Устройство и способ уплотнения зазора между основной трубой и вставной трубой

 

Изобретение относится к строительству и используется при ремонте газопроводов. Устройство содержит трубчатый элемент (3) для соединения с передним концом вставной трубы или формирования ее переднего конца и сжимаемое уплотнение (6), которое предназначено для расширения в радиальном направлении при его сжатии в продольном направлении и которое устанавливают на элементе, при этом уплотнение свободно перемещается с элементом в направлении подачи вставной трубы, но когда вставную трубу отводят противоположно направлению подачи, дальнейшее перемещение уплотнения стопорится, оно сжимается в продольном направлении и расширяется в радиальном направлении для зацепления с внутренней стенкой основной трубы и уплотнения зазора. Упрощает ремонт газопровода и повышает его надежность. 2 с. и 21 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к устройству и способу уплотнения зазора между основной трубой и вставной трубой.

Известна футеровка основных труб вставными трубами для замены или ремонта основной трубы из-за дефектов в основной трубе или из-за дефектов, которые могут возникнуть в ней, при которых жидкость может просачиваться или может начать просачиваться из основной трубы.

Если основная труба представляет собой эксплуатационную газонесущую трубу, служащую для подачи газа из наружного магистрального трубопровода к зданию, например, к жилому дому, то вставная труба обычно выполнена из пластика, например, из полиэтилена, а эксплуатационная труба выполнена из стали.

Для замены эксплуатационной трубы вставную трубу подают в расположенный вниз по потоку /в направлении потока газа/ конец эксплуатационной трубы и затем вдоль эксплуатационной трубы, пока не будет заменена требуемая длина эксплуатационной трубы. Для обеспечения возможности легкого прохождения вставной трубы в эксплуатационную трубу и вдоль нее наружный диаметр вставной трубы и внутренний диаметр эксплуатационной трубы выбирают таким образом, чтобы между трубами имелся зазор. Перед подачей вставной трубы в эксплуатационную трубу к переднему концу вставной трубы подсоединяют так называемый "носовой конус". Это трубчатый элемент из пластикового материала, который при его использовании может быть приклеен или установлен с применением силы на передний конец вставной трубы. Носовой конус снабжен, по меньшей мере, одной лопастью или ребром, направленным радиально наружу от корпуса элемента. Лопасть или лопасти выполнены гибкими и при их использовании входят в зацепление с внутренней стенкой основной трубы, чтобы обеспечить уплотнение или препятствие потоку газа вдоль зазора от конца, расположенного вверх по потоку, до конца, расположенного ниже по потоку зазора как при подаче вставной трубы в основную трубу, так и после завершения стадии подачи.

Носовой конус также снабжен хрупким средством для блокирования отверстия этого носового конуса, когда его и вставную трубу подают в эксплуатационную трубу и перемещают вдоль нее. Этим временно предотвращается поступление газа во вставную трубу.

Хрупкое средство может иметь форму хрупкой мембраны или выталкиваемой, либо выстреливаемой пробки или стопора. Когда вставная труба занимает свое место, мембрану прорывают или удаляют, либо выталкивают стопор, чтобы обеспечить возможность прохождения газа во вставную трубу.

Затем в зазор вводят герметизирующее вещество, с тем чтобы образовать в зазоре дополнительное уплотнение. Герметизирующее вещество может представлять собой двухкомпонентное анаэробное вещество, которое вводят в зазор в жидком состоянии и которое через определенное время после этого застывает или затвердевает.

Полное описание типичной технологии замены эксплуатационной трубы, причем совместно с использованием типичного носового конуса, приведено в опубликованной заявке на патент N 2227071A Соединенного Королевства.

Другой способ и носовой конус описаны в опубликованной заявке на патент N 2275901A Соединенного Королевства.

Герметизирующее вещество, используемое в двух вышеупомянутых документах, относительно дорого, причем для обеспечения газонепроницаемого уплотнения оно должно быть использовано в значительном количестве.

Поэтому задача настоящего изобретения заключается в обеспечении уплотнения зазора между основной трубой и вставной трубой менее дорогостоящим способом, чем тот, который описан в вышеупомянутых документах.

В другом устройстве, раскрытом в патенте США 4434816, используется расширяющееся уплотнение, но для удержания уплотнения и осуществления уплотняющей операции требуются разные инструменты.

Согласно одному варианту изобретения создано устройство для уплотнения зазора между основной трубой и вставной трубой, которую при использовании подают в основную трубу, при этом устройство содержит трубчатый элемент, предназначенный для подсоединения к переднему концу вставной трубы или для формирования этого конца, и сжимаемое уплотнение, которое предназначено для расширения в радиальном направлении при его сжатии в продольном направлении и которое при его использовании монтируют на элементе, причем устройство выполнено таким образом, что уплотнение свободно перемещается с элементом в направлении подачи вставной трубы и отличается тем, что при отводе вставной трубы, противоположно направлению подачи, дальнейшее перемещение уплотнения стопорится и уплотнение сжимается в продольном направлении посредством элемента, при этом уплотнение расширяется в радиальном направлении для зацепления с внутренней стенкой основной трубы и уплотнения зазора.

Согласно другому варианту настоящего изобретения создан способ уплотнения зазора между основной трубой и вставной трубой, которую при ее использовании подают в основную трубу, при этом способ включает подачу вставной трубы в основную трубу и отличается отводом вставной трубы противоположно направлению подачи для того, чтобы застопорить дальнейшее движение сжимаемого уплотнения, установленного на передний конец вставной трубы, и обеспечить сжатие уплотнения в продольном направлении, чтобы оно расширилось в радиальном направлении для зацепления с внутренней стенкой основной трубы и уплотнения зазора.

Предпочтительно, чтобы уплотнение имело кольцеобразную форму.

Уплотнение может быть пористым, а также может быть выполнено в виде губки, возможно из вспененного пластика или чего-либо подобного.

Герметизирующее вещество используется в жидкой форме для нанесения на уплотнение, при этом герметизирующее вещество при его использовании, будучи нанесенным на уплотнение, проникает через поры уплотнения перед подачей уплотнения в основную трубу, а затем застывает через определенное время, которое обеспечивает возможность подачи уплотнения в основную трубу, его сжатия и расширения в радиальном направлении для зацепления с внутренней стенкой основной трубы.

Герметизирующее вещество может представлять собой двухкомпонентное герметизирующее вещество анаэробного типа, которое затвердевает через некоторое время после перемешивания компонентов, при этом время затвердевания изменяется в зависимости от первоначальной пропорции компонентов.

Предпочтительно, чтобы трубчатый элемент был снабжен первым и вторым стопорными средствами, между которыми при их использовании происходит сжатие уплотнения.

Первое из стопорных средств соответствующим образом расположено впереди второго стопорного средства, которое с возможностью скольжения установлено на элементе и при использовании предназначено для перемещения с элементом в направлении подачи вставной трубы, но также предназначено для того, чтобы захватывать внутреннюю стенку основной трубы и оставаться неподвижным в течение движения вставной трубы в заднем направлении, когда она отводится так, что уплотнение сжимается между двумя стопорными средствами.

Обычно первое стопорное средство представляет собой носовой конус для подсоединения к переднему концу трубчатого элемента.

Носовой конус может быть подобен любому из тех носовых конусов, которые упомянуты во вводной части.

Далее вариант осуществления конструкции изобретения будет описан более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых: на фиг. 1-3 представлены сечения в продольном направлении основной трубы и вставной трубы, а также уплотняющего устройства на разных стадиях способа уплотнения.

Если обратиться к фиг. 1, на которой представлено положение непосредственно перед введением вставной трубы 1 в основную трубу, в этом случае эксплуатационную трубу 2 для подачи газа, то устройство содержит трубчатый элемент 3, который при его использовании подсоединяют задним концом 4 к переднему концу 5 вставной трубы 1, сжимаемое кольцеобразное уплотнение 6, которое устанавливают поверх трубчатого элемента 3, первый стопорный элемент - носовой конус 7, прикрепленный к переднему концу 8 трубчатого элемента 3, и кольцевое стопорное средство или деталь 9, также установленную поверх трубчатого элемента 3 между вставной трубой 1 и эксплуатационной трубой 2.

Трубчатый элемент 3 представляет собой пластиковую трубу, например, из полиэтилена. Он может быть выполнен в виде формованного изделия, выполненного с кольцеобразным фланцем 10, действующим в качестве стопорного средства или стопорной детали, смежной с его задним концом в целях, которые будут ниже описаны.

Кольцеобразное уплотнение 6 выполнено из сжимаемого пористого материала, например, из вспененного пластика. Ему приданы такие размеры, чтобы оно устанавливалось поверх трубчатого элемента 3 по точной посадке.

Носовой конус 7 имеет обычную конструкцию и содержит отформованную короткую полиэтиленовую трубу 11, задний конец 12 которой имеет такие размеры, чтобы обеспечить точную посадку в отверстие трубчатого элемента 3. По периферии наружной стенки переднего конца 13 носового конуса 7 расположены пять кольцеобразных лопастей или ребер 14-18, при этом диаметр лопастей увеличивается в направлении от носового конуса 7. Передний конец 13 носового конуса 7 закрыт удаляемой пробкой или протыкаемой мембраной 19 для временного блокирования потока газа в отверстии вставной трубы 1.

Кольцеобразная стопорная деталь 9 выполнена из упругого материала, например, из резины, и установлена на трубчатом элементе 3 по скользящей посадке. Ее назначение далее также будет описано.

Кроме того, на трубчатом элементе 3 также по скользящей посадке установлено дополнительное стопорное средство или деталь 20, содержащая отформованную полиэтиленовую короткую трубу 21, по периферии наружной стенки которой расположены пять кольцеобразных лопастей или ребер 22-26, при этом диаметр лопастей увеличивается в направлении от носового конуса 7. Назначение стопорного средства 20 далее также будет описано.

Для сборки устройства вначале задний конец 4 трубчатого элемента 3 вставляют в трубу 1 до упора в ее торец соответствующего торца фланца 10. После этого зажимное кольцо 27 навинчивают по резьбе поверх вставной трубы 1 до тех пор, пока это кольцо 27 также не войдет в зацепление со стопорной деталью 10, при этом кольцу 27 приданы такие размеры, чтобы обеспечить прижатие вставной трубы 1 к трубчатому элементу 3, а также обеспечить надежное соединение между ними.

После этого стопорную деталь 9 устанавливают поверх переднего конца 8 трубчатого элемента 3 и путем скольжения перемещают вдоль трубчатого элемента 3 по направлению к стопорной детали 10. Затем стопорную деталь 20 устанавливают поверх переднего конца 8 трубчатого элемента 3 и путем скольжения перемещают вдоль трубчатого элемента 3 по направлению к стопорной детали 9.

После этой стадии кольцеобразное уплотнение 6 устанавливают поверх переднего конца 8 трубчатого элемента 3 и со скольжением перемещают вдоль трубчатого элемента 3 по направлению к стопорной детали 20.

В заключение задний конец 12 носового конуса 7 устанавливают в отверстие трубчатого элемента 3 с его переднего конца 8. Наружная стенка заднего конца 12 носового конуса 7 покрыта прочным адгезионным веществом, например, анаэробным клеем, чтобы гарантировать надежное крепление носового конуса 7 к трубчатому элементу 3.

Непосредственно перед установкой уплотняющего устройства в эксплуатационную трубу 2 двухкомпонентную жидкую затвердеваемую герметизирующую смесь, например, двухкомпонентную анаэробную герметизирующую смесь наносят на кольцеобразное уплотнение 6 таким образом, чтобы уплотнение 6 было полностью насыщено герметизирующим веществом.

Узел из вставной трубы 1 и уплотняющего устройства затем вставляют в эксплуатационную трубу 2, как показано на фиг. 2. Узел может быть продвинут через сальник /не показан/, подсоединенный к эксплуатационной трубе 2, пока носовой конус 7 не войдет во внешнюю магистраль /не показана/, и затем отводится обратно в эксплуатационную трубу 2 хорошо известным способом.

В этот момент /фиг. 3/ стопорные детали 9 и 20 застопорены в определенном положении в эксплуатационной трубе 2 посредством захвата внутренней стенки трубы 2, в то время как вставная труба 1, кольцеобразное уплотнение 6 и носовой конус 7 продолжают перемещаться в заднем направлении, с тем чтобы зажать уплотнение 6 между носовым конусом 7 и стопорной деталью 20, чтобы обеспечить расширение уплотнения в радиальном направлении для зацепления с внутренней стенкой эксплуатационной трубы 2.

Стопорная деталь 20 также действует в качестве барьера для герметизирующего вещества в уплотнении 6, с тем чтобы не допускать отрицательного воздействия герметизирующего вещества из уплотнения 6 на стопорную деталь 9, в силу которого детали 20 и 9 скользят или сдвигаются, тем самым уменьшая сжатие уплотнения 6, что приводит к появлению пути для потенциальных утечек.

С этого момента устройство остается в таком положении до тех пор, пока герметизирующее вещество не затвердеет, после чего устройство жестко крепится к внутренней стенке эксплуатационной трубы 2, чтобы уплотнить зазор между трубами 1 и 2.

Вдоль отверстия трубы пропускают стержень /не показан/, что хорошо известно, который входит в зацепление с пробкой и обеспечивает ее удаление, либо прошивает или прокалывает мембрану для обеспечения протекания газа во вставную трубу 1.

Формула изобретения

1. Устройство для уплотнения зазора между основной трубой (2) и вставной трубой (1), которая подается в основную трубу, содержащее трубчатый элемент (3) для подсоединения к переднему концу вставной трубы или для его формирования и сжимаемое кольцеобразное уплотнение (6), которое предназначено для его расширения в радиальном направлении при сжатии в продольном направлении и которое установлено на трубчатом элементе (3), при этом устройство выполнено таким образом, что уплотнение свободно перемещается с элементом (3) в направлении подачи вставной трубы, отличающееся тем, что при отводе трубы противоположно направлению подачи дальнейшее перемещение уплотнения стопорится и уплотнение сжимается посредством элемента (7) в продольном направлении, при этом уплотнение расширяется в радиальном направлении для зацепления с внутренней стенкой основной трубы и уплотняет зазор.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что уплотнение выполнено кольцеобразным.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что уплотнение выполнено пористым.

4. Устройство по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что уплотнение выполнено в виде губки.

5. Устройство по любому из пп.2 - 4, отличающееся тем, что имеет герметизирующее вещество, которое в жидком виде наносится на уплотнение для проникновения жидкости в поры уплотнения перед подачей уплотнения в основную трубу и застывания герметизирующего вещества за время подачи уплотнения в основную трубу, сжатия и расширения в радиальном направлении для зацепления с внутренней стенкой основной трубы.

6. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что вставная труба снабжена первым и вторым стопорными средствами (7, 9), между которыми происходит сжатие уплотнения.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что первое стопорное средство (7) расположено впереди второго стопорного средства (9), при этом второе стопорное средство установлено с возможностью скольжения на элементе (3) и предназначено для перемещения с элементом (3) в направлении подачи вставной трубы и захвата внутренней стенки основной трубы, оставаясь неподвижным в течение перемещения вставной трубы в заднем направлении, когда вставная труба отводится для осуществления сжатия уплотнения между двумя стопорными средствами.

8. Устройство по п.6 или 7, отличающееся тем, что первое стопорное средство представляет собой носовой конус (7) для подсоединения к переднему концу трубчатого элемента.

9. Устройство по п.7 или 8, отличающееся тем, что второе стопорное средство представляет собой упругий кольцеобразный стопор (9).

10. Устройство по любому из пп.6 - 9, отличающееся тем, что вставная труба снабжена третьим стопорным средством (10), расположенным сзади второго стопорного средства для зацепления со вторым стопорным средством для обеспечения перемещения в переднем направлении второго стопорного средства с вставной трубой в течение стадии подачи.

11. Устройство по любому из пп.6 - 10, отличающееся тем, что вставная труба снабжена дополнительной кольцеобразной деталью (20) для установки с возможностью скольжения на вставной трубе между уплотнением (6) и вторым стопорным средством (9), при этом деталь имеет по меньшей мере одно радиально направленное эластичное ребро (24) для зацепления с внутренней стенкой основной трубы.

12. Способ уплотнения зазора между основной трубой и вставной трубой, которую подают в основную трубу, включающий подачу вставной трубы, отличающийся тем, что осуществляют отвод вставной трубы противоположно направлению подачи для стопорения дальнейшего перемещения сжимаемого уплотнения, установленного на переднем конце вставной трубы, и обеспечения сжатия уплотнения в продольном направлении, так что уплотнение расширяется в радиальном направлении для зацепления с внутренней стенкой основной трубы и уплотняет зазор.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что уплотнение выполнено кольцеобразным.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что уплотнение выполнено пористым.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что уплотнение выполнено в виде губки.

16. Способ по п.14 или 15, отличающийся тем, что герметизирующее вещество наносят в жидком виде на уплотнение для проникновения жидкости в поры уплотнения перед подачей уплотнения в основную трубу и застывания герметизирующего вещества за время подачи уплотнения в основную трубу, сжатия его и расширения в радиальном направлении для зацепления с внутренней стенкой основной трубы.

17. Способ по любому из пп.12 - 16, отличающийся тем, что уплотнение сжимают между двумя стопорными средствами, установленными на вставной трубе.

18. Способ по п.17, отличающийся тем, что первое стопорное средство располагают впереди второго стопорного средства, которое устанавливают с возможностью скольжения на вставной трубе и перемещают с вставной трубой в направлении подачи вставной трубы в течение стадии подачи для плотного захвата внутренней стенки основной трубы, оставаясь неподвижным в течение перемещения вставной трубы в заднем направлении, когда вставную трубу отводят для осуществления сжатия уплотнения между двумя стопорными средствами.

19. Способ по п.17 или 18, отличающийся тем, что первое стопорное средство представляет собой носовой конус, прикрепленный к переднему концу вставной трубы.

20. Способ по любому из пп.17 - 19, отличающийся тем, что второе стопорное средство представляет собой эластичный кольцеобразный стопор.

21. Способ по любому из пп.17 - 20, отличающийся тем, что вставную трубу снабжают третьим стопорным средством, расположенным сзади второго стопорного средства для зацепления с вторым стопорным средством для обеспечения перемещения в переднем направлении второго стопорного средства с вставной трубой в течение стадии подачи.

22. Способ по любому из пп.17 - 21, отличающийся тем, что вставную трубу снабжают дополнительной кольцеобразной деталью для установки с возможностью скольжения на вставной трубе между уплотнением и вторым стопорным средством, при этом деталь имеет по меньшей мере одно радиально направленное гибкое ребро для зацепления с внутренней стенкой основной трубы.

23. Способ по любому из пп.12 - 22, отличающийся тем, что вставная труба в качестве своего переднего конца имеет трубчатый элемент, прикрепленный к вставной трубе.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3