Кессоны для ремонта подводных трубопроводов

кессон для ремонта подводных трубопроводов

Кессон для ремонта подводных трубопроводов относится к строительству и ремонту линейной части трубопроводов, преимущественно находящихся под водой. Задачей предлагаемого технического решения является повышение прочности кессона и снижение трудоемкости при монтаже и демонтаже кессона на трубопровод. Поставленная задача решается за счет того, что кессон для ремонта подводных трубопроводов включает камеру с ребрами жесткости, состоящую из двух разъемных частей, верхней и нижней, шахту, сменные кольца, сменные разъемные хомуты, при этом ребра жесткости расположены внутри камеры; сменные кольца выполнены из обечаек, соединенных между собой кольцевыми ребрами; уплотнительная прокладка между трубопроводом и сменными кольцами с обжимными сальниковыми втулками выполнена из листовой мягкой резины; на нижней части камеры установлены разъемные хомуты с возможностью радиального смещения их относительно сменных колец; на верхней и нижней частях камеры по периметру разъема установлены фланцы с откидными болтами и гайками, что уплотнительные прокладки во фланцевых соединениях верхней и нижней частей камеры, секций шахты между собой и с комингсом верхней части камеры выполнены из листовой вакуумной резины повышенной износостойкости и утоплены в один из фланцев. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

Формула изобретения

1. Кессон для ремонта подводных трубопроводов, включающий камеру с ребрами жесткости, состоящую из двух разъемных частей, верхней и нижней, шахту, сменные кольца, сменные разъемные хомуты, отличающийся тем, что ребра жесткости расположены внутри камеры; сменные кольца выполнены из обечаек, соединенных между собой кольцевыми ребрами; уплотнительная прокладка между трубопроводом и сменными кольцами с обжимными сальниковыми втулками выполнена из листовой мягкой резины; на нижней части камеры установлены разъемные хомуты с возможностью радиального смещения их относительно сменных колец.

2. Кессон для ремонта подводных трубопроводов по п.1, отличающийся тем, что на верхней и нижней частях камеры по периметру разъема установлены фланцы с откидными болтами и гайками.

3. Кессон для ремонта подводных трубопроводов по п.1, отличающийся тем, что уплотнительные прокладки во фланцевых соединениях верхней и нижней частей камеры, секций шахты между собой и с комингсом верхней части камеры выполнены из листовой вакуумной резины повышенной износостойкости и утоплены в один из фланцев.

Описание изобретения к патенту

Кессон для ремонта подводных трубопроводов относится к строительству и ремонту линейной части трубопроводов, преимущественно находящихся под водой.

Известны камеры для подводных работ, включающие корпус и приспособление для установки на трубопроводе (1).

Однако эти камеры имеют ограниченную возможность применения, так как для определенного диаметра трубы необходима камера определенной конструкции.

Наиболее близким по технической сути является кессон для ремонта подводных трубопроводов, включающий рабочую камеру из двух разъемных частей, верхней и нижней, шахту для входа рабочего с поверхности воды в камеру и сменные кольца для герметизации камеры и трубопровода (2).

Разъемные части камеры снабжены продольными и поперечными ребрами жесткости, расположенными снаружи камеры, уплотнение соединений верхней и нижней частей камеры выполнено из листовой пористой резины, а для уплотнения трубопровода и сменных колец используется сальниковая набивка, укладываемая под водой водолазом.

Данная конструкция кессона не удовлетворяет условиям прочности, а также трудоемка при монтаже и демонтаже кессона на трубопроводе, поскольку очень сложно подвести нижнюю часть камеры под трубопровод, сцентрировать, закрепить ее на трубопроводе и герметизировать сальниковой набивкой.

Кроме того, расположение ребер жесткости снаружи камеры неэффективно, так как в рабочем положении камеры под водой создается гидростатическое давление воды, воспринимаемое обшивкой камеры, как действие «на разрыв» сварных швов между ребрами и обшивкой, что приводит к необходимости увеличения количества ребер и усиления сварных швов.

Применение в этом кессоне в качестве уплотнения листовой пористой резины не исключает повреждения ее при манипуляциях с кессоном. Это требует частой замены уплотнения и приводит к увеличению трудоемкости при работе с кессоном.

Монтаж и демонтаж этого кессона требует длительного нахождения водолазов под водой и ведет к увеличению стоимости работ с кессоном.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение прочности кессона и снижение трудоемкости при монтаже и демонтаже кессона на трубопровод.

Поставленная задача решается за счет того, что кессон для ремонта подводных трубопроводов включает камеру с ребрами жесткости, состоящую из двух разъемных частей, верхней и нижней, шахту, сменные кольца, сменные разъемные хомуты, при этом ребра жесткости расположены внутри камеры; сменные кольца выполнены из обечаек, соединенных между собой кольцевыми ребрами; уплотнительная прокладка между трубопроводом и сменными кольцами с обжимными сальниковыми втулками выполнена из листовой мягкой резины; на нижней части камеры установлены разъемные хомуты с возможностью радиального смещения их относительно сменных колец; на верхней и нижней частях камеры по периметру разъема установлены фланцы с откидными болтами и гайками, что уплотнительные прокладки во фланцевых соединениях верхней и нижней частей камеры, секций шахты между собой и с комингсом верхней части камеры выполнены из листовой вакуумной резины повышенной износостойкости и утоплены в один из фланцев.

Расположение в заявляемом кессоне ребер жесткости внутри камеры позволяет повысить прочность камеры, так как в рабочем положении камеры под водой гидростатическое давление воды, воздействующее на обшивку камеры, воспринимается ребрами жесткости работой «на сжатие». Это позволяет, в свою очередь, работать на глубине до 22 метров без увеличения металлоемкости конструкции.

Применение в кессоне откидных болтов значительно облегчает работу водолазов под водой и сокращает время монтажа и демонтажа кессона.

Применение в кессоне прокладок из вакуумной резины повышенной износостойкости, утопленных в один из фланцев, не требует замены их в течение всего срока эксплуатации кессона.

Применение для уплотнения между трубопроводом и сменными кольцами с обжимными сальниковыми втулками прокладки из мягкой резины не требует уплотнения зазора между трубопроводом и сменными кольцами водолазом под водой сальниковой набивкой.

Применение в кессоне разъемных хомутов значительно облегчает монтаж и демонтаж камеры на трубопровод, поскольку хомуты позволяют сцентрировать камеру относительно трубопровода и закрепить ее на трубопроводе.

Кроме того, возможность радиального смещения хомутов относительно сменных колец позволяет регулировать равномерность зазора между трубопроводом и сменными кольцами с целью равномерного обжатия уплотнительной прокладки для обеспечения герметичности.

Совокупность признаков нова и приводит к повышению прочности кессона, снижению трудоемкости при монтаже и демонтаже кессона на трубопровод.

Заявляемое техническое решение было подтверждено успешной практической работой заявленного кессона по ремонту подводного нефтепровода ОАО «Сибнефтепровод» в феврале-марте 2005 г. на протоке Большая Юганская (диаметр трубопровода 1220 мм на глубине 8 м), на реке Обь (диаметр трубопровода 1020 мм на глубине 22 м), на реке Ватинский Еган (диаметр трубопровода 1020 мм на глубине 6 м). Время монтажа и демонтажа заявляемого кессона снизились в 3-5 раз по сравнению с аналогами.

— На фиг.1 изображен кессон, общий вид.

— На фиг.2 вид слева фиг.1.

— На фиг.3 показан разрез А-А фиг.1.

— На фиг.4 показан разрез Б-Б фиг.1.

— На фиг.5 показан разрез Б-Б фиг.1 верхней части камеры.

— На фиг.6 показан разрез Б-Б фиг.1 нижней части камеры.

— На фиг.7 показан разрез В-В фиг.2.

— На фиг.8 показана схема работы с кессоном.

На фиг.1-7 показаны кессон для ремонта подводных трубопроводов 1, рабочая камера 2, верхняя камера 3, нижняя камера 4, сборно-разборная шахта 5, комингс 6, продольные 7 и поперечные 8 ребра, фланцы 9 и 10, откидные болты 11, гайки 12, прокладки 13 из листовой вакуумной резины повышенной износостойкости, сменные кольца 14, фланцы 15, 16, обечайки 17 и 18, кольцевые ребра 19, прокладка 20, обжимные сальниковые втулки 21 и 22, хомуты 23 и 24, гайки 25.

На фиг.8 показаны плавающая ремонтная площадка 26, кран 27, балластировочные пригрузы 28.

Кессон для ремонта подводных трубопроводов 1 содержит рабочую камеру 2, состоящую из двух разъемных частей — верхней камеры 3, нижней камеры 4, сборно-разборную шахту 5.

Верхняя камера 3 имеет комингс 6 для соединения с шахтой 5. Верхняя 3 и нижняя 4 камеры снабжены продольными 7 и поперечными 8 ребрами, расположены внутри камер, а также фланцами 9 и 10, установленными по периметру разъема камер 3, 4 с откидными болтами 11 и гайками 12.

Верхняя 3 и нижняя 4 камеры, а также секции шахты 5 соединены между собой и комингсом 6 верхней камеры 3 откидными болтами 11 и гайками 12.

Для уплотнения в указанных соединениях используются прокладки 13 из листовой вакуумной резины повышенной износостойкости и утоплены во фланцы 10.

На торцевых стенках камеры 2 установлены сменные кольца 14 с обжимными сальниковыми втулками 21, 22, которые соединены с камерой 2 фланцами 15 и 16. Сменные кольца 14 выполнены из обечаек 17 и 18, соединены между собой кольцевыми ребрами 19.

Уплотнение между ремонтируемой трубой 1 и сменными кольцами 14 осуществляется прокладкой 20, выполненной из мягкой листовой резины.

На нижней части камеры 4 установлены разъемные хомуты 23 и 24, которые соединены между собой откидными болтами и гайками (не показаны).

Хомуты 23 и 24 имеют возможность радиального смещения относительно оси камеры 2 с помощью гаек 25.

Работа с кессоном осуществляется в следующей последовательности. С помощью гидромонитора (не показан) размывают котлован под дефектным участком трубопровода 1. С плавающей ремонтной площадки 26 краном 27 на трубопровод 1 опускают нижнюю часть камеры 4, перевернутую относительно рабочего положения на 180 градусов с отстыкованными хомутами 24. Нижняя часть камеры 4 с хомутами 23 ложится на ремонтируемый трубопровод 1. После этого водолаз пристыковывает к хомутам 23 хомуты 24. С помощью крана 27 нижнюю часть камеры 4 проворачивают на хомутах 23 и 24 относительно трубопровода 1 на 180 градусов в рабочее, нижнее положение.

Краном 27 опускают верхнюю часть 3 на нижнюю часть камеры 4, водолаз состыковывает их болтами 11 и гайками 12 между собой и краном 27 опускают шахту 5 на комингс 6 верхней части камеры 3. Водолаз состыковывает шахту 5 комингсом 6 болтами 11 и гайками 12.

После этого производят балластировку камеры 2 с помощью балластировочных пригрузов 28. После балластировки камеры 2 производят откачку воды из камеры 2 и ремонтные работы на трубопроводе 1. После выполнения ремонтных работ на трубопроводе 1 производят демонтаж камеры 2 в обратной последовательности.

1. Левин С.Н. Подводные трубопроводы, Москва, Недра, 1970, с.266-271.

Источник

кессон для ремонта подводных трубопроводов

Изобретение относится к строительству и ремонту линейной части трубопроводов, преимущественно находящихся под водой. Кессон для ремонта подводных трубопроводов включает камеру, состоящую из двух разъемных частей, верхней и нижней, шахту для входа водолаза с поверхности воды в камеру и сменные кольца для установки кессона на трубопровод. Новым является то, что разъемные части камеры снабжены продольными и поперечными ребрами жесткости, расположенными снаружи камеры, а сменные кольца соединены с камерой болтовым соединением и выполнены из накладного стального листа и полуобечайки, причем для уплотнения трубопровода и сменных колец использована листовая резина, при этом сменные кольца для придания жесткости подкреплены пластинами, а для соединения камеры с шахтой на верхней части камеры установлен комингс с фланцем, а на верхней и нижней частях камеры установлены грузоподъемные рымы, причем для балластировки камеры в нижней ее части выполнены гнезда для установки балок для укладывания на них балласта, а для облегчения труда водолаза при затяжке болтов на нижней части камеры выполнены откидные площадки. Технический результат изобретения состоит в повышении прочности кессона и снижении трудоемкости при его установке на трубопровод. 8 ил.

Формула изобретения

Кессон для ремонта подводных трубопроводов, включающий камеру, состоящую из двух разъемных частей, верхней и нижней, шахту для входа водолаза с поверхности воды в камеру и сменные кольца для установки кессона на трубопровод, отличающийся тем, что разъемные части камеры снабжены продольными и поперечными ребрами жесткости, расположенными снаружи камеры, а сменные кольца соединены с камерой болтовым соединением и выполнены из накладного стального листа и полуобечайки, причем для уплотнения трубопровода и сменных колец использована листовая резина, при этом сменные кольца для придания жесткости подкреплены пластинами, для соединения камеры с шахтой на верхней части камеры установлен комингс с фланцем, а на верхней и нижней частях камеры установлены грузоподъемные рымы, причем для балластировки камеры в нижней ее части выполнены гнезда для установки балок для укладывания на них балласта, а для облегчения труда водолаза при затяжке болтов на нижней части камеры выполнены откидные площадки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству и ремонту линейной части трубопроводов, преимущественно находящихся под водой.

Известны камеры для подводных работ, включающие корпус и приспособление для установки на трубопроводе [1].

Однако эти камеры имеют ограниченную возможность применения, так как для определенного диаметра трубы необходима камера определенной конструкции.

Известен также кессон, включающий рабочую камеру из двух частей, шахту для входа рабочего с поверхности воды в камеру и сменные кольца для установки кессона на трубопроводе [2].

Однако данная конструкция кессона, взятая нами в качестве прототипа не удовлетворяет условиям прочности, а также трудоемка при установке кессона на трубопровод.

Задачей изобретения является повышение прочности кессона и снижение трудоемкости при его установке на трубопровод.

Поставленная задача в кессоне для ремонта подводных трубопроводов, включающем камеру, состоящую из двух разъемных частей верхней и нижней, шахту для входа водолаза с поверхности воды в камеру и сменные кольца для установки кессона на трубопровод, решается тем, что разъемные части камеры снабжены продольными и поперечными ребрами жесткости, расположенными снаружи камеры, а сменные кольца соединены с камерой болтовым соединением и выполнены из накладного листа и полуобечайки, причем для уплотнения трубопровода и сменных колец использована листовая резина, при этом сменные кольца для придания жесткости подкреплены пластинами, а для соединения камеры с шахтой на верхней части камеры установлен комингс с фланцем, а на верхней и нижней частях камеры установлены грузоподъемные рымы, причем для балластировки камеры в нижней ее части выполнены гнезда для установки балок для укладывания на них балласта, а для облегчения труда водолаза при затяжке болтов на нижней части камеры выполнены откидные площадки.

Существенными отличительными признаками заявленного изобретения являются следующие:
— разъемные части камеры снабжены продольными и поперечными ребрами жесткости, расположенными снаружи камеры;
— сменные кольца соединены с камерой болтовым соединением и выполнены из накладных стальных листов и полуобечайки;
— для уплотнения трубопровода и сменных колец использована листовая резина, при этом сменные кольца для придания жесткости подкреплены пластинами;
— для соединения камеры с шахтой на верхней части камеры установлен комингс с фланцем, а на верхней и нижней частях камеры установлены грузоподъемные рымы;
— для балластировки камеры в нижней ее части выполнены гнезда для установки балок для укладывания на них балласта;
— на нижней части камеры выполнены откидные площадки.

Вышеприведенные существенные отличительные признаки были не известны из патентной и научно-технической информации и в связи с этим считаем их «Новыми», что соответствует критерию «Новизна» изобретения.

Заявленные существенные отличительные признаки являются не очевидным для среднего специалиста в данной области техники, что соответствует критерию «Изобретательский уровень».

Заявленное техническое решение успешно прошло испытания при ремонте подводного перехода нефтепровода Ухта-Ярославль через реку Волга в августе 2001 г. , где была установлена ремонтная муфта на дефектный трубопровод 820 мм на глубине 7 м, а также при ремонте других подводных дефектов трубопровода в других местах, что позволяет сделать вывод, что заявленное техническое решение соответствует критерию «Промышленная применимость».

Заявленное техническое решение представлено на фиг. 1 общий вид, на фиг. 2 показан разрез по А-А на фиг. 1, на фиг. 3 показан вид сверху фиг. 1, на фиг. 4 показан вид сбоку на фиг. 1, на фиг. 5 показано сечение II на фиг. 1 и на фиг. 6 — узел 1. Работа по ремонту трубопровода с помощью заявленного кессона приведена на фиг. 7. На фиг. 8 показана схема размещения технологического оборудования.

Кессон для ремонта подводных трубопроводов выполнен в виде камеры, состоящей из двух разъемных частей, — верхней части 1 и нижней части 2, соединенных между собой связью 3 при помощи болтового соединения 4.

В качестве уплотнения соединения связи 3 используется пористая резина 5.

Для обеспечения необходимой жесткости разъемные части камеры подкреплены продольными 6 и поперечными 7 ребрами жесткости, выполненными снаружи камеры, а связь 3 подкреплена косынками 8. На торцевых стенках камеры установлены сменные кольца, состоящие из накладного листа 9 и полуобечайки 10, соединенные с камерой болтовым соединением (не показано). В качестве уплотнения сменных колец использована листовая резина (не показано). Для обеспечения необходимой жесткости сменные кольца подкреплены пластинами 11. Для соединения камеры с шахтой на верхней ее части предусмотрен комингс 12 с фланцем 13, а для установки камеры на дефектный участок трубопровода на верхней 1 и нижней 2 частях камеры предусмотрены грузоподъемные рымы 14. При спуске камеры, с целью погашения подъемной силы и снятия нагрузки на трубопровод для возможности балластировки камеры, предусмотрены в нижней части 2 камеры гнезда 15, в которые вставляются балки 16 (см. фиг. 7), на которые укладывают балласт. В качестве балласта можно использовать грунт, который был поднят при разработке котлована для установки камеры для подводного ремонта трубопроводов, а для облегчения труда водолаза при затяжке болтового соединения на нижней части 2 камеры предусмотрены откидные площадки 17.

Работа кессона по ремонту подводных трубопроводов осуществляется в следующей последовательности: краном 18, фиг. 7, установленном на понтоне 19, производят разработку котлована 20 с целью обнаружения дефектного участка подводного трубопровода 10 и установки на него камеры. Понтон 19 устанавливают рядом с дефектным участком подводного трубопровода 21 при помощи лебедок 22 фиг. 7 и 8 четырьмя якорями 23, обеспечивающими его неподвижность. Нижнюю часть камеры 2 устанавливают на дефектный участок подводного трубопровода 21 краном 18 и подтягивают к нему цепным натяжителем (не показано). Верхнюю часть 1 камеры устанавливают на дефектный участок подводного трубопровода краном 18 и с помощью направляющих (не показано) центрируют с нижней частью 2, связь 3 стягивают при помощи болтового соединения 4.

Под нижнюю часть 2 камеры при необходимости намывают грунт гидромониторной установкой 24, а в гнезда 15 на нижней части 2 камеры вставляют балки 16, на которые краном 19 укладывают балласт 25. Шахта 26, собранная предварительно на понтоне 19, подается краном 18 и соединяется с камерой болтовым соединением 4 по фланцам 13.

Зазор между ремонтируемым трубопроводом и сменными кольцами камеры уплотняются водолазом 27 сальниковой набивкой (не показано), после чего в шахту 26 опускают погружные насосы 28, с помощью которых производят осушение камеры для подводного ремонта трубопровода 21.

При эксплуатации кессона для ремонта подводного трубопровода используют системы жизнеобеспечения: вентиляция — приточно-вытяжная через шланги (не показано), с помощью вентиляторов 29 марки В-Ц14-46-25. Кроме того, используют электроосвещение напряжением 12 В от источника питания дизельной электростанции 30. Используют также аварийный комплект 31 — автономные дыхательные аппараты и автономные источники света и связь — телефон 32 с двухсторонней связью.

После устранения дефекта подводного трубопровода производят демонтаж камеры в обратном порядке.

Заявленное изобретение в сравнении с прототипом позволяет повысить прочность камеры и снизить трудности при ее установке на трубопровод.

Источники информации
1. Левин С.Н., Подводные трубопроводы, Москва, «Недра», 1970, с.266-271.

2. Патент США 3407612, МПК 7 E 02 D 23/00 (прототип).

Источник