Шаровая заглушка

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„12 859 А

m4 F 16 Ь 1/00

Т1...?1:

К ABTOPCH0IVlV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (54) (57) ШАРОВАЯ ЗАГЛУШКА для герметизации внутренней полости газог провода, содержащая эластичную герметичную камеру и шланг для ее заполнения воздухом, о т л и ч а— .ю щ а я с я тем, что, с целью поЗона тру лро3одипь шаровая уа ру икц (21) 3843460/25-27 (22) 04.01.85 (46) 23.03.86. Бюл. Ф 11 (71) Грозненский ордена Трудового

Красного Знамени нефтяной институт им. акад. М.Д.Миллионщикова (72) А.И.Султанович, Э.М.Хачукаев, А.M.Äðîçäoâ и А.К.Поломошнов (53) 621.643.002(088.8) (56) Правила безопасности в нефтегазодобывающей промышленности. M.:Íåäðà, 1974, с. 158, п.9.2.27.

Типовая инструкция на производство огневых работ на действующих магистральных газопроводах, газосборных сетях газовых промыслов и станций подземного хранения газа, транспортирующих природный и попутный газы. M.: ВНИИЭгазпром, 1971, с. 8-9. вышения безопасности сварочных работ на действующих газопроводах путем предотвращения возникновения разрядов статического электричества с поверхности шаровой заглушки и в близлежащем газовоздушном пространстве, а также повышения качества сварочных работ за счет предотвращения возникновения дефектов в сварочных швах, возникающих при взрывах газовоздушной смеси, эластичная герметичная камера снабжена равномерно размещенными на ее наружной поверхности и закрепленными на ней с помощью эластичных накладок металлическими дисками, каждый диск снабжен металлической струной, выходящей наружу из-под эластичной накладки, шланг в месте его крепления к камере снабжен металлическим кольцом с проводником для отвода электрических разрядов статического электричества причем все металлические диски снабжены гибкими проводниками, электрически соединяющими между собой диски, струны и металлическое кольцо шланга.

donpo//os, где нЕодхадимо с5арачные работы

1 1

Изобретение относится к техническим средствам для проведения сварочных работ намагистральных газопроводах и может быть применено при врезке катушек, отводов,и запорной арматуры.

Целью изобретения является повышение безопасности сварочных работ на действующих газовых магистралях путем предотвращения воспламенения газовоздушной смеси за счет устранения опасных проявлений статического электричества, образующегося на поверхности шаровой заглушки.

На фиг. 1 показана схема установки заглушек на .действующем трубо" проводе при проведении сварочных работ1 на фиг. 2, 3 и 4 показаны соответственно предлагаемая шаровая заглушка, фрагмент ее поверхности и схема установки ее в трубопроводе.

Предлагаемая шаровая заглушка (фиг. 2 и 3) состоит .из резиновой камеры 1, на поверхности которой с помощью эластичных заплаток 2 прикреплены в шахматном порядке металлические диски 3 с приваренной о к каждому из них под углом в 60 относительно плоскости диска металлической струной 4. Свободные концы этих струн направлены в сторону, противоположную основанию шланга 5, соединенного с резиновой камерой 1 и служащего для наполнения ее воздухом.

Такое конструктивное решение обеспечивает поддержание оптимального угла расхождения металлических струн

4 относительно поверхности заглушки в течение всего процесса стравливания из нее воздуха.

Все металлические диски 3 имеют между собой электрическую связь посредством гибких металлических проводников 6, выполненных в виде пружины, для обеспечения неразрывной связи при любом состоянии шаровой заглушки.

Электрическая связь между дисками 3, а следовательно, и между струнами 4 обеспечивает стекание дробных разрядов утечки иэ объема газовоздушного облака на массу трубопровода. 7 (фиг. 4). Для этого .у основания шланга 5 располагается металлическое кольцо 8, на которое замыкаются проводники 6. В свою очередь, 219859 3 кольцо 8 соединяется также посредством гибкого металлического канатика 9 со стенкой трубопровода 7.

Количество металлических струн

"усов", приходящихся на единицу площади рабочей поверхности заглушки (шар накачен), выбрано исходя из ,закона плотности распределения по10 тенциалов с целью дробления разрядов утечки и обеспечения единичной их энергии намного ниже минимальной энергии воспламенения горючей газовоздушной смеси природного газа

15 с воздухом с учетом влияния при этом и механической энергии электростатической системы шаровая заглушка — газовоздушное облако трубопровод в динамическом режи20 ме.

Специальными мерами создается утечка электростатических зарядов, предотвращающая накопление энергии заряда вьппе уровня 0,4 А Т1 lh

Энергия электростатических разрядов определяется по формуле

СП

2 2

30 где А — энергия искры, Дж; заряд, К;.

U — напряжение, В;

С вЂ” емкость, Ф.

При динамическом режиме реализации энергии заряженной системы энергия определяется по формуле

С2 Ц2 н

2С»

40 где Сц — начальная (максимальная) емкость, Ф, С вЂ” конечная (минимальная) емкость, Ф.

Отсюда легко определить необходимое число "усов" для данных типоразмеров шаровых заглушек и трубопровода

N ) — число "усов".

trna

Например, экспериментально установлено, что на датчике, присоединен. ном к резиновой поверхности заглуш-, ки и имеющем поверхность Sg 20 см наблюдаются потенциалы до 1000 В.

1219859

С „ и С„ соответственно принимают значения. 72пФ и 24пФ.

Тогда энергия, генерируемая единицей поверхности шаровой заглушки

А — определяется как и

3.С„ Бд см"10 поверхность шаровой заглуштановленной внутри трубопроаметром 4 = 70 см, составляо

Вся кн, ус вода ди ет окол

$ > — Чг Р = 2,05 104 см

Тогда, энергия генерируемая на всей поверхности шаровой заглушки, достигает значений

А=У S =1107 104 Дж.

Минимальная энергия воспламенения, для транспортируемого природного газа в смеси с воздухом имеет значения не ниже 0,2 мДж. Тогда иэ условий электростатической искробезопасности, определяющихся выражением А С 0,4А ., вытекает, что

tlat наблюдаемые значения А превышают допустимые в.30

А

0 4A = 14 раз. чь

40

В нашем случае N ) 15-20 струн надежно обеспечивают электростатическую искробезопасность.

Устройство работает следующим образом.

При нагнетании воздуха в камеру заглушка начинает принимать форму шара и струны расходятся (становят- 45 ся "ежиком"), пронизывая внутренний объем трубопровода 7 и касаясь его внутренних стенок. Возникающие в процессе установки заглушки 1 заряды статического электричества (в дальнейшем СЭ) не представляют опасности, так как в этот период (до начала ремонтных работ) в трубопроводе отсутствует окислитель — воздух. После проведения огневых работ

55 в объем трубопровода между шарами поступает воздух. Когда стравливают воздух из заглушки 1 для ее извлечения транспортируемый газ, перетекая в ремонтнук1 область; смешивается с находящимся там воздухом и образует горючую смесь. При этом, возникающее вблизи резиновой поверхности шара 1 газовоздушное облако (иногда с примесью конденсатора) имеет склонность к сильной электризации. Однако благодаря предлагаемой конструкции шаровой заглушки исключаются разряды СЭ с энергией, достаточной для воспламенения горючей смеси как с поверхности резиновой камеры 1, так и внутри газовоздушного облака, вследствие того, что образующиеся на заглушке 1 электростатические заряды нейтрализуются через металлические проводники 6 на массу трубопровода 7, а заряды внутри объема облака, коронируя, разряжаютСя на металлические струны — "усы";

При этом струны 4 образуют внутри. трубопровода некоторую пространственную решетку (своеобразный экран между шаром и облаком), которая компенсирует действия динамических факторов при стравливании воздуха из заглушки, предотвращая тем самым превращение потенциальной механической энергии накаченной шаровой заглушки 1 в потенциальнуюэлектростатическую энергию, т.е. предотвращается возможность накопления электростатических зарядов как по поверхности шаровой заглушки, так и внутри газовоздушного облака, а с энергией, достаточной для воспламенения горючей смеси, и обеспечивается электростатическая искробезопасность процесса по извлечению шаровых зЭглушек.

Применение предлагаемой шаровой заглушки дает положительный эффект в овышении качества сварочных работ на действующих газовых магистралях за счет предотвращения дефектов в сварных швах, возникающих при взрывах ("хлопках") газовоздушной смеси, а также повышает безопасность работ и устраняет. случаи травматизма работающего персонала.

1219859

Фиг.2

Составитель К.Быковец

Техред В.Кадар Корректор Е.Рошко

Редактор А.Ворович

Заказ 1310/47 Тираж 880 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4