свободного радиального расширения и сужения концевого участка оболочки 5 со стороны размещения интегрированных в ней герметичных вводов - трубок 19. При этом разрезные отверстия 17 (фиг.11, 12, 13) исключают вероятность поворота оболочки 5 с герметичными вводами - трубками 19 относительно оси устройства и тем самым обеспечивают контролируемое положение герметичных вводов - трубок 19 относительно горизонта, что крайне важно при вакуумной пропитке кольцевого зазора 15 сварного стыка 10 (фиг.10). В исходном состоянии (фиг.9 и 11) оболочка 5 своей торцевойOn the side of the location of the sealed inlets in the sleeve 4 (Figures 9, 10, And, 12, 13 and 14) there are split
поверхностью прижата к внутренней боковой поверхности втулки 4 и полностью перекрывает разрезное отверстие 17. При этом герметичные вводы - трубки 19 (фиг.11) занимают свое крайнее исходное положение, находящееся на минимальном удалении от оси устройства. При нагнетании давления в силовом приводе устройства происходит радиальное расширение концевых участков оболочки 5. При расширении оболочки 5 в зоне примыкания ее ко втулке 4 происходит радиальное смещение интегрированных герметичных вводов - трубок 19 до их рабочего положения, соответствующего прижатию внешней цилиндрической поверхности концевого участка оболочки 5 к внутренней поверхности трубопровода 9 (фиг.10, 12, 13). Одним из важнейших конструктивных параметров устройства является минимальная толщина слоя 30 (фиг.9) оболочки 5, разделяющая ее внутреннюю цилиндрическую поверхность с наружной цилиндрической поверхностью интегрированного герметичного ввода - трубки 19. Толщина слоя 30 определяет максимально допустимое радиальное смещение трубок 19 относительно их исходного положения. Для исключения вероятности продавливания рабочего органа 2 через разрезные отверстия 17 во втулке 4 необходимо, чтобы торец оболочки 5 с интегрированными герметичными вводами - трубками 19 во всех своих крайних и промежуточных положениях полностью перекрывал разрезные отверстия 17 (фиг.9, 10). Для обеспечения гарантированного перекрытия разрезных отверстий 17 необходимо, чтобы кольцевой зазор 28 (фиг.9) не превышал толщину слоя 30 с учетом уменьшения толщины оболочки 5 при ее радиальном расширении.surface is pressed to the inner side surface of the
В рабочей полости силового привода устройства поднимают давление до 10 бар и фиксируют его. Из полости кольцевого зазора 15 (фиг.10) сварного стыка через верхний герметичный ввод - трубку 19 производят откачивание воздуха до 1 мбар абсолютного давления. Затем через нижний герметичный ввод - трубку 19 в полость кольцевого зазора 15 в зоне сварного соединения 10 под избыточным давлением 6 бар подавали компаунд. После заполнения компаундом полости кольцевого зазора 15 в зоне сварного соединения 10 каналы обеих трубок 19 перекрывают. Производят полимеризацию компаунда при температуре 23°С в течение 15 мин. Вокруг сварного соединения 7 с прилегающими участками во внутренней полости трубопровода 9 сформирована и полимеризована защитная оболочка 31 (фиг.15) из компаунда. Сварное соединение 10 изолировано. Из рабочей полости устройства сбрасывается давление. Рабочий орган 2 и оболочка 5 принимают свое исходное положение. Оболочка 5 благодаря увеличенной толщине ее концевых участков и высокой упругости легко отделяется от торцов полимеризованной защитной оболочки 31. Технологические зазоры 14, 27 и 28 (фиг.15) принимают свои исходные значения. Устройство извлекают из полости трубопровода 9. Сварное соединение 10 изолировано.In the working cavity of the power drive of the device, the pressure is raised to 10 bar and fixed. From the cavity of the annular gap 15 (FIG. 10) of the welded joint through the upper hermetic inlet - the
Изобретение позволяет получить следующие технические результаты.The invention allows to obtain the following technical results.
За счет многократного повышения давления в рабочей полости силового привода достигнута гарантированная вакуумная герметичность кольцевого зазора в зоне сварного соединения, что исключает вероятность подсоса воздуха и появления брака при его внутренней изоляции.Due to the repeated increase in pressure in the working cavity of the power drive, a guaranteed vacuum tightness of the annular gap in the welded joint zone has been achieved, which eliminates the likelihood of air leaks and rejection during its internal insulation.
Повышение давления в рабочей полости устройства позволило отказаться от высококачественного контроля герметичности полости кольцевого зазора в зоне сварногоIncreasing the pressure in the working cavity of the device eliminated the high-quality control of the tightness of the cavity of the annular gap in the welded zone.
соединения трубопровода в пользу экспресс контроля, производимого в процессе откачивания воздуха. Требования к глубине вакуума в полости кольцевого зазора снижены на три порядка до 500... 1000 Па абсолютного давления. Это обеспечило сокращение продолжительности процесса откачивания воздуха из полости кольцевого зазора до 30...45 сек. Значительно снижены требования к вакуумному оборудованию.pipeline connections in favor of express control, produced in the process of pumping air. The requirements for the vacuum depth in the cavity of the annular gap are reduced by three orders of magnitude to 500 ... 1000 Pa absolute pressure. This ensured a reduction in the duration of the process of pumping out air from the cavity of the annular gap to 30 ... 45 seconds. Significantly reduced requirements for vacuum equipment.
Повышение давления в рабочей полости устройства обеспечило возможность подачи под давлением компаунда в полость кольцевого зазора, что существенно повысило качество изоляции сварного стыка и сократило время заполнения полости кольцевого зазора в зоне сварного соединения в 5...6 раз.Increasing the pressure in the working cavity of the device made it possible to supply the annular gap to the cavity under pressure, which significantly improved the quality of the insulation of the welded joint and reduced the filling time of the annular gap cavity in the welded
Значительно упрощен и ускорен процесс монтажа и фиксации защитной втулки на устройстве. Обеспечена возможность легкой автоматизации процесса фиксации защитной втулки на устройстве.The process of mounting and fixing the protective sleeve on the device has been greatly simplified and accelerated. It is possible to easily automate the process of fixing the protective sleeve on the device.
В 2,0...4,0 раза сокращена длина устройства силового привода для герметизации кольцевого зазора в зоне сварного соединения.2.0 ... 4.0 times reduced the length of the power drive device for sealing the annular gap in the zone of the welded joint.
Исключена вероятность пережима трубок, соединяющихся с герметичными вводами устройства, для откачивания воздуха и подачи компаунда в полость кольцевого зазора в зоне сварного соединения.The probability of pressing the tubes connected to the hermetic inlets of the device for pumping out air and supplying the compound to the cavity of the annular gap in the welded joint zone is excluded.
Сокращена длина трубок, соединяющихся с герметичными вводами устройства, для откачивания воздуха и подачи компаунда в полость кольцевого зазора.The length of the tubes connected to the hermetic inlets of the device is shortened for evacuating air and feeding the compound into the cavity of the annular gap.
За счет отказа от армирования кордом значительно упрощена конструкция и стоимость изготовления эластичного рабочего органа силового привода.Due to the refusal of reinforcement with cords, the design and cost of manufacturing the elastic actuator of the actuator are significantly simplified.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019103642A RU2693564C1 (en) | 2019-02-08 | 2019-02-08 | Device for internal insulation of pipeline welded joint |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019103642A RU2693564C1 (en) | 2019-02-08 | 2019-02-08 | Device for internal insulation of pipeline welded joint |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2693564C1 true RU2693564C1 (en) | 2019-07-03 |
Family
ID=67252219
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019103642A RU2693564C1 (en) | 2019-02-08 | 2019-02-08 | Device for internal insulation of pipeline welded joint |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2693564C1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4582551A (en) * | 1983-05-23 | 1986-04-15 | British Gas Corporation | Sealing joints and leaks with an anaerobic liquid |
US4861248A (en) * | 1988-02-08 | 1989-08-29 | Ben Franz J | Apparatus for repairing buried pipes |
FR2736989A1 (en) * | 1995-07-19 | 1997-01-24 | Gec Alsthom Stein Ind | DEVICE INTENDED TO BE FIXED TIGHTLY ON AT LEAST ONE CYLINDRICAL ELEMENT |
US20020038954A1 (en) * | 2000-08-31 | 2002-04-04 | Andreoli Juan Domingo | Protected welded joint for fluid transport pipes and its manufacturing process |
RU2552627C2 (en) * | 2013-08-13 | 2015-06-10 | Александр Георгиевич Чуйко | Chuiko's process of antirust protection of pipe welds with inner protective coating |
RU2667856C1 (en) * | 2017-10-02 | 2018-09-24 | Александр Георгиевич Чуйко | Chuiko method for internal monolithic insulation of welded pipe joint (options) |
RU2677913C1 (en) * | 2017-10-02 | 2019-01-22 | Александр Георгиевич Чуйко | Chuyko device for internal cast-in-situ isolation of welded joint of a pipeline (embodiments) |
-
2019
- 2019-02-08 RU RU2019103642A patent/RU2693564C1/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4582551A (en) * | 1983-05-23 | 1986-04-15 | British Gas Corporation | Sealing joints and leaks with an anaerobic liquid |
US4861248A (en) * | 1988-02-08 | 1989-08-29 | Ben Franz J | Apparatus for repairing buried pipes |
FR2736989A1 (en) * | 1995-07-19 | 1997-01-24 | Gec Alsthom Stein Ind | DEVICE INTENDED TO BE FIXED TIGHTLY ON AT LEAST ONE CYLINDRICAL ELEMENT |
US20020038954A1 (en) * | 2000-08-31 | 2002-04-04 | Andreoli Juan Domingo | Protected welded joint for fluid transport pipes and its manufacturing process |
RU2552627C2 (en) * | 2013-08-13 | 2015-06-10 | Александр Георгиевич Чуйко | Chuiko's process of antirust protection of pipe welds with inner protective coating |
RU2667856C1 (en) * | 2017-10-02 | 2018-09-24 | Александр Георгиевич Чуйко | Chuiko method for internal monolithic insulation of welded pipe joint (options) |
RU2677913C1 (en) * | 2017-10-02 | 2019-01-22 | Александр Георгиевич Чуйко | Chuyko device for internal cast-in-situ isolation of welded joint of a pipeline (embodiments) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7329106B2 (en) | Stator for an eccentric screw pump or an eccentric worm motor operating on the moineau principle | |
KR0178142B1 (en) | Method of inspecting a pipe liner bag | |
CA2848228C (en) | Apparatus and method for sealing a pipe including internal and external gripping means | |
US2819099A (en) | Flange union fitting with contractible lined wedge | |
RU2678779C1 (en) | Improved methods and device for testing liner tube tightness | |
CN107727331A (en) | A kind of ball-valve valve rod air leakage test equipment | |
CN103697284A (en) | Pressure test device for pipe fittings | |
JP2009526183A (en) | Sealed flange joint for high pressure and high purity gas channels | |
RU2693564C1 (en) | Device for internal insulation of pipeline welded joint | |
KR101883145B1 (en) | An end fitting for a tube housed by a cavity and a method of installing a tube in a cavity | |
US10416037B2 (en) | System and a method for testing a pipe joint | |
JP3609602B2 (en) | Airtight test jig | |
EP3887788B1 (en) | Seal assembly and method of testing | |
CN112815161A (en) | Rubber ring sealing flaring pipe, rubber ring sealing flaring assembly, pipe flaring method and equipment | |
EP2992264B1 (en) | Encapsulation collar for pipelines. | |
CA3078181C (en) | Device for the internal monolithic insulation of a welded pipeline joint | |
WO2016001622A1 (en) | Methods of testing electrofusion fittings and testing apparatus | |
KR101445823B1 (en) | valve changing device of transfomer | |
CN106471568B (en) | Vibrating element with decoupling component | |
JP3633803B2 (en) | Airtight test method | |
GB2528851A (en) | Self-sealing resin inlet port | |
KR101894562B1 (en) | Devices with dual structure to prevent leakage of the water and sewage pipes | |
JP6771974B2 (en) | Closure repair member, heating member, sealing member, and closure repair method. | |
EP2990710B1 (en) | Ducting apparatus | |
CA2112022C (en) | Flange for the internal casing of pipes to be renewed and also a method of and an apparatus for the purpose |