Охлаждающая камера для перекрытия трубопроводов с жидкостью

 

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации трубопроводов, а именно к устройствам, применяемым при ремонте и эксплуатации трубопроводов для их перекрытия за счет охлаждения содержащихся в них жидкостей до образования ледяной пробки. Цель изобретения - расширение технических возможностей путем обеспечения перекрытия трубопроводов различных диаметров, а также уменьшение металлоемкости. Охлаждающая камера содержит не менее, чем три полых кольца: цетральное 2 и крайние 3 и 4. вокруг которых расположена эластичная оболочка 5, образующая с трубопроводом 1 среднюю полость 6. На центральном кольце 2 закреплено распылительное приспособление , выполненное в виде штуцера, подвижного штока 13 с гайками, двухтрубного перфорированного коллектора и отражательного экрана и имеющее возможность вертикального перемещения. Подаваемый в среднюю полость 6 хладагент через распылительное устройство равномерно орошает трубопровод 1, охлаждая его и создавая в нем ледяную пробку. За счет возможности использования данного устройства для трубопроводов различных диаметров расширяются его технические возможности при одновременном снижении металлоемкости. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. v Ј а СО о g (йиг. 2

СОЮЗ COBE1CÊÈÕ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s F 16 L 55/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4817138/29 (22) 28,02.90 (46) 07.01.92. Бюл. Q 1 (71) Киевский филиал Всесоюзного научноисследовательского института техники, технологии и организации управления строительством предприятий нефтяной и газовой промышленности и Производственное управление водопроводно-канализационного хозяйства r. Киева (72) Б, П. Пляцек, B. И. Могильный, В. И.

Козицкий, В.И.Лысенко, А,В. Грищенко, В. В. Хомяков, А. Е. Попов, А. fl. Сорокин, А. Л. Береговой и И. Л. Савченко (53) 621.643(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1283489, кл, Р 16 L55/16, 1985. (54) ОХЛАЖДАЮЩАЯ КАМЕРА ДЛЯ ПЕРЕКРЫТИЯ ТРУБОПРОВОДОВ С ЖИДКОc,rb fQ (57) Изобретение относится к области строительства и эксплуатации трубопроводов, а именно к устройствам, применяемым при ремонте и эксплуатации трубопроводов для их перекрытия за счет охлаждения содержа„, Ы„„1703904 А1 щихся в них жидкостей до образования ледяной пробки. Цель изобретения — расширение технических возможностей путем обеспечения перекрытия трубопроводов различных диаметров, а также уменьшение металлоемкости. Охлаждающая камера содержит не менее, чем три полых кольца: цетральное 2 и крайние 3 и 4, вокруг которых расположена эластичная оболочка 5, образующая с трубопроводом 1 среднюю полость 6. На центральном кольце 2 закреплено распылительное приспособление. выполненное в виде штуцера, подвижного штока 13 с гайками, двухтрубного перфорированного коллектора и отражательного экрана и имеющее возможность вертикального перемещения. Подаваемый в среднюю полость 6 хладагент через распылительное устройство равномерно орошает трубопровод 1, охлаждая его и создавая в нем ледяную пробку. За счет возможности использования данного устройства для трубопроводов различных диаметров расширяются его технические возможности при одновременном снижении металлоемкости.

1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1703904

h ф1 — DQ2

Изобретение огносится к строительству и эксплуатации трубопроводов, а именно к устройствам, применяемым при ремонте и эксплуатации трубопроводов для их перекрытия за счет охлаждения содержащихся в них жидкостей до образования ледяной и робки.

Известна охлаждающая камера для перекрытия трубопроводов с жидкостью, содержащая одну охватывающую трубопровод полость.

Охлаждающая камера металлоемка и сложна в эксплуатации, так как для повыше-ния теплообмена между хладагентом и стенкой трубы в конструкции камеры предусмотрена установка гофрированных накладок, развивающих поверхность теплообмена.

Наиболее близкой к предлагаемой является охлаждающая камера, разделенная перегородками на три охватывающие трубопровод полости, средняя из которых частично заполнена жидким хладагентом и снабжена распылительным приспособлением, а крайние полости соединены со средней наружными перетоками.

Камера эффективна в работе, так как кипение жидкого хладагента происходит непосредственно на поверхности трубопровода в средней полости, а использование холода паров хладагента, образующихся в средней полости камеры, происходит в крайних полостях камеры, однако имеет недостатки. Одним из недостатков камеры является невозможность применения ее для ряда диаметров трубопроводов. Камера состоит иэ двух полуцилиндрических частей и имеет уплотнения своих перегородок по всей окружности трубопровода для одного какого-либо диаметра трубопровода. Кроме того, известная камера металлоемка, так как вся состоит из металла, а для обслуживания трубопроводов разных диаметров требуется много камер, что еще более увеличивает металлоемкость технологии перекрытия.

Целью изобретения является расширение технических возможностей путем обеспечения перекрытия трубопроводов разных диаметров, а также уменьшение металлоемкости.

8 охлаждающей камере для перекрытия трубопроводов с жидкостью, содержащей три охватывающих трубопровод полости, средняя из которых заполнена жидким хладэгентом и снабжена распылительным приспособлением, а торцовые полости.соединены со средней полостью наружными перетоками, камера снабжена по меньшей мере тремя цеитреяьимм и двумя крайними кольцами, выполненными полыми и разьемными по диаметру и закрепляемыми на трубопроводе с помощью опор изменяющейся длины, и эластичной оболочкой, охватывающей кольца и образующей с трубопроводом среднюю полость, причем крайние кольца выполнены с отверстиями, соединяющими их внутренние полости со средней полостью камеры, при этом внутренние полости крайних колец сообщены с наружными перетоками. Кроме того, распылительное приспособление закреплено на центральном кольце камеры с возможностью вертикального перемещения на расстояние где D> — наибольший диаметр трубопроводов;

Dz — наименьший диаметр трубопроводов, при которых используется камера.

Предлагаемая камера отличается от известной наличием гибкой оболочки, полых разъемных колец. на которые опирается оболочка, распылительным устройством,которое выполнено с возможностью вертикального перемещения. Известны технические решения, в которых гибкая оболочка поддерживается жестким каркасом.

Однако кольца камеры выполняют не только роль жесткого каркаса, но и служат каналами для перетока газообразной фазы хладагента иэ средней полости камеры в крайние.

Кроме того, среднее кольцо служит кронштейном для распылительного устройства, которое выполнено с воэможностью вертикального перемещения.

На фиг. 1 показана предлагаемая камера, общий вид; на фиг. 2 — то же, продольный разрез; на фиг. 3 — то же, вид сбоку; на фиг.

4 — разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 5 — разрез

Б-Б на фиг. 2.

Охлаждающая камера для перекрытия трубопроводов с жидкостью устанавливается с наружной стороны трубопровода 1 в месте, где необходимо перекрыть трубопровод с помощью пробки иэ замороженной жидкости. Охлаждающая камера содержит не менее, чем три кольца: центральное 2 и крайние 3 и 4, вокруг которых расположена эластичная оболочка 5, образующая с трубопроводом 1 среднюю полость 6. Каждое кольцо камеры выполнено полым и состоит иэ двух разъемных элементов, соединенных между собой по обеим сторонам трубопровода 1 разъемным креплением 7, Центральное кольцо 2 состоит из верхнего

1703904 разъемного 8 и нижнего 9 элементов, Каждое крайнее кольцо 3 и 4 также состоит из верхнего разъемного 1О и нижнего 11 элементов.

На верхнем разьемном элементе 8 центрального кольца 2 закреплено распылительное приспособление, выполненное в виде штуцера 12, подвижного штока 13, фиксирующих гаек 14, двухтрубного коллектора 15 с перфорацией, отражательного экрана 16. Резьба на штоке 13 выполнена такой длины, чтобы распылительное при способление могло смещаться в вертикальном направлении на расстояние h, т.е. всегда обеспечивается оптимальное расстояние от коллектора 15 до наружной поверхности орошаемой трубы 1 при разных диаметрах трубопроводов, для которых используется предлагаемая камера.

С наружной стороны средней полости камеры устанавливается разъемный изоляционный кожух 17 и 18, который по длине больше средней полости камеры и образует своим продолжением торцовые полости 19 камеры. Для выхода паров хладагента из средней полости 6 камеры верхние полые элементы 10 крайних колец 3 и 4 имеют сквозные отверстия 20, по которым пары хладагента поступают в полость колец 3 и 4, затем по наружным перетокам 21 — в торцовые полости охлаждающей камеры.

Все разъемные элементы колец имеют опоры 22 изменяющейся длины. Три опоры

22 на кольцах, собранных из двух разъемных элементов 23 и 24, расположены под углом 120 для обеспечения надежной центровки и закрепления колец относительно наружной поверхности трубопровода. Противоположные стороны эластичной оболочки 5 на кольцах 2 — 4 камеры соединяются между собой, например, с помошью молний

25 либо другим произвольным способом, обеспечивающим допускаемую утечку парообразного хладагента в атмосферу, при этом оболочка 5 еще закрепляется на центральном кольце 2 эажатием ее между гайкой штока 13 и этим кольцом, на крайних кольцах 3 и 4 — зажатием оболочки 5 между наружными перетоками 21 и этими кольцами 3 и 4. С торцовОй части охлаждающей камеры эластичная оболочка, находящаяся вне крайних колец 3 и 4, закрепляется на наружной поверхности трубопровода 1 стягивающими элементами 26.

Камера работает следующим образом.

Откапывается участок трубопровода длиной до пяти его диаметров. На этом участке трубопровода снимается изоляция. На очищенной наружной поверхности трубы в средней части замораживаемого участка ус5

55 танавлнвается датчик температуры, с помощью которого контролируется температурный режим замораживания (не показан), Затем на трубопроводе 1 монтируется не менее трех колец 2-4 и гайками 14 на штоке

13 выставляется оптимальное расстояние от коллектора 15 до охлаждаемой поверхности трубопровода 1, равное 25-30 мм. Длина охлаждающей камеры может регулироваться количеством устанавливаемых центральных колец 2 с распылительным устройством н расстояниями между кольцами 2 и 3, 4, Собранные кольца 2-4 обтягиваются эластичной оболочкой 5, которая закрепляется как на кольцах 2-4, так и на наружной поверхности трубопровода 1.

Штуцер 12 каждого центрального кольца 2 соединяется с емкостью жидкого азота.

С каждой торцовой стороны средней полости охлаждающей камеры на крайних кольцах 3 и 4 монтируются наружные перетоки

21. Затем в среднюю полость 6 охлаждающей камеры подается хладагент, например жИдкий азот. Жидкий азот с помощью двухтрубного коллектора 15 равномерно орошает участок трубопровода 1, в котором создается ледяная пробка. При орошении жидким азстом наружной поверхности трубопровода происходит кипение жидкого азота в пленке с разбрызгиванием его. С помощью каплеотражательного экрана 16 разбрызгивающийся жидкий хладагент возвращается на теплообменную поверхность.

Жидкость в трубопроводе отдает свое тепло на парообразование жидкого азота, в результате чего она охлаждается и замерзает, Образующиеся пары хладагента с температурой насыщения поступают в торцовые части охлаждающей камеры, где происходит теплообмен между паровой фазой хладагента и наружной поверхностью трубы с жидкостью, что также приводит к охлаждению и замораживанию жидкости в трубопроводе.

Затем подогретые пары азота выходят через отверстия 20 по каналам в кольцах 3 и 4 и по перетокам 21 попадают в торцовые полости камеры между оболочкой 5 и теплоизоляционным кожухом 17 и 18, а затем — в атмосферу, омывая трубу 1 по обе стороны охлаждающей камеры.

После замерзания воды в трубопроводе г,о всему его сечению, т.е. создания пере. крытия из замерзшей жидкости, последнее может поддерживаться в неразрушенном состоянии в течение любого нужно о времени за счет подачи в охлаждающую камеру хладагента. Когда отпадает необходимость в наличии пробки, подача хладагента в камеру прекращается. За счет теплопритоков из окружающей среды пробка расплавляет1703904 ся. Для ускореНия процесса расплавления ледяной пробки в охлаждающую камеру подается теплоноситель, имеющий температуру выше температуры замерзания жидкости в трубопроводе, 5 удешевление предлагаемой камеры по сравнению с известной происходит за счет снижения металлоемкости камер, а также за счет сокращения количества камер, которыми обслуживается сеть трубопроводов раз- 10 личного диаметра. Например, изготовленный опытный образец предлагаемой камеры может использоваться на трубопроводах с наружным диаметром 102-222 мм. Вес опытного образца 9,5 кг, он заменяет три 15 известных камеры, вес которых соответственно составляет 20, 38 и 68 кг.

Формула изобретения

1. Охлаждающая камера для перекрытия трубопроводов с жидкостью, содержа- 20 щая три охватывающих трубопровод полости, средняя из которых заполнена жидким хладагентом и снабжена распылительным приспособлением. а торцовые полости соединены со средней полостью 25 наружными перетоками, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью расширения технических возможностей путем обеспечения перекрытия трубопроводов различных диаметров, а также уменьшения металлоемкости, камера снабжена по меньшей мере тремя центральными и двумя крайними кольцами, выполненными полыми и раэьемными по диаметру и эакрепляемыми на трубопроводе с помощью опор изменяющейся длины, и эластичной оболочкой, охватывающей кольца и образующей с трубопроводом среднюю полость, причем крайние кольца выполнены с отверстиями, соединяющими их внутренние полости со средней полостью камеры, при этом внутренние полости крайних колец сообщены с наружными перетоками, 2. Камерапоп.1, отличающаяся тем, что распылительное приспособление закреплено на центральном кольце камеры с возможностью вертикального перемещения на расстояние

h -(Di — 02)/2 где 01 — наибольший диаметр трубопроводов;

02 — наименьший диаметр трубопроводов при которых используется камера.

1703904

Фиг. 3

Б-Б

Составитель В.Козицкий

Техред М.Моргентал Корректор Т,Палий

Редактор И.Шулла

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 51 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изооретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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