устройство для герметичного перекрытия трубопровода

Формула изобретения

1. Устройство для герметичного перекрытия трубопровода, содержащее надувные оболочки в виде комбинации последовательно установленных цилиндров, сообщенные между собой, отличающееся тем, что, по крайней мере, одна оболочка изготовлена из анизотропного разномодульного по осям растяжения листового материала с коэффициентом анизотропии по главным осям не менее двух, причем направление материала с меньшим модулем упругости ориентировано в меридиональном направлении оболочки из условия прилегания оболочки к внутренней поверхности трубопровода без образования складок, оболочки сообщены между собой через открытые смежные торцевые стенки или через клапан в торцевых стенках, по длине окружности каждой оболочки в меридиональном направлении в местах наименьшего радиуса кривизны оболочки дополнительно установлено не менее двух обтюрирующих герметизирующих элементов из полимерного материала, а цилиндры выполнены с внешней торцевой поверхностью в виде плоскости, сферы или усеченного конуса.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что клапан выполнен управляемым.

3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что оно дополнительно имеет стяжной, предпочтительно ленточный, пояс, закрепленный на оболочке по периметру центральной ее части, причем величина удлинения его при рабочем давлении в оболочке, по крайней мере, в три раза меньше, чем у материала оболочки.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что ширина стяжного пояса превышает толщину оболочки в месте его расположения, по крайней мере, в полтора раза.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на наружной поверхности материала оболочки выполнены выступы, высота которых составляет величину от 1,0 до 0,5 от толщины материала оболочки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства, а именно к оборудованию, используемому в качестве затвора для герметичного перекрытия трубопроводов, например канализационных, водопроводных, газопроводных и др. , для производства аварийных работ и ремонта на отдельных их участках, в том числе и находящихся под избыточным давлением.

В качестве наиболее близкого аналога выбрано устройство для герметичного перекрытия трубопровода, содержащее надувные оболочки в виде комбинации последовательно установленных цилиндров, сообщенные между собой (авторское свидетельство СССР N 589346, кл. МПК 7 Е 03 F 3/00, 06.02.1978).

Надежность герметизации трубопровода указанным устройством осуществляется не в полной мере в связи с тем, что оно не обеспечивает полного прилегания к поверхности трубы на ее криволинейных участках, а также недостаточного сцепления материала оболочки устройства с трубой, что приводит к возможности осевого перемещения устройства во время проведения ремонтных работ и связанная с этим возможность повреждения оболочки из-за истирания упругого материала о стенки трубопровода.

Задачей настоящего технического решения является повышение надежности работы устройства для герметичного перекрытия трубопровода, особенно на криволинейных участках последнего, при производстве работ в условиях известного избыточного давления в трубопроводе с одновременным снижением истирания материала оболочки.

Достигается это тем, что устройство для герметичного перекрытия трубопровода, содержащее надувные оболочки в виде комбинации последовательно установленных цилиндров с внешней торцевой поверхностью в виде плоскости, сферы или усеченного конуса, сообщенные между собой через открытые смежные торцевые стенки или через клапан, предпочтительно управляемый, в торцевых стенках, снабжено не менее двумя обтюрирующими герметизирующими элементами из полимерного материала, расположенными по длине окружности каждой оболочки в меридиональном направлении в местах наименьшего радиуса кривизны оболочки, причем по крайней мере одна оболочка изготовлена из анизотропного разномодульного по осям растяжения листового материала с коэффициентом анизотропии по главным осям не менее двух, а направление материала с меньшим модулем упругости ориентировано в меридиональном направлении оболочки из условия прилегания оболочки к внутренней поверхности трубопровода без образования складок. Введение обтюрирующих герметизирующих элементов позволяет увеличить герметизацию трубопровода при расположении устройства на криволинейных участках последнего, а также резко снизить истирание материала оболочки о внутреннюю поверхность трубопровода путем увеличения силы сцепления упомянутых элементов и трубопровода. При этом модуль упругости материала оболочки в осевом направлении трубопровода может не менее чем в два раза превышать модуль упругости в меридиональном направлении (коэффициент анизотропии не менее 2). Устройство для герметичного перекрытия трубопровода имеет стяжной, предпочтительно ленточный, пояс, закрепленный на оболочке по периметру центральной ее части, причем величина удлинения его при рабочем давлении в оболочке, по крайней мере, в три раза меньше, чем у материала оболочки, а ширина стяжного пояса превышает толщину оболочки в месте его расположения, по крайней мере, в полтора раза. Кроме того, целесообразно для увеличения силы сцепления оболочки с поверхностью трубопровода, на наружной поверхности материала оболочки, предназначенной для контактирования с поверхностью трубы, выполнить выступы, высота которых составляет от 0,5 до 1,0 толщины материала оболочки, причем меньшая из указанных величин относится к выступам на оболочке из более толстого материала, причем материал выступов и оболочки имеет коэффициент трения с материалом трубопровода не ниже 0,5. Введение управляемого клапана между последовательно размещенными цилиндрами также позволяет наилучшим образом осуществить соответствие формы устройства и трубопровода на криволинейных участках последнего.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства для герметичного перекрытия трубопровода (исполнение с объединенными цилиндрическими камерами со сферической торцевой поверхностью);

На фиг. 2 представлен общий вид устройства для герметичного перекрытия трубопровода (исполнение с разделенными цилиндрическими камерами со сферической и конической торцевыми поверхностями);

На фиг. 3 представлен частичный разрез оболочки в меридиональном направлении по А-А на фиг. 1.

Устройство для герметичного перекрытия трубопровода содержит надувные оболочки 1 и 2 в виде комбинации последовательно расположенных цилиндров с внешней торцевой поверхностью в виде сферы (фиг. 1), плоскости (не показана) или усеченного конуса (фиг. 2), сообщенные между собой через открытые смежные торцевые стенки или через клапан, предпочтительно управляемый, в торцевых стенках. По длине окружности каждой оболочки в меридиональном направлении в местах наименьшего радиуса кривизны оболочки расположено не менее двух обтюрирующих герметизирующих элементов 3 из полимерного материала. По крайней мере одна оболочка 1 или 2 изготовлена из анизотропного разномодульного по осям растяжения листового материала с коэффициентом анизотропии по главным осям не менее двух. Направление материала с меньшим модулем упругости ориентировано в меридиональном направлении оболочки из условия прилегания оболочки к внутренней поверхности трубопровода без образования складок. Модуль упругости материала оболочки в осевом направлении трубопровода не менее чем в два раза превышает модуль упругости в меридиональном направлении. Устройство для герметичного перекрытия трубопровода имеет стяжной, предпочтительно ленточный, пояс 4, закрепленный на оболочке по периметру центральной ее части, причем величина удлинения его при рабочем давлении в оболочке, по крайней мере, в три раза меньше, чем у материала оболочки, а ширина стяжного пояса превышает толщину оболочки в месте его расположения, по крайней мере, в полтора раза. На поверхности оболочки, предназначенной для контактирования с внутренней поверхностью трубопровода, могут быть выполнены выступы 5 (фиг. 3), предпочтительно, пирамидальной формы.

Оболочка устройства, выполненного согласно изобретению, изготавливается, предпочтительно, из прорезиненной ткани, выпускаемой по ТУ 2500-028-001-52106-01 (ЕТР 59-504-00) и характеризующейся следующими показателями физико-технических свойств:

1. Разрывная нагрузка полоски шириной 50 мм, (Н) не менее:

- основа 200

- уток 80.

2. Относительное удлинение при разрыве, %:

- основа 30

- уток 120.

3. Воздухонепроницаемость при давлении до 25 кПа (проверяемая на аппарате "Градовец") - непроницаема.

Аналогичная оболочка, выполненная из резины, характеризуется следующими показателями:

1. Условная прочность, МПа, не более 11,0.

2. Относительнное удлинение при разрыве, %, не более 250.

3. Остаточная (относительная) деформация, %, не более 10.

4. Условное напряжение при удлинении на 100%, МПа, не менее 4,0.

5. Твердость по Шору, А 50-70.

6. Коэффициент анизотропии по главным осям, не менее 2,0.

7. Воздухонепроницаемость при давлении до 25 кПа (проверяемая на аппарате "Градовец") - непроницаема.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Объединенные оболочки 1 и 2 размещают в трубопроводе и подают в них рабочее давление. За счет описанной выше формы выполнения оболочек и наличия обтюрирующих герметизирующих элементов 3 и стяжного пояса 4 оболочки принимают форму, которая под действием энергии потока в трубопроводе позволяет надежно герметизировать изолированный участок для производства в нем работ. При этом участок размещения стяжного пояса 4, при наличии давления в оболочке, образует по обеим своим сторонам складчатую одноосную зону, в которой материал оболочки разгружен от радиальных усилий, которые воспринимаются поясом 4. Это улучшает прилегание материала оболочки к трубопроводу, а также позволяет в известной мере изогнуть оболочку в осевом направлении по форме трубопровода и, следовательно, улучшить герметизацию зоны проведения ремонтных работ. Выступы 5, прижатые к внутренней поверхности трубопровода, увеличивают силу сцепления с ним оболочки и препятствуют тем самым смещению устройства вдоль трубопровода, что, в свою очередь, также способствует надежной изоляции зоны проведения работ.