Устройство для эвертирования труб и способ его использования - RU2048294C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к устройству и способам, используемым при эвертировании труб, в частности, применяемых для облицовки проходов.

Существует много случаев, когда имеет необходимость устройства облицовочной трубы в проходах, в частности в сточных трубах и других трубопроводах. Одним из способов его осуществления является принудительное устройство облицовки в проходе путем ее эвертирования с использованием давления текучей среды внутри облицовки [1]
Эвертирование труб используется как при выполнении облицовки, так и в других технологических процессах. Внутреннее давление, которое может быть приложено к облицовочной трубе в целях ее эвертирования, изменяется в зависимости от применения и особенно в зависимости от толщины и веса трубы и ее диаметра. В виде примера можно указать, что при эвертировании труб из синтетического войлока из смол при установке облицовки прохода диаметром около 100 мм в указанном способе применяется избыточное давление порядка 55 кПа. Если в качестве среды при эвертировании как обычно используется вода, то это соответствует 7 м водяного столба. Таким образом, для реализации указанного способа необходимо возведение лесов над местом производства работ на высоте около 7 м в целях создания необходимого при эвертировании давлением в 7 м водяного столба. Некоторые недостатки возведения такого сооружения над каждой точкой производства работ очевидны, это возрастание стоимости, затрат времени и объема зоны производства работ. Последний недостаток может быть и не особенно существенен при работе вне помещения, например при облицовке сточных трубопроводов, проложенных под землей, однако его следует учитывать как ограничение по применению эвертирования, где доступ к облицовываемому проходу осуществляется в местах с ограниченной высотой, например внутри зданий. Кроме того, поскольку давление эвертирования создается физически столбом текучей среды, оно не может быть быстро изменено в процессе выполнения эвертирования, хотя такое изменение зачастую желательно, например, если эвертируемая труба встречает препятствие.

Известно устройство для эвертирования труб и способ его использования, являющиеся наиболее близким к изобретению. Это устройство содержит корпус с первой камерой, открытой вверху, и с второй камерой, открытой снизу, при этом камеры сообщаются друг с другом посредством каналом для прохода эвертируемой трубы и вторая камера заканчивается выходным патрубком для подсоединения конца эвертируемой трубы, и средство для подачи текучей среды под избыточным давлением во вторую камеру для эвертирования трубы из устройства [2]
В данном устройстве необходимо герметизировать камеру, в которой создается давление жидкости при эвертировании, либо необходимо создать давление эвертирования с помощью насоса или аналогичного устройства, благодаря которому может быть получено давление без создания физического столба жидкости соответствующей высоты. Однако, поскольку эвертируемая труба обычно достаточно громоздка и она должна размещаться вне камеры и пропускаться через камеру для эвертирования, создание эффективного уплотнения, через которое эвертируемая труба могла бы пропускаться со скольжением без нарушения герметичности этого уплотнения выдерживания давления эвертирования, становится проблемой данной области.

Попытки, осуществляемые на указанном устройстве, оказались безуспешными в отношении создания достаточного давления эвертирования без сдавливания трубы до такой степени, что смола размазывается по длине трубы, а в результате установленная труба не имеет достаточного слоя смолы.

Технической задачей изобретения является создание эффективного давления эвертирования без использования дополнительных устройств, обеспечивающих определенный напор жидкости, соответствующий определенной высоте.

Следующей технической задачей изобретения является создание такого устройства, у которого давление эвертирования и давление герметизации, приложенное к эвертируемой трубе, могут изменяться, чтобы удовлетворить различным требованиям установки и преодолеть отклонения в процессе фактического эвертирования при конкретном развертывании устройства.

Другой задачей изобретения является создание устройства, с помощью которого в процессе эвертирования сила, воздействующая на эвертируемую трубу, может пульсировать, чтобы облегчить выполнение операции эвертирования.

Еще одной задачей изобретения является создание устройства для эвертирования, при котором устраняется необходимость в башнях и конструкциях, сопряженных с факторами безопасности труда, и у которого время установки и демонтажа минимальны.

Еще одной задачей изобретения является создание устройства для эвертирования, которое обеспечивает эффективные значения давления эвертирования, но которое может эксплуатироваться в зонах с ограничением по высоте.

Еще одной задачей настоящего изобретения является совершенствование обычного процесса эвертирования для получения функциональных преимуществ, достигаемых благодаря новой конструкции изобретения.

Еще одной задачей изобретения является создание устройства эвертирования, которое может быть легко приспособлено при облицовке труб различных диаметров и с помощью которого можно эффективно обрабатывать трубы определенной протяженности.

Дополнительной задачей изобретения является создание такого устройства, которое может селективно использовать давление жидкости, газа или пара для выполнения различных функций в зависимости от того, какой из видов создаваемого давления используется.

Достигаются поставленные технические задачи тем, что корпус снабжен гибкой стенкой, определяющей с одной стороны дополнительную третью камеру и с другой стороны канал для прохода эвертируемой трубы, средством для подачи текучей среды под избыточным давлением в третью камеру для прижатия гибкой стенки к эвертируемой трубе с тем, чтобы четко определить первую и вторую камеры и обеспечить повышение давления текучей среды во второй камере за счет подачи в нее текучей среды, в результате чего обеспечивается эвертирование трубы из устройства и она перемещается по каналу для прохода эвертируемой трубы, тем, что средство для подачи текучей среды во вторую и третью камеры выполнено соответственно индивидуально регулируемыми в зависимости от подачи текучей среды под избыточным давлением, тем, что гибкая стенка располагается обязательно только вокруг канала для прохода эвертируемой трубы и образует сфинктерный клапан, который движется под действием давления текучей среды в третьей камере и закрывается, захватывая трубу, тем, что устройство включает средство, обеспечивающее вытекание текучей среды из первой камеры, тем, что оно снабжено средством для подачи текучей среды в первую камеру, содержащим регулировочные средства для регулирования расхода текучей среды в первую камеру с тем, чтобы обеспечить необходимый уровень текучей среды в ней, тем, что оно снабжено размещенным в первой камере средством для подачи в нее текучей среды, оканчивающимся наконечником для подсоединения рукава для подачи текучей среды, тем, что третья камера выполнена независимо от первой и второй камер, тем, что средство для подачи текучей среды во вторую камеру подает жидкость, а средство для подачи текучей среды в третью камеру подает газ, тем, что жидкостью является вода, а газом воздух, тем, что первая камера включает донную стенку и трубчатое донное выходное отверстие, которое выступает вверх, третья камера включает зависящую от первой камеры внешнюю стенку и выступающий вверх донный элемент, гибкая стенка располагается между донным входным отверстием первой камеры и донным элементом, при этом третья камера определена по крайней мере частично внешней стенкой и гибкой стенкой, причем тело гибкой стенки проходит через донное отверстие первой камеры и один конец гибкой стенки закреплен на нем, а другой конец гибкой стенки прикреплен к трубчатому донному элементу, тем, что донное выходное отверстием второй камеры легко снимается и заменяется выходным отверстием разного диаметра с тем, чтобы обеспечить его замену для согласования изменения диаметра эвертируемой трубы, а также тем, что способ использования устройства для эвертирования труб включает подачу эвертируемой трубы через первую камеру с проходом ее через канал во вторую камеру и подсоединением ведущего конца трубы к выходному отверстию, подачу текучей среды под избыточным давлением в третью камеру с тем, чтобы прижать гибкую стенку к трубе, тем самым четко отделяя первую и вторую камеры, подачу текучей среды под избыточным давлением во вторую камеру при сохранении текучей среды в третьей камере под избыточным давлением, при этом текучая среда во второй камере воздействует на трубу при ее эвертировании из устройства, тем, что текучая среда поддерживается в первой камере обязательно на заданном уровне для обеспечения поддержания избыточного давления во второй камере, тем, что включает подачу эвертированной трубы через первую камеру с проходом через канал во вторую камеру и подсоединением ведущего конца трубы к выходному отверстию, подачу текучей среды в первую камеру до тех пор, пока уровень текучей среды в первой камере не достигнет заданного уровня, подачу текучей среды под избыточным давлением в третью камеру для прижатия гибкой стенки к трубе с целью таким образом четко разделить первую и вторую камеры, подачу текучей среды под избыточным давлением во вторую камеру при сохранении избыточного давления текучей среды в третьей камере, при этом текучая среда во второй камере воздействует на трубу при ее эвертировании из устройства, подсоединение одного конца рукава к заднему концу трубы, а другого конца рукава к концу наконечника средства, расположенного в первой камере, продолжение эвертирования трубы из устройства, выдерживание текучей среды в первой камере, выдерживая при этом избыточное давление во второй камере до тех пор, пока труба не будет полностью эвертирована, и затем подачу текучей среды в рукав через конец средства, расположенного в первой камере таким образом, чтобы текучая среда могла воздействовать на внутреннюю поверхность эвертируемой трубы.

На фиг. 1 изображен вид спереди одного из примеров осуществления устройства в соответствии с изобретением; на фиг. 2 увеличенный вид рабочей части указанного устройства с частичным разрезом с изображением эвертируемой трубы в рабочем положении; на фиг. 3 то же, что и на фиг. 2, но с показом трубы в процессе эвертирования; на фиг. 4 то же, что и на фиг. 2, но с изображением полностью эвертированной трубы и с плоским рукавом в положении для подачи жидкости; на фиг. 5 детальное изображение с видом сверху конструкции, представленной на фиг. 4, и показом способа подсоединения плоского рукава; на фиг. 6 то же, что и на фиг. 2, но с представлением другого примера осуществления изобретения.

Устройство для эвертирования труб включает несущую раму 2, снабженную регулируемыми стойками 4 для установки устройства на земле, полу или другой опорной поверхности. На несущей раме 2 закреплена первая донная стенка 6 с центральным отверстием 8, в котором закреплена вертикальная цилиндрическая стенка 10, образующая трубчатое донное выходное отверстие. На донной стенке 6 установлена цилиндрическая стенка 12, открытая сверху и образующая внутри себя первую камеру 14. В нижней части камеры 14 установлены входное 16 и выходное 18 подсоединения, причем входное подсоединение 16 соединено с регулируемым клапаном 20 и гидравлическим подсоединением 22, а выходное подсоединение 18 соединено с гидравлическим подсоединением 24. Мерное стекло 26 соединено через патрубки 28 и 30 с верхней и нижней частями камеры 14 для определения уровня текучей среды в камере.

В нижнем направлении от первой донной стенки 6 отходит вторая цилиндрическая стенка 32, с которой соединена вторая нижняя донная стенка 34, состоящая из трех частей 34А, 34В, 34С, причем часть 34С имеет отверстие 36 и направленную вниз цилиндрическую стенку 38, которая открыта с нижней стороны и снабжена внешними ребрами 40, выполненными на ее нижней части. Цилиндрическая стенка 42 поднимается от второй части донной стенки 34В вокруг отверстия 36. Эта стенка 42, как и цилиндрическая стенка 10, также на своей верхней поверхности снабжена по ее внешней стороне ребрами 44. Стенка 38, постоянно соединенная с частью донной стенки 34С, может легко отсоединяться от части 34В, что обеспечивает изменение диаметра стенки 38 при изменении диаметра эвертируемой трубы.

Гибкая эластичная стенка 46, отлитая из соответствующей эластичной резины или пластичного материала, имеющая трубчатую форму, закреплена и отходит от цилиндрических стенок 10 и 42, располагаясь между ними, причем стенка герметично закреплена по верхней поверхности стенки 42 по ее ребрам 44 с помощью поясов 48 и, располагаясь внутри цилиндрической стенки 10, герметично закреплена по внешней поверхности последней и поджата к ребрам 44 ленточными поясами 50. Стенка 46 располагается обязательно вокруг канала для прохода эвертируемой трубы и формуется из листового поливинилхлорида, усиленного нейлоном. Объем, ограниченный стенками 38 и 42, является внутренним объемом второй камеры 52, а объем между гибкой стенкой 46, цилиндрической стенкой 10 и боковой стенкой 32 объемом третьей камеры 54. Гибкая эластичная стенка 46 образует сфинктерный клапан, который движется под действием давления текучей среды в третьей камере и закрывается, захватывая трубу.

Стенка 32 снабжена входным патрубком 56 для подвода текучей среды, который соединяется с регулятором давления 60, соединение 62 предназначено для подсоединения внешнего источника текучей среды под давлением. Стенка 32 снабжена штуцером 64, который соединен с манометром 66. Стенка 32 имеет также подсоединение к выходному регулируемому клапану 58.

Труба 68 проходит через стенку 12 в верхней ее открытой части в сторону и соединена с клапанным подсоединением 70 с входным подсоединением 72 и выходным подсоединением 74, причем последнее связано с подсоединением 76 через клапан 78. Конец трубы внутри камеры 14 заканчивается наконечником для подсоединения рукава для текучей среды (фиг. 5) ниппелем 68а. Подсоединение 76 связано с рукавом 80, который опускается вниз к стенке 38 и там соединен с соединением 86 и входным отверстием. Стенка 38 снабжена выходным фиттингом 88, который связан с манометром 90.

Использование устройства поясняется его работой.

Устройство в соответствии с изобретением предпочтительно используется для эвертирования в удаленных трубопроводах, в том числе подземных сточных трубах, которые защищаются, например, трубой 92, труба может включать войлок из смолы, который начинает выполнять свою функцию после отверждения смолы как облицовка для сточной трубы или другой трубы, в которую он введен. При этом предполагается, что устройство в соответствии с изобретением не ограничено в применении этим назначением, но может применяться и в других системах облицовки. Как раскрыто в данном описании на примере, после того как с трубой 92 выполнено эвертирование в месте ее расположения в системе сточных труб или других труб, внутрь трубы 92 подается подогретая текучая среда и эта текучая среда обеспечивает плотное прижатие облицовки внутри сточной трубы или другой трубы, являясь источником тепла для осуществления отверждения смолы. Эта текучая среда подается через плоский рукав 94.

Предпочтительный способ применения устройства в соответствии с изобретением предназначен, чтобы создать давление, необходимое для эвертирования облицовочной трубы 92, но без использования статического напора определенной величины и заключается в следующем. Обратимся прежде всего к фиг. 2, на которой представлена труба 92, подлежащая эвертированию, которая подается вниз через камеры 14 и 52, а ее ведущий конец 92 пропущен внутри цилиндра 38 и там укреплен поясами 96, благодаря чему обеспечено закрытие нижнего конца камеры 52. При открытии клапана 20 текучая среда, например вода, из гидранта или другого источника подается через подводной патрубок 16 в камеру 14, при этом уровень текучей среды в камере 14 поднимается, а затем она начинает переливаться через верхнюю часть гибкой стенки 46 в камеру 52, заполняя последнюю, причем вытекание воды в нижней части камеры 52 предотвращается благодаря развернутой в обратном направлении трубе 92. Выходной патрубок 18 соединен с всасывающим патрубком гидронасоса, который в этот момент выключен, в связи с чем вода не может вытекать через выходной патрубок 18. Текучая среда из гидранта продолжает поступать, пока уровень воды в камере 14 не достигнет заданной высоты, как обозначено линией а на фиг. 3, причем в этом время клапан 20 закрывается.

Затем текучая среда, например воздух, под давлением подается через подсоединение 62, клапан 60, регулирующий давление, и входной патрубок 56 в камеру 54. Благодаря этому гибкая эластичная стенка 46 герметично обжимает соответствующий участок трубы 92, разобщая таким образом камеры 14 и 52. Давление, выдерживаемое в камере 54, создается, как правило, пневматически и выбирается таким по величине, чтобы обеспечивалось эффективное уплотнение верхней части камеры 52 и в то же самое время скольжение трубы 92.

Затем текучая среда, предпочтительно вода, подается в камеру 52 от внешнего насоса, входной патрубок которого связан с подсоединением 73. Насос подает текучую среду к соединительному патрубку 72, а клапан 70 установлен в такое положение, что указанная текучая среда проходит через выход 74 клапан 78, подсоединение 76, рукав 80 и подсоединение 86 в запертую герметично камеру 52. Текучая среда подается под давлением, необходимым для эвертирования трубы 92. Например, для эвертирования трубы 92 с внутренним диаметром приблизительно в 20 см необходимо давление воды приблизительно 55,12 кПа. Создавая давление в камере 54 несколько большее, допустим на 7 кПа, чем давление в камере 52, выдерживается и давление 55,12 кПа в камере 52, вследствие этого давления труба 92 постоянно эвертируется и выдвигается из устройства, при этом ведомая часть трубы 92 скользит через специальный сфинктерный клапан, образованный стенкой 46. Давление стенки 46 на трубу 92, скользящую в клапане, создает силу торможения эвертируемой трубы. Поскольку процесс эвертирования приводится от внешнего насоса, благодаря регулировочному клапану 78 может быть обеспечено изменение давления эвертирования. Давление эвертирования может, кроме того, регулироваться за счет изменения давления в камере 54 благодаря регулятору 60 давления. Поскольку насос, который подает воду под давлением в камеру 52, принимает воду из камеры 14 через выходной патрубок 18 в про- цессе эвертирования, подача воды в камеру 14 поддерживается практически постоянной за счет регулирования притока воды из гидранта через регулировочный клапан 20. Ввиду относительно высокого давления воды в камере 52 некоторое ее количество может протекать между стенкой 46 и трубой 92, но эта утечка будет восполняться водой из камеры 14.

Когда процесс эвертирования дойдет до этапа, при котором ведомый конец 92b трубы 92 может находиться вблизи верха камеры 14, ведущий конец 94а плоского рукава 94 подсоединяется к линии 98, а ведомый конец 94b плоского рукава 94 подсоединяется к ниппелю 68а. Эвертирование затем продолжается с рукавом 94, скользящим через специальный клапан, образованный стенкой 46, до момента полного окончания эвертирования. На последнем этапе эвертирования, после того как ведомый конец 92b трубы 92 пройдет через стенку 46 в камеру 52, давление текучей среды в камере 54 заставит стенку 46 герметично прилегать к плоскому рукаву 94 и таким образом эффективно обеспечит перекрытие камеры 52, но в то же время позволит плоскому рукаву 94 скользить. Давление специального клапана может регулироваться регулятором давления 60, чтобы обеспечить компенсацию физической разницы в размерах трубы 92 и рукава 94, если она имеет место, для обеспечения постоянства давления текучей среды, создаваемого в камере 54. Когда процесс эвертирования закончится, облицовочная труба 92 будет находиться внутри сточной или другой трубы, прижатой к внутренней поверхности этой трубы давлением воды эвертирования.

После того как эвертирование закончится, внешний насос подаст подогретую текучую среду (воду), при этом клапан 70 устанавливается в такое положение, что поток нагретой воды направляется через ниппель 68а в плоский рукав 94, при этом нагретая вода вытекает из ведущего конца 94а плоского рукава 94 и направляется обратно по трубе 92 в камеру 52, а затем из камеры 52 между рукавом 94 и гибкой стенкой 46 в камеру 14, а из камеры 14 через выходной патрубок 18 обратно к насосу. Давление специального (сфинктерного) клапана может регулироваться, чтобы согласовать расход нагретой текучей среды через специальный клапан, если такая регулировка необходима. Эта операция продолжается в течение определенного периода времени, необходимого чтобы смола в трубе 92 затвердела. Давление в камере 54 может также регулироваться, чтобы обеспечить оптимальное функционирование в этот период времени, благодаря выполнению регулировки регулировочного клапана 60.

Следует заметить, что поскольку давление в камере 54 может изменяться независимо от давления эвертирования, создаваемого в камере 52, удается обеспечить не только оптимальное уплотнение верхней части камеры 52, но и регулирование давление стенки 46 на трубу 92 или рукав 94, если особенно иметь в виду различие в размерах и характеристиках трубы 92 и рукава 94, а также работу клапана в качестве тормозного, запускающего и останавливающего устройства при эвертировании в зависимости от изменения давления воды. Давление эвертирования, созданное во второй камере 52, может регулироваться независимо от давления герметизации, создаваемого в камере 54. Предпочтительное использование воздуха для создания давления в третьей камере 54, в то время как в качестве давления эвертирования в камере 52 используется предпочтительно давление воды, открывает большие возможности регулирования воздействия стенки 46 на трубу 92 и/или рукав 94 по мере того, как последние скользят мимо стенки 46. Выпускной регулировочной клапан 58 является особенно полезным как мера предосторожности при переходных режимах во время эвертирования, поскольку, включив в работу клапан 58, можно немедленно сбросить давление в третьей камере 54, а затем быстро восстановить его, чтобы обеспечить проталкивание вперед трубы 92, что может оказаться полезным во многих случаях, например таких, когда труба в процессе эвертирования замедляет свое движение или останавливается.

На фиг. 6 представлен другой пример осуществления изобретения, при котором трехходовой клапан 70 ранее описанного примера осуществления изобретения заменен на двухходовой клапан 70а, а входной элемент 72 располагается между клапаном 70а и клапаном открытия 78. Процесс начинается медленным открытием клапана 70а и медленным закрытием клапана 78. Во время отверждения клапан 70а открыт, а клапан 78 закрыт.

Наиболее характерное устройство в соответствии с изобретением, имеет высоту всего около 1,8 м и в то же время с его помощью удается обеспечить давление текучей среды для осуществления эвертирования, в то время как в прошлом для создания такого же давления требовалась конструкция высотой около 7 м. Поэтому следует признать, что предлагаемая конструкция имеет физические преимущества по сравнению с ранее используемыми конструкциями, в которых требовалось создание 7-метрового водяного столба, и данная конструкция обеспечивает возможность использования оборудования в помещении, где имеются физические препятствия и где устройства для эвертирования существующих типов не могут быть использованы.

Использование эластичной стенки, охватывающей полностью трубу и/или рукав и работающей таким образом как специальный клапан, давление которого на трубу или рукав вполне управляемо и регулируемо, причем предпочтительно независимо от давления, создаваемого для осуществления эвертирования, является важным фактором, обеспечивающим практичность изобретения и гибкость его использования.

В то время как конкретно был раскрыт отдельный пример осуществления изобретения, очевидно, что могут иметь место многочисленные варианты и все они отвечают существу изобретения, определяемому прилагаемой формулой.

Реферат

Использование: размешение облицовки внутри трубопроводов, в частности в сточных трубах. Сущность изобретения: в устройстве для эвертирования труб корпус снабжен гибкой эластичной стенкой, образующей дополнительную третью камеру с одной стороны, а с другой стороны - канал для прохода эвертируемой трубы. Устройство снабжено средством для подачи текучей среды под избыточным давлением в третью камеру для прижатия гибкой эластичной стенки к эвертируемой трубе с тем, чтобы четко отделить первую и вторую камеры и обеспечить повышение давления текучей среды во второй камере за счет подачи в нее текучей среды, в результате чего обеспечивается эвертирование трубы из устройства и она перемещается по каналу для прохода эвертированной трубы, образованному гибкой стенкой. Способ использования устройства включает подачу эвертируемой трубы через первую камеру с проходом ее через канал во вторую камеру и подсоединением ведущего конца трубы к выходному отверстию, подачи текучей среды под избыточным давлением в третью камеру с тем, чтобы прижать гибкую стенку к трубе и тем самым четко разделить первую и вторую камеры. Подачу текучей среды под избыточным давлением во вторую камеру при сохранении текучей среды в третьей камере под избыточным давлением, при этом текучая среда во второй камере воздействует на трубу при ее эвертировании из устройства. 2 с. и 12 з. п. ф-лы, 6 ил.

Формула