Защитно-индикаторное устройство для трубопроводов для текучей среды, способ индикации неисправности трубопровода и шланговая система
Группа изобретений относится к напорным трубопроводам. Защитный узел сброса давления включает в себя рукав, охватывающий высоконапорный трубопровод и прикрепленный с одного или обоих концов трубопровода к средству соединения. Рукав прикреплен к средству (средствам) соединения кольцом, имеющим выступающие участки, обеспечивающие проход для текучей среды, вырывающейся из трубопровода в области разрыва или точечного прокола, чтобы она текла к концам трубопровода, указывая пользователю на неисправность трубопровода. Рукав снижает скорость текучей среды, в то время как канал, обеспеченный кольцом, препятствует росту давления внутри рукава. Описаны способ индикации неисправности трубопровода и шланговая система. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 5 ил.
Перекрестная ссылка на родственные заявки
Данная заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке США №61/068538 под тем же названием, поданной 7 марта 2008 года, и патентной заявке США №12/290172, также под тем же названием, поданной 28 октября 2008 года, обе из которых включены в данный документ посредством ссылки.
Уровень техники
Область техники
Данное изобретение относится, в общем, к напорным трубопроводам, таким как шланги и трубы, более конкретно - к системам и способам защиты людей от травм и гибели при катастрофических неисправностях в виде разрывов или точечных проколов в таких гидравлических трубопроводах, а точнее - к защитному устройству из рукава и кольцевого узла в сборе, охватывающему длину напорного трубопровода.
Описание предшествующего уровня техники
Как хорошо известно в гидравлике, травма от разрыва шланга или точечной утечки может произойти за миллисекунды. Гидравлические системы могут работать под очень высокими давлениями, и струя при утечке жидкости под давлением может проникнуть через кожу, вызывая тяжелые повреждения тканей и ожоги.
Гидравлические шланги, особенно применяемые в строительном оборудовании, тракторах и другом оборудовании, открыты окружающей среде и поэтому подвержены износу, который может привести к утечкам и неисправностям. Хотя защитный кожух, или рукав, может помочь в уменьшении абразивного износа гидравлического шланга, сам по себе рукав не может препятствовать прорыву потока под высоким давлением сквозь него самого. В прошлом проблемы, связанные с конструкциями таких систем, включали в себя точечные проколы или разрывы, а также биение, когда ничем не ослабляемый поток жидкости с конца шланга вызывает неуправляемые движения шланга и конца шланга, что создает огромную опасность для оператора. При высоких рабочих давлениях или большом весе шланг и/или штуцер может открепиться, в результате чего конец шланга будет биться с огромной силой.
В ситуациях, когда износ неизбежен, для предотвращения износа иногда используют жесткие спиральные протекторы для шлангов, защитные спирали и тканевые рукава для шлангов. Нейлоновые защитные рукава предшествующего уровня техники, содержащие сетчатую трубку, можно надевать на отдельные шланги или на пучок шлангов и закреплять пластиковыми кабельными стяжками или другими подобными крепежными элементами. Данные рукава в некоторой степени помогают защитить шланг от износа и продлить срок его службы.
Способы защиты гидравлических трубопроводов высокого давления, таких как гидравлическая труба, патрубок или шланг, известны. Такая защита обычно включает в себя трубчатый кожух, который покрывает наружную поверхность трубопровода, проходит, по существу, по всей длине трубопровода и может быть прикреплен к одному или обоим дистальным концам трубопровода. Другие системы защиты шлангов подразумевают применение наружной металлической брони, соединяемой неразъемным соединением (пайка, сварка и т.д.). Эти доступные в настоящее время способы и системы защиты трубопроводов высокого давления не защищают от повышения давления вытекающей жидкости, находящейся за кожухом. Происходящее в результате повреждение кожуха и/или последующее высвобождение потока высокого давления или тумана из опасной жидкости делает кожух практически бесполезным для защиты операторов или других людей, находящихся рядом с трубопроводом. Кроме того, в некоторых известных защитных устройствах для трубопроводов высокого давления применяются крепежные элементы для крепления кожуха, окружающего гидравлический трубопровод. Это опасно, так как при отсоединении кожуха от трубопровода оператор непосредственно подвергается воздействию последствий неисправностей трубопровода. Кроме того, эти способы защиты шлангов подразумевают использование крупногабаритных устройств и значительно снижают гибкость шланга в сборе. В случае с металлическими кожухами их большие размеры и отсутствие гибкости делают их использование нецелесообразным во многих случаях применения, требующих гибкого соединения.
Один из примеров гибкого защитного устройства для шлангов высокого давления можно найти в патенте США №4345624 на имя Райдера (Rider). Райдер предпринял попытку обеспечить защиту для операторов оборудования (и стоящих рядом других людей) с помощью защитного ограждения против выброса жидкости, которое содержит двойной слой материала и проволочную обшивку, неподвижно прикрепленные к концевому участку шланга. Задача данной системы предупреждения разрыва шланга состоит в том, чтобы позволить жидкости просачиваться сквозь промежутки проволочной обшивки с целью преобразования потока жидкости в мелкие брызги. Однако вдыхание некоторых жидкостей в виде брызг или тумана может быть губительно для здоровья человека. Кроме того, если материал, транспортируемый по шлангу, имеет очень высокую температуру, или если проволочная обшивка изношена и/или не может выполнять свою изначальную функцию, опасная ситуация возникает без предупреждения.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение направлено на системы и способы, которые обеспечивают защиту, а предпочтительно также и предупреждение для оператора, после того как трубопровод высокого давления получил повреждение в виде разрыва, точечного прокола или какое-либо другое. Пример системы защиты и индикации, обеспечивающей лучшую защиту лиц, работающих с оборудованием, в котором задействованы системы трубопроводов высокого давления, можно увидеть в вариантах осуществления настоящего изобретения.
В ISO 3457, EN474-1 и других аналогичных стандартах и руководствах, касающихся так называемых защитных устройств «в пределах видимости», утверждается, что для шлангов, транспортирующих материал (жидкость) под давлением в 725 фунтов на квадратный дюйм и выше, если шланг в сборе расположен на расстоянии в один метр от оператора и ближе или если температура материала, транспортируемого внутри шланга, превышает 50°С, требуется защита. Существующие в настоящее время гибкие текстильные системы, с помощью которых предпринимались попытки обеспечить подобную защиту, не удовлетворяют данным требованиям, что приводит к потенциальной опасности серьезных травм оператора или даже потери жизни, если ничем не ограничиваемый поток материал под высоким давлением прорвется сквозь любой существующий гибкий защитный кожух из текстиля.
Было бы предпочтительно заключить весь материал, выходящий из шланга в случае его разрыва или точечного прокола, в емкость, чтобы человек, стоящий поблизости, был полностью защищен от опасности. Шланг, который может непредсказуемым образом разорваться или пострадать от точечного прокола на любом участке его длины, очень затрудняет защиту. Следовательно, является предпочтительным обеспечить защитное устройство для гидравлического трубопровода, в котором крепление охватывающего рукава, или кожуха, надежно и неподвижно. Однако также является предпочтительным не только закрыть шланговый узел защитным устройством, но также и уменьшить повышение давления за защитным наружным рукавом шланга, чтобы избежать накопления материала и последующей неисправности рукава.
Принимая во внимание, что в существующих в настоящее время системах защиты шлангов не обеспечен сброс давления жидкости, вытекающей из гидравлического шланга, которое растет под кожухом, окружающим шланг, не существует защиты от грозящего разрыва самого кожуха и следующего за этим выброса потока жидкости под высоким давлением и/или высокой температуры. Настоящий узел сброса давления обеспечивает уменьшение давления вытекающей из трубопровода высокого давления жидкости таким образом, что вытекающая жидкость ударяется о кожух, окружающий трубопровод, замедляет скорость и стекает в один или оба конца трубопровода через канал, предпочтительно обеспеченный кольцом. Вытекающая жидкость не имеет возможности скопиться за рукавом, приобрести повышенное давление, прорваться сквозь защитный рукав и представить опасность для оператора, стоящего рядом с трубопроводом. Скорее жидкость из точечного прокола или заключенного в кожух разрыва стечет из рукава через концевой участок (участки) трубопровода, что, в свою очередь, послужит для оператора предупреждением о неисправности трубопровода.
Процесс сжатия кольца вокруг рукава для неподвижного крепления рукава к одному или, что является предпочтительным, к обоим дистальным концам трубопровода приводит к возникновению, по меньшей мере, одного приподнятого (выступающего) участка, в зависимости от способа сжатия или от самого инструмента. Выступающий участок (участки) обеспечивает (обеспечивают) выход для жидкости. Кольцо предпочтительно сжимают в достаточной степени, чтобы обеспечить надежное крепление шланга к рукаву, однако при этом в нем предусмотрена конструкция, обеспечивающая канал, из которого может выходить жидкость.
Для крепления кольца к рукаву можно использовать любой способ сжатия. Например, при использовании обжимного инструмента обжимные штампы, имеющие сужающуюся, в общем случае трапецеидальную форму поперечного сечения, могут быть отведены с целью получения выступающего участка (участков). При сжатии кольца «текучий» металл, повторяющий форму контактных поверхностей штампа, образует выступающие участки. Следовательно, форма, размер и поперечное сечение выступающего участка легко варьируются в зависимости от желаемого применения настоящего изобретения. Можно использовать дополнительные кольца, а также крепить кольца друг к другу или располагать их «пачками», смежным образом, вдоль определенных участков длины гидравлического трубопровода с целью обеспечения дополнительной устойчивости и/или надежности.
Важным преимуществом различных вариантов осуществления настоящего изобретения является то, что рукав надежно удерживается на своем месте, при этом выступающий участок (участки) уплотнительной втулки обеспечивает канал, через который может вытечь жидкость после неисправности шланга. Различные варианты осуществления настоящего изобретения недороги, просты в изготовлении и внедрении как в процессе изготовления, так и в процессе модернизации трубопровода, а также эффективны, имеют небольшой вес и эстетичный внешний вид.
Таким образом, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения способ надевания непроницаемого рукава путем скольжения на трубопровод для текучей среды с кольцом, прикрепленным к каждому его концу, может включать в себя, по меньшей мере, частичное сжатие кольца для образования сцепления с каждым концом трубопровода для текучей среды таким образом, чтобы рукав надежно крепился к трубопроводу и содержал канал, через который жидкость, выходящая из поврежденных участков трубопровода, могла безопасно течь к концевым участкам трубопровода. Также в соответствии с изобретением могут быть применены другие способы крепления рукава, например различные типы зажимов, которые могут образовывать концы канала.
Следовательно, является предпочтительным обеспечить систему, позволяющую уменьшить скорость и давление вытекающей жидкости и обеспечить безопасный канал, через который эта жидкость может вытекать. Также крайне желательно обеспечить систему предупреждения оператора об опасной утечке жидкости из трубопровода.
Таким образом, шланговая система по настоящему изобретению может содержать шланг высокого давления с расположенным поверх него непроницаемым рукавом. В результате этого предпочтительно образуется внутренняя пустота между рукавом и шлангом. Непроницаемый рукав также предпочтительно непроницаем для потоков жидкости под высоким давлением, возникающих в случае точечного прокола упомянутого трубопровода, и/или способен выдерживать разрыв шланга под давлением, превышающим номинальное давление для данного шланга. Обычно соединительная муфта или другое подобное средство соединения расположено с каждого конца шланга, и согласно изобретению на каждом конце рукава расположено кольцо. Кольцо предпочтительно сжимают, чтобы закрепить конец рукава между кольцом и уплотнительной втулкой, закрепляющей средство соединения на конце шланга. Данным сжатием также предпочтительно образуют концы жидкостного канала, образованного внутренней пустотой. Как уже обсуждалось выше, данный жидкостный канал предпочтительно обеспечивает проход для вытекания наружу содержащейся во внутренней пустоте жидкости, а также индикацию неисправности шланга.
Еще одно преимущество, которое дают варианты осуществления настоящего изобретения, состоит в том, что если повреждение шланга происходит вблизи конца рукава, то сила напора жидкости стремится выдернуть нити из тканой основы материала рукава. Таким образом, ткань рукава, не имеющая опоры в виде кольца, имеет тенденцию портиться по краям. Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения конец ткани, образующей рукав шланга, закреплен, что позволяет избежать «выдергивания».
В вышесказанном признаки и технические преимущества настоящего изобретения описаны в общих чертах, для лучшего понимания последующего подробного описания изобретения. Дополнительные признаки и преимущества изобретения будут описаны далее и образуют предмет формулы изобретения. Специалисты в данной области техники должны понимать, что принципы и раскрытый конкретный вариант осуществления изобретения могут быть легко использованы в качестве основы для модификации или разработки других конструкций, предназначенных для выполнения тех же функций по настоящему изобретению. Специалисты в данной области техники также должны понимать, что подобные эквивалентные конструкции не выходят за рамки идеи и объема изобретения, которые определены прилагаемой формулой изобретения. Элементы новизны, которые считаются отличительными признаками изобретения как в отношении его конструкции, так и методов эксплуатации, а также дополнительные задачи и преимущества станут более понятными из последующего описания, рассмотренного совместно с прилагаемыми чертежами. Однако следует четко понимать, что каждый из чертежей приведен лишь с целью иллюстрации и описания и не имеет ограничительного характера в отношении объема настоящего изобретения.
Краткое описание чертежей
Прилагаемые чертежи, входящие в состав данного описания, на которых одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые детали, иллюстрируют варианты осуществления настоящего изобретения и вместе с описанием служат для разъяснения принципов изобретения. На чертежах изображено следующее:
фиг.1 - частично фрагментированный окружающий вид варианта осуществления настоящего защитно-индикаторного устройства и системы;
фиг.2 - вид в перспективе кольца согласно настоящему изобретению перед креплением к рукаву согласно настоящему изобретению и средству соединения;
фиг.3 - отдельный вид в перспективе варианта осуществления кольца, представленного на фиг.2, после сжатия;
фиг.4 - вид спереди варианта осуществления кольца, представленного на фиг.2 и 3;
фиг.5 - вид в перспективе концевого участка узла сброса давления, представленного на фиг.1, на котором показан канал, сквозь который может протекать жидкость со сброшенным давлением.
Подробное описание
На фиг.1 и 5 представлен вариант осуществления 100 настоящего защитно-индикаторного устройства и системы согласно изобретению. В различных вариантах осуществления настоящего изобретения трубопровод высокого давления может включать гидравлические трубопроводы, такие как гидравлический шланг, гидравлическая линия или труба высокого давления. Однако следует понимать, что настоящее изобретение может быть использовано вместе с трубопроводами или пучками труб, по существу, любого типа или размера, включая трубопроводы в сельском хозяйстве, оборудовании для тяжелых условий работы, в авиакосмической, энергетической, нефтяной, автомобильной и других отраслях промышленности. Согласно различным другим вариантам осуществления изобретения текучая среда под высоким давлением в виде жидкости может транспортироваться по трубопроводам высокого давления, в которых применяется настоящее изобретение. Однако следует понимать, что устройства согласно изобретению применимы к трубопроводам, транспортирующим любые типы материалов, включая гидравлические текучие среды под высоким давлением, такие как синтетические вещества, минеральное масло, воду и смеси на водной основе, или любые другие материалы.
Вернемся к фиг.1: в проиллюстрированном варианте осуществления узла 100 сброса давления применен вариант осуществления настоящего изобретения, включающий в себя непроницаемый рукав 108, охватывающий трубопровод 114 высокого давления и прочно прикрепленный к трубопроводу кольцом 102 поверх уплотнительной втулки 118 средства 116 соединения. В проиллюстрированном применении настоящего изобретения узел 100 сброса давления расположен на трубопроводе 114. Как уже отмечено, узел 100 сброса давления может содержать рукав 108 и кольцо 102. Рукав 108 может проходить по всей длине, но предпочтительно немного длиннее, и охватывает всю окружность трубопровода 114, обеспечивая промежуточную пустоту между трубопроводом 114 и внутренней поверхностью рукава 108. Рукав 108 проходит по всей длине трубопровода 114, так что разрыв, точечный прокол или другое повреждение трубопровода 114 произойдет внутри непроницаемого рукава. «Непроницаемость» рукава 108 может состоять в том, что она может содержать любой материал, способный замедлять скорость высокоскоростного и/или высокотемпературного потока или выплеска материала из поврежденного места по всей длине трубопровода 114. Данный материал предпочтительно непроницаем до такой степени, что позволяет содержащейся внутри жидкости просачиваться сквозь рукав лишь с почти несущественной энергией. По существу, рукав 108 может содержать тканый текстильный материал с вплетенным в него металлом, нетканый материал, сплавную металлическую ткань или любой другой тип ткани. Однако предпочтительно, чтобы материал рукава 108 представлял собой непроницаемый материал, способный остановить поток жидкости из точечного прокола или другого повреждения трубопровода 114 под повышенным давлением, например, двукратно превышающим номинальное давление шланга. Такой материал рукава раскрыт в патентной заявке США №12/040596, озаглавленной «Line of Sight Hose Cover» и поданной 29 февраля 2008 года, описание изобретения которой включено в данный документ посредством ссылки. По существу, рукав предпочтительно поглощает энергию внутреннего прокола шланга или текучей среды, выходящей из разрыва шланга. Рукав 108 может обеспечивать достаточную промежуточную пустоту для образования канала 112. Рукав 108 мог бы обеспечить внутреннюю пустоту любого размера при условии наличия достаточного избытка материала рукава для образования канала 112. Канал 112 может иметь любой размер отверстия, позволяющий подавать текучую среду, вытекающую из разрыва или другого повреждения трубопровода, в направлении длины трубопровода к дистальному концу (концам) трубопровода. На фиг.5 показан поток со сниженной скоростью, или капающая струйка, текучей среды 105, выходящей из рукава 108 через канал 112. Как более подробно обсуждается ниже, данная струйка жидкости является предупреждением для оператора, что рассматриваемый трубопровод неисправен.
Рукав 108 прикреплен к трубопроводу 114 кольцом 102. Кольцо 102 может содержать хомутообразный обруч (фиг.2), который может быть обжат или опрессован, чтобы плотно и концентрически окружать рукав 108 и прикреплять его к трубопроводу 114, как проиллюстрировано на фиг.1 и 3-5. Кольцо 102 может быть расположено в любом месте вдоль уплотнительной втулки 118. В обычной конструкции гидравлического трубопровода средство соединения, такое как проиллюстрированное в виде средства соединения 116, может иметь резьбовой участок 115, с помощью которого завинчивают и отвинчивают гладкий участок 113. Другой конец средства соединения 116 обычно включает в себя стержень 117, вставляемый в конец трубопровода 114. Резьбовой участок 115 позволяет прикреплять другие компоненты к трубопроводу 114, чтобы замкнуть гидравлический контур. Для закрепления стержня 117 в трубопроводе 114 уплотнительную втулку 118 концентрически закрепляют вокруг трубопровода, обычно при помощи обжимки, прокатки, опрессовки или других способов сжатия. Уплотнительная втулка 118 может содержать углеродистую сталь, нержавеющую сталь, монель-металл, чугун, титан, наноматериалы, алюминий, латунь и другие механически обрабатываемые сплавы, а также некоторые пластмассы, такие как полимерные смолы. Контраст между жестким материалом уплотнительной втулки 118 и подчас гибким материалом трубопровода 114 для текучей среды, такого как шланг, создает слабое место в трубопроводе на конце 119 уплотнительной втулки 118 или вблизи него. По существу, в таких местах важно избежать дополнительных напряжений вдоль трубопровода 114. Следовательно, хотя кольцо 102 может быть расположено в любом месте вдоль трубопровода 114, предпочтительно устанавливать его в месте расположения уплотнительной втулки 118. Вернемся к фиг.1: предпочтительно, чтобы рукав 108 заканчивался гайкой 113 или вблизи нее, чтобы гарантировать охват всей длины трубопровода 114.
Специалист в данной области техники, имеющий обычную квалификацию, должен понимать, что кольцо 102 может быть прикреплено к трубопроводу 114 и защитному рукаву 108 после установки рукава вокруг трубопровода. И наоборот, кольцо 102 может быть частично обжато с выступающими (приподнятыми) участками 104, уже выполненными до установки кольца 102 на рукав. Затем кольцо можно затянуть на рукаве сразу после его позиционирования поверх уплотнительной втулки 118.
И вновь вернемся к фиг.1: кольцо 102 может содержать любой материал, включая металл или металлический сплав, такой как алюминий, сталь, латунь, медь, полимер, композит или любой другой материал, с помощью которого можно надежно удерживать рукав 108 на уплотнительной втулке 118. Кольцо 102 может содержать выступающие участки 104, которые помогают при образовании канала 112, обеспечивая конец канала 112. Швы 110 рукава 108 могут обеспечить естественный канал 112. Однако следует понимать, что посредством обеспечения выступающего участка 104 кольцо 102 предпочтительно создает проход, или канал, 112 для выхода жидкости под низким давлением вне зависимости от его окружного расположения вокруг рукава 108. Кольцо 102 может быть прикреплено к уплотнительной втулке 118, расположенной между ним и рукавом 108, любым способом, позволяющим создать надежное взаимное крепление кольца 102, рукава 108 и уплотнительной втулки 118. Например, кольцо 102 может быть прикреплено к уплотнительной втулке 118 обжимкой, опрессовкой, обкаткой, другими способами сжатия или с помощью ручных инструментов. Другим способом изготовления или крепления кольца может быть инжекционное формование кольца вокруг уплотнительной втулки и формирование концов канала, описанного ниже, посредством данного формования. В качестве дополнительной альтернативы, кольцо может быть закреплено посредством многокомпонентного формования из металла, пластмассы или другого материала. Так как диаметр уплотнительной втулки определяет внутренний диаметр кольца 102, является предпочтительным обеспечить опрессовочный инструмент подходящего размера для конкретного размера трубопровода 114. Для крепления кольца 102 к уплотнительной втулке 118 может быть использован любой способ, в зависимости от наличия инструментальной оснастки, а также от предусмотренных функций настоящего изобретения и заданных размеров и формы кольца 102. Выступающие участки 104 показаны на чертежах достаточно явно выраженными. Однако выступающие участки 104 могут быть и менее выраженными, обеспечивая при этом необходимый конец канала. Кроме того, показаны только два выступающих участка 104. Однако их может быть выполнено любое количество.
Задача узла 100 сброса давления, состоящая в обеспечении безопасности и сохранении здоровья людей, находящихся поблизости от гидравлической системы и/или работающих с ней, широко известная как «защита в пределах видимости», достигается обеспечением надежного средства крепления рукава к трубопроводу, непроницаемостью рукава 108, а предпочтительно - наличием канала сброса давления для вытекающей жидкости. По существу, могут быть рассмотрены другие варианты осуществления кольца 102. Например, кольцо 102 может содержать распорно-клиновые или любые другие зажимы. И напротив, кольцо 102 может представлять собой очень широкое кольцо или обруч с различной толщиной, формой и/или размером выступающих участков 104 и из различных материалов. Преимуществом использования формуемого кольца 102 является то, что оно является автономным, сплошным и эффективным компонентом, не требующим дополнительных крепежных элементов, таких как винты, стяжки и другие крепежные элементы, что делает использование кольца 102 простым, легким, эффективным и экономичным, и кольцо может быть обжато с помощью множества различных способов и/или механизмов.
На фиг.2 представлен вариант осуществления еще не сжатого кольца 102' перед сжатием, производимым перед креплением к рукаву 108 и уплотнительной втулке 118. На фиг.2 несжатое кольцо 102' имеет гладкую внутреннюю поверхность 124 и гладкую наружную поверхность 122. Несжатое кольцо 102' может содержать любой тип материала, включая любой формуемый или механически обрабатываемый материал, такой как металлы, определенные виды композитов и керамики, металлостекло, амортизирующие и ударопоглощающие материалы, шумо- и виброподавляющие материалы, высокопрочные полимеры или любые другие типы материалов, способные обеспечить надежное крепление рукава 108 к кольцу 102. В некоторых вариантах осуществления кольцо может иметь выступы или короткие зубья, образованные на внутренней поверхности 124. Когда несжатое кольцо 102' обжимают вокруг уплотнительной втулки 118, материал кольца 102' предпочтительно перемещается по траектории наименьшего сопротивления и может перемещаться равномерно, в результате чего более или менее однородно деформированное кольцо 102 имеет выступающие участки 104. Этого можно достичь согласно изобретению, сжимая несжатое кольцо 102' лишь частично, как более подробно описано ниже.
Как показано на фиг.3, несжатое кольцо 102' формуют посредством применения способов сжатия, в результате чего получается кольцо 102 с выступающими участками 104. Фиг.3 иллюстрирует сжатое состояние кольца 102. Согласно вариантам осуществления изобретения для опрессовки кольца на трубопроводе 114 применяют обжимной или опрессовочный инструмент, снабженный выдвижными обжимными штампами. Такой обжимной или опрессовочный инструмент может иметь любое количество обжимных штампов. Многие обжимные или опрессовочные инструменты имеют шесть или восемь штампов. Для создания выступающих участков 104 один или более штампов могут быть отведены на нужное расстояние, которое может быть прямо пропорционально получаемой высоте выступающего участка 104 (в проиллюстрированном варианте осуществления это представлено боковой стороной 130 выступающего участка 104). Проиллюстрированный вариант осуществления может быть выполнен с отводом двух штампов. Наружная поверхность 134 выступающего участка 104 содержит гладкую, относительно ровную поверхность, что иллюстрирует равномерное распределение материала сжатого кольца 102. Согласно вариантам осуществления изобретения несжатое кольцо 102' сжимают по сжимаемому участку 106 и не сжимают по выступающему участку 104 посредством отвода двух штампов обжимного инструмента, в результате чего получаются выступающие участки 104. Преимущество настоящего варианта осуществления состоит в том, что при сжатии кольца 102 непосредственно на рукаве 108 и уплотнительной втулке 118 задачи прочного крепления рукава 108 к трубопроводу 114 и обеспечения канала 112 для вытекающей жидкости решаются одновременно, за один этап. При обычном сжатии или обжимке втулки вокруг стержня используют все обжимные штампы, чтобы выполнить однородное сжатие втулки, в результате чего втулка удлиняется вдоль продольных размеров тела (трубопровода), которое она окружает. Таким образом, при сжатии кольца 102 с помощью сжимающего механизма, который может содержать выдвижные участки, или обжимные штампы, кольцо 102 может не удлиниться, так как его материал касается поверхности отведенного штампа. Однако удлинение может и произойти, в дополнение к созданию выступающего участка 104. Свойства материала кольца 102' предпочтительно сохраняются или улучшаются после формования кольца 102 с применением способов сжатия.
На фиг.3 и 4 показано, что выступающий участок 104 содержит верхний участок 128, форма которого образована поверхностью отведенного обжимного штампа, или формовочного участка, опрессовочного инструмента, который может иметь дуговую форму, и углубление 126, также выполненное опрессовочным инструментом (не показанным на чертеже). В представленных вариантах осуществления настоящего изобретения получаемое углубление 126 образует острый угол между сжатым участком 106 и боковой стороной 130 выступающего участка 104. Данный угол может иметь любую величину и форму, включая тупые углы и другие формы, и не обязательно должен быть симметричным (или иметь аккуратную, правильную форму). Таким образом, выступающий участок, выполненный с помощью ручного инструмента, будет удовлетворять требованиям настоящего изобретения. Как показано на фиг.4, выступающий участок 104 имеет гладкую внутреннюю поверхность 132 и наружную поверхность 134 и сохранил однородную толщину, равную толщине оставшегося обжатого участка 106 кольца 102, что указывает на однородность (гомогенность) и, следовательно, прочность кольца 102.
Так как обычные обжимные машины содержат сужающиеся обжимные штампы, вмещающие в себя концентричную поверхность втулки, продольные линии, или выступы, могут образоваться на обжатой втулке после обжимки в результате перемещения материала в промежутки между сужающимися концами обжимных штампов. Однако при сжатии формуемого, или обрабатываемого, материала, такого как алюминий, выступы не получаются, так как величина усилия, требуемого для опрессовки кольца 102 на втулке 118, меньше, чем требуется, например, для обжимки стальной втулки 118 на трубопроводе 114. Существенное преимущество кольца 102 согласно данному варианту осуществления состоит в том, что оно может быть установлено прямо на месте (с целью модификации существующих трубопроводов), так как нет необходимости в чрезвычайно больших давлениях для сжатия. При использовании колец 102 из относительно мягкого материала можно использовать ручные инструменты, что позволяет очень быстро устанавливать узел сброса давления 100 прямо на месте и на уже существующий трубопровод.
Итак, преимущества вариантов осуществления настоящих защитно-индикаторных систем и способов для трубопроводов высокого давления применимы во многих отраслях промышленности. Узел сброса давления 100 содержит канал, получаемый креплением кольца 102 к защитному рукаву 108. Узел сброса давления 100 может быть установлен на любой трубопровод 114 высокого давления как в процессе производства, так и при модернизации. Получаемая в результате система защиты и оповещения пригодна для трубопроводов, транспортирующих жидкости под очень высоким давлением. Система оповещения предпочтительно предотвращает возможную травму оператора и/или повреждение связанного с трубопроводом оборудования, так как оператор, увидев капающую из канала 112 жидкость, может просто отключить систему. Кольцо 102 представляет собой автономное изделие, не требующее крепежных элементов, подобных используемым в распорно-клиновых зажимах. Размер, форма, количество и величина сечения выступающих участков кольца 102, а также стоимость устройства могут варьироваться в зависимости от применения настоящего изобретения. Выступающий участок 104 и несжатое кольцо 102', по существу, могут иметь любую форму поперечного сечения, включая квадратную, эллиптическую, продолговатую или овальную, и могут отличаться по размеру, форме, диаметру, весу, толщине, ширине или высоте. Например, можно предусмотреть более узкое исходное кольцо 102' или более короткий выступающий участок 104. Диаметр несжатого кольца 102' может варьироваться в зависимости от размера трубопровода 114 и/или охватывающего его рукава 108. Материал кольца 102 предпочтительно имеет характеристики текучести, позволяющие ему принимать форму опрессовочного инструмента и удерживать прочную молекулярную решетку, хотя для конструкции как рукава 108, так и кольца 102 могут быть рассмотрены различные материалы.
Хотя настоящее изобретение и его преимущества были описаны подробно, следует понимать, что различные изменения, замены и дополнения могут быть выполнены без отступления от идеи и объема изобретения, определенных прилагаемой формулой изобретения. Кроме того, объем настоящей заявки не ограничивается конкретными вариантами осуществления технологического процесса, машин, способов изготовления, состава материала, средств, способов и этапов, описанными в описании. Как легко поймет из описания изобретения специалист в данной области техники, имеющий обычную квалификацию, технологические процессы, машины, способы изготовления, составы материалов, средства, способы и этапы, которые существуют в настоящее время или будут разработаны позднее для выполнения, по существу, той же функции или достижения, по существу, того же результата, что и соответствующие варианты осуществления, описанные в данном документе, могут быть использованы согласно изобретению. Соответственно, прилагаемая формула изобретения включает в свой объем такие технологические процессы, машины, способы изготовления, составы материалов, средства, способы и этапы.
1. Защитно-индикаторное устройство для трубопроводов для текучей среды, содержащее непроницаемый рукав, расположенный вокруг трубопровода, внутреннюю пустоту, образованную между упомянутым рукавом и упомянутым трубопроводом; и кольцо, расположенное на каждом конце упомянутого рукава для крепления упомянутого рукава к упомянутому трубопроводу и для образования концов канала для текучей среды, образованного упомянутой внутренней пустотой.
2. Защитно-индикаторное устройство по п.1, в котором упомянутый канал, образованный упомянутой внутренней пустотой, и упомянутые концы канала обеспечивают проход для вытекания текучей среды из упомянутой внутренней пустоты.
3. Защитно-индикаторное устройство по п.1, в котором текучая среда, вытекающая из упомянутой внутренней пустоты, обеспечивает индикацию неисправности упомянутого трубопровода.
4. Защитно-индикаторное устройство по п.1, в котором упомянутое кольцо сжимают, чтобы прикрепить упомянутый рукав к упомянутому трубопроводу и обеспечить упомянутые концы канала.
5. Защитно-индикаторное устройство по п.4, в котором упомянутое кольцо сжимают при помощи обжимки или опрессовки.
6. Защитно-индикаторное устройство по п.5, в котором обжимной штамп обжимного или опрессовочного инструмента отводят перед процессом обжимки или опрессовки, чтобы образовать выступающий участок упомянутого кольца, образующий упомянутый конец канала.
7. Защитно-индикаторное устройство по п.1, в котором каждое из упомянутых колец расположено поверх средства соединения в области упомянутого дистального конца упомянутого трубопровода для текучей среды, закрепляя упомянутые дистальные концы упомянутого рукава между соответствующим кольцом и средством соединения.
8. Защитно-индикаторное устройство по п.7, в котором каждое из упомянутых колец расположено поверх обжатой уплотнительной втулки, которая скрепляет упомянутое средство соединения с упомянутым дистальным концом упомянутого трубопровода для текучей среды, и упомянутые дистальные концы каждого рукава закреплены между соответствующим кольцом и уплотнительной втулкой.
9. Защитно-индикаторное устройство по п.1, в котором упомянутый трубопровод представляет собой трубопровод высокого давления для текучей среды, а упомянутый рукав непроницаем для потока текучей среды под высоким давлением, возникающего в случае точечного прокола упомянутого трубопровода.
10. Защитно-индикаторное устройство по п.1, в котором упомянутый рукав непроницаем для потоков текучей среды под высоким давлением, возникающих в случае точечного прокола упомянутого трубопровода под давлением, превышающим номинальное для данного трубопровода.
11. Защитно-индикаторное устройство по п.1, в котором упомянутый трубопровод представляет собой трубопровод высокого давления для текучей среды и упомянутый рукав непроницаем для разрывов упомянутого трубопровода под давлением, превышающим номинальное для данного трубопровода.
12. Защитно-индикаторное устройство по п.1, в котором упомянутый рукав непроницаем для разрывов упомянутого трубопровода под давлением, превышающим номинальное для данного трубопровода в два раза.
13. Способ индикации неисправности трубопровода, включающий в себя следующие этапы, на которых располагают непроницаемый рукав поверх трубопровода для текучей среды, образуя между упомянутым рукавом и упомянутым трубопроводом для текучей среды внутреннюю пустоту, прикрепляют дистальные концы упомянутого рукава к дистальным концам упомянутого трубопровода для текучей среды и образуют концы канала на упомянутых дистальных концах упомянутого трубопровода для текучей среды, чтобы дать возможность текучей среде, находящейся в упомянутой внутренней пустоте, вытекать наружу, обеспечивая индикацию неисправности упомянутого трубопровода, причем при указанном прикреплении располагают кольцо вокруг каждого из упомянутых дистальных концов упомянутого трубопровода и закрепляют упомянутые дистальные концы упомянутого рукава между соответствующим кольцом и дистальным концом упомянутого трубопровода.
14. Способ по п.13, в котором при креплении располагают кольцо вокруг средства соединения у каждого из упомянутых дистальных концов упомянутого трубопровода для текучей среды и закрепляют упомянутые дистальные концы упомянутого рукава между соответствующим кольцом и средством соединения.
15. Способ по п.13, в котором при креплении располагают кольцо вокруг обжатой уплотнительной втулки, которая скрепляет средство соединения с упомянутым дистальным концом упомянутого трубопровода для текучей среды, и закрепляют упомянутые дистальные концы упомянутого рукава между соответствующим кольцом и уплотнительной втулкой.
16. Способ по п.13, в котором при креплении располагают кольцо вокруг каждого из упомянутых дистальных концов упомянутого трубопровода и сжимают упомянутое кольцо, чтобы прикрепить упомянутый рукав к упомянутому трубопроводу.
17. Способ по п.16, в котором упомянутый этап образования концов канала включает в себя сжатие упомянутого кольца, чтобы образовать упомянутые концы каналов.
18. Способ по п.17, в котором упомянутое сжатие происходит при помощи обжатия или опрессовки.
19. Способ по п.18, в котором упомянутый этап обжатия содержит отвод обжимного штампа обжимного или опрессовочного инструмента, перед обжатием, чтобы образовать упомянутый конец канал в процессе обжатия.
20. Способ по п.13, в котором упомянутый трубопровод для текучей среды представляет собой трубопровод высокого давления, а упомянутый рукав непроницаем для потока текучей среды под высоким давлением, возникающего в случае точечного прокола упомянутого трубопровода.
21. Способ по п.13, в котором упомянутый рукав непроницаем для потоков текучей среды под высоким давлением, возникающих в случае точечного прокола упомянутого трубопровода под давлением, превышающим номинальное давление для данного трубопровода.
22. Способ по п.13, в котором упомянутый трубопровод представляет собой трубопровод высокого давления для текучей среды и упомянутый рукав непроницаем для разрывов упомянутого трубопровода под давлением, превышающим номинальное давление для данного трубопровода.
23. Способ по п.13, в котором упомянутый рукав непроницаем для разрывов упомянутого трубопровода под давлением, превышающим номинальное давление для данного трубопровода в два раза.
24. Шланговая система, содержащая шланг высокого давления, непроницаемый рукав, расположенный вокруг шланга и образующий внутреннюю пустоту между упомянутым рукавом и упомянутым шлангом, причем упомянутый непроницаемый рукав непроницаем для потоков текучей среды под высоким давлением, возникающих из-за точечного прокола упомянутого шланга и разрыва упомянутого шланга под давлением, превышающим номинальное давление для данного шланга, средство соединения, расположенное на каждом конце упомянутого шланга, и кольцо, расположенное на каждом конце упомянутого рукава, сжатое для закрепления упомянутого конца упомянутого рукава между упомянутым кольцом и уплотнительной втулкой, для закрепления упомянутого средства соединения в упомянутом конце упомянутого шланга и образования концов канала для текучей среды, образованного упомянутой внутренней пустотой, причем упомянутый канал образует проход для вытекания из упомянутой внутренней пустоты находящейся в ней текучей среды и обеспечивает индикацию неисправности данного шланга.
