Запірний модуль трубопроводу

1. Запірний модуль трубопроводу, до складу якого входить корпус з нижнім фланцем, який відрізняється тим, що на бокових стінках корпусу 3 наприклад, нафти, ситуація значно ускладнюються. Фахівці всього світу працюють над вирішенням проблеми ліквідації наслідків неконтрольованого масштабного витікання продукту з пошкодженого трубопроводу і пропонують безліч методів, втілення яких у більшості випадків потребує його зупинки. Але будь-яка зупинка труби пов'язана з великими втратами продукту через припинення його добування. Одним із поширених методів проведення аварійно-відновлювальних робіт на пошкоджених підводних трубопроводах є застосування спеціальних пристроїв - так званих кесонів, здатних щільно прилягати впритул до стінки пошкодженої ділянки труби з утворенням простору, який може бути ізольованим від навколишнього водного середовища для розміщення всередині водолаза. Прикладом такого пристрою може бути кесон, 9 описаний в патенті РФ № 2342492 [MПК :E02D 23/00, опубл. 27.12.2008 р.]. Кесон має змогу повертатися навкруг осі трубопроводу, він містить камеру у вигляді короба з відкритим дном, на бокових стінках її виконані сегментні виямки з радіусом дуги, сумірним радіусу трубопроводу. За допомогою фіксаторів та закріплювальних елементів камеру притискають до зовнішньої поверхні труби по твірним і дугам, утворюючи робочий простір для водолаза. Недоліком кесона є великі габарити, громіздкість, складність встановлення та закріплення на поверхні труби. Але головним його недоліком є те, що кесон не можна експлуатувати на працюючому трубопроводі, по якому подається робоча речовина, особливо, коли остання надходить під значним тиском, через що на період ремонту трубопровід, як правило, зупиняється. Більш прогресивним з позиції можливості проведення ремонтних робіт без необхідності зупинки трубопроводу, є метод, який передбачає застосування композиційної стрічки, якою обгортають ушкоджу ділянку труби з накладанням шарів, регулюючи при цьому силу натягу з поступовим зниженням до нульового значення 8 [патент РФ № 2068526, MПK :F16L58/16, опубл. 27.10.1999 р.]. Стрічка складається з першого гнучкого шару композиційного матеріалу, який містить волокна з полімерною в’яжучою основою, другого клейкого шару, третього шару, що містить пластичну несучу плівку, та четвертого клейового шару. Для поліпшення умов склеювання стрічки на стрічку на зовнішню поверхню багатошарової стрічки нанесена грунтівка. Кількість шарів, необхідних для ефективного ремонту труби, варіюється в залежності від протяжності дефекту. Застосування подібної стрічки описано також в 8 патенті України № 15437 [МПК : F16L 55/18, 57/00, опубл. 17.07.2006 р.]. Такі стрічки успішно впроваджуються для „залатування" дефектних місць трубопроводів, але вони розраховані лише на ті з них, котрі не зазнають суттєвого внутрішнього тиску з боку робочої речовини. А у разі транспортування такого продукту, як нафта чи газ, які подаються в 59333 4 трубопровід під значним тиском, ніяка багатошарова стрічка не в змозі буде його витримати. Найближчим аналогом корисної моделі прийнятий запірний модуль трубопроводу, до складу якого входить корпус з нижнім фланцем 6 [патент РФ № 2143541, МПК : E21B 33/03, опубл. 27.12.1999 р.]. Описаний в найближчому аналозі модуль застосовується для проведення ремонтних робіт на пошкоджених нафтових та газових трубопроводах, зокрема, в аварійних ситуаціях на гирлах свердловин. В його корпусі встановлена герметизуюча вставка з ущільнюючими елементами та патрубком із запірним органом (шаровим краном) для перекриття труби. Для здійснення перекриття труби на останній монтують корпус, після чого в корпусі центрується, встановлюється та фіксується герметизуюча вставка. Щільність прилягання та стійке положення герметизуючої вставки в порожнині корпусу забезпечується за рахунок цілого ряду технологічних прийомів, наприклад, оснащенням обох деталей різноманітними конструктивними елементами, як-то упорами, поворотними втулками, шпонками, пружинами, фіксаторами, а також виконанням на контактуючих поверхнях виступів та відповідних пазів. Недолік цієї конструкції полягає у тому, що вона є конструктивно ускладненою, процес її монтажу потребує складного оснащення та значних зусиль. Але головний недолік модулю полягає в його непридатності для застосування при ремонті функціонуючих трубопроводів, особливо трубопроводів високого тиску. Зважуючи на те, що швидкість та тиск витікаючого з труби потоку є досить великими, можна констатувати, що встановлення цього модулю на такий трубопровід не тільки призведе до суттєвих втрат речовини під час проведення монтажних робіт, а і є практично неможливим. В основу корисної моделі поставлена задача створення ефективно функціонуючого в умовах високого тиску витікаючої речовини запірного модуля трубопроводу шляхом оптимізації його конструктивної побудови, зокрема, шляхом виконання на корпусі модуля наскрізних отворів, які перекриваються за допомогою запірного елементу, та оснащення фланців корпусу патрубками для під'єднання до відповідних труб, що дозволяє здійснювати регулювання інтенсивності потоку, витікаючого з пошкодженої ділянки в оточуюче модуль середовище, і тим самим попереджувати руйнівну дію динамічного удару та швидкісного напору витікаючої речовини під час здійснення ремонту. Поставлена задача досягається завдяки тому, що в запірному модулі трубопроводу, до складу якого входить корпус з нижнім фланцем, згідно запропонованої корисної моделі, на бокових стінках корпусу виконаний, щонайменше, один отвір, при цьому модуль оснащений запірним елементом, встановленим з можливістю перекриття отворів, корпус закритий верхнім 5 фланцем з отвором, в якому встановлений патрубок для з'єднання з частиною труби, орієнтованої у напрямку транспортування речовини, а у нижньому фланці також виконаний отвір, в якому встановлений патрубок для з'єднання з частиною труби, з якої відбувається витікання речовини. При цьому на бокових стінках запірного елементу можуть бути виконані отвори, які за формою та кількістю співпадають з отворами корпусу. Вказаний вище технічний результат, який досягається в процесі експлуатації корисної моделі, обумовлений ознаками, які відрізняють її від ознак подібних ремонтних пристроїв, описаних згідно відомого рівня техніки, зокрема, у винаході, прийнятому за прототип. Основною проблемою, яка завжди виникає при проведенні ремонту трубопроводів високого тиску (зокрема, підводних), є складність та незручність, а в більшості випадків і неможливість встановлення пристроїв, перекриваючих пошкоджену ділянку. Причиною цього є висока швидкість та тиск витікаючого продукту, який заважає проведенню ремонтних робіт. Динаміка потоку може бути настільки великою, що пристрої просто зносяться цим потоком, і в оточуюче середовище потрапляє велика маса продукту. Через це, як було вказано вище, для здійснення ремонту у більшості випадків потрібно було зупиняти потік, що пов'язано з усіма витікаючими з цього вищезгаданими наслідками. Наявність на стінках модуля наскрізних отворів (вікон), які можуть перекриватись, надає змогу управляти швидкісним потоком витікаючого з дефектної ділянки труби продукту і «згладжувати» його гідродинамічний удар в момент ліквідації аварії. Конструктивна побудова запропонованого модулю передбачає надходження високоінтенсивного потоку в порожнину корпуса, звідки він витікає через його вікна в оточуюче середовище (як правило, в воду). Завдяки цьому витіканню основний потік частково втрачає свою динаміку, і тим самим попереджує руйнівну дію гідродинамічного удару та швидкісного напору потоку речовини в момент встановленні модулю на трубу та на самий модуль. Регулювання (зменшення) інтенсивності витікаючого потоку досягається шляхом перекриття вікон, яке забезпечується провертанням запірного елементу. Важливим моментом проведення ремонтних робіт є те, що перекриття отворів здійснюється не раптово, а з визначеною швидкістю, величину якої встановлюють, орієнтуючись на особливості конкретної ситуації і виходячи з умов забезпечення безпечності роботи як самого модуля, так і зони його з'єднання з трубами. Саме за таких умов, коли динаміка потоку плавно зменшується, операція встановлення модулю 59333 6 перестає бути проблематичною, що є особливо важливим при ліквідації аварій трубопроводів, по яких транспортується продукт під високим тиском. Суть запропонованого технічного рішення наглядно демонструє креслення (Фіг. 1), на якому зображений модуль для ремонту трубопроводів, зокрема, підводних. Модуль складається зі встановлених на нижньому фланці 1 корпусу 2. На бокових стінках корпуса 2 виконані наскрізні отвори 3, кількість яких варіюється в залежності від конкретних умов експлуатації модуля, виду речовини, що транспортується, кліматичних умов тощо. До корпусу 2 щільно прилягає запірний елемент 4, за допомогою якого відбувається перекриття отворів 3. Корпус 2 та запірний елемент 4 встановлені з можливість повертання один відносно одного. Корпус 2 закритий верхнім фланцем 5 з отвором, в якому встановлений верхній патрубок 6 для з'єднання з частиною труби, орієнтованої у напрямку транспортування речовини. В нижньому фланці 1 також виконаний отвір, в якому встановлений патрубок 7 для з'єднання з частиною труби, з якої відбувається витікання речовини. Корпус 2 може бути обладнаний поворотними елементами 8. Модуль працює у такий спосіб: Модуль встановлюється при повністю відкритих наскрізних вікнах 3. Якщо запірний елемент 4 має отвори, то в момент встановлення останні повинні співпадати з отворами корпусу. Потік речовини, що з високою інтенсивністю надходить з боку нижнього патрубка 7 в порожнину корпуса, витікає через вікна 3 в оточуюче середовище, втрачаючи частину своєї інтенсивності. Шляхом провертання запірного елемента 4 відносно корпуса 2 (або корпуса 2 відносно запірного елемента 4) вікна 3 поступово перекриваються - таким чином здійснюється регулювання (зменшення) інтенсивності витікаючого потоку і створюються сприятливі умови для проведення ремонтних робіт пошкодженого трубопроводу без необхідності припинення витікання речовини. Як було сказано вище, швидкість перекриття встановлюють, виходячи з умов забезпечення безпечності роботи модуля та зони його з'єднання з трубами. Слід зазначити, що в залежності від конкретних умов експлуатації формоутворюючі поверхні модулю, зокрема, форма корпусу та запірного елементу, можуть варіюватись. Для прикладу на фіг. 2-4 показані деякі з них: - на фіг.2 - приклад модулю, що має форму усіченого конусу; - на фіг. 3 - приклад модулю, що має комбіновану (напівсферичну, поєднану з циліндричною) форму; - на фіг. 4 - приклад модулю, що має напівсферичну форму. 7 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 59333 8 Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601