Шаровая заглушка

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК Шф Г 16 Ь 1/Оо Р И:К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Марочная клушка(71) Грозненский ордена Трудового Красного Знамени нефтяной институт им, акад. М.Д.Миллионщикова (72) А.И.Султанович, Э,М.Хачукаев, А.М.Дроздов и А.К,Поломошнов (53) 621.643,002(088.8)(56) Правила безопасности в нефтегазодобывающей промышленности. М,:Недра, 1974, с. 158, п.9.2.27.Типовая инструкция на производство огневых работ на действующих магистральных газопроводах, газо- сборных сетях газовых промыслов и станций подземного хранения газа, транспортирующих природный и попутный газы. М.: ВНИИЭгазпром, 1971, с. 8-9.(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 щру дро 3 одияь 8012 859 А вышения безопасности сварочных работ на действующих газопроводахпутем предотвращения возникновенияразрядов статического электричествас поверхности шаровой заглушки и вблизлежащем газовоздушном пространстве, а также повышения качествасварочных работ за счет предотвращения возникновения дефектов в сварочных швах, возникающих при взрывах газовоздушной смеси, эластичнаягерметичная камера снабжена равномерно размещенными на ее наружнойповерхности и закрепленными на нейс помощью эластичных накладок металлическими дисками, каждый диск снабжен металлической струной, выходящейнаружу из-под эластичной накладки,шланг в месте его крепления к камере снабжен металлическим кольцом с проводником для отвода электрических разрядов статическогоэлектричества причем все металлические диски снабжены гибкими проводниками, электрически соединяющими между собой диски, струныи металлическое кольцо шланга. бопро 1 ода, где необходимос 5 прочные работы1 1Изобретение относитсяк техническимсредствам для проведения сварочных работ намагистральных газопроводах иможет быть применено при врезкекатушек, отводов,и запорной арматуры.Цельюизобретения является повышение безопасности сварочных работна действующих газовых магистраляхпутем предотвращения воспламенениягазовоздушной смеси за счет устране.ния опасных проявлений статическогоэлектричества, образующегося наповерхности шаровой заглушки,На фиг. 1 показана схема установки заглушек на .действующем трубо"проводе при проведении сварочныхработ 1 на фиг. 2, 3 и 4 показанысоответственно предлагаемая шароваязаглушка, фрагмент ее поверхности исхема установки ее в трубопроводе.Предлагаемая шаровая заглушка(фиг. 2 и 3) состоит из резиновойкамеры 1, на поверхности которойс помощью эластичных заплаток 2прикреплены в шахматном порядкеметаллические диски 3 с привареннойок каждому из них под углом в 60относительно плоскости диска металлической струной 4, Свободные концыэтих струн направлены в сторону,противоположную основанию шланга 5,соединенного с резиновой камерой 1и служащего для наполнения ее воздухом.Такое конструктивное решение обеспечивает поддержание оптимальногоугла расхождения металлических струн4 относительно поверхности заглушки втечение всего процесса стравливанияиз нее воздуха,Все металлические диски 3 имеютмежду собой электрическую связьпосредством гибких металлическихпроводников 6, выполненных в видепружины, для обеспечения неразрывнойсвязи при любом состоянии шаровойзаглушки.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 3кольцо 8 соединяется также посредством гибкого металлическогоканатика 9 со стенкой трубопровода 7.Количество металлических струн"усов", приходящихся на единицуплощади рабочей поверхности заглушки (шар накачен), выбрано исходя из,закона плотности распределения по тенциалов с целью дробления разрядов утечки и обеспечения единичнойих энергии намного ниже минимальной энергии воспламенения горючейгазовоздушной смеси природного газа 15 с воздухом с учетом влияния приэтом и механической энергии электростатической системы шаровая заглушка - газовоздушное облакотрубопровод в динамическом режи ме.Специальными мерами создаетсяутечка электростатических зарядов,предотвращающая накопление энергии заряда вьппе уровня 0,4 А,1 т 11 25 Энергия электростатических разрядов определяется по формулеЖф30 где А - энергия искры, Дж; заряд, К;. Б - напряжение, В; С - емкость, Ф. При динамическом режиме реализации энергии заряженной системы энергия определяется по формуле С 2 Б"н2 С40где Сц - начальная (максимальная)емкость, Ф,С . - конечная (минимальная)емкость, Ф,45Отсюда легко определить необходимое число "усов" для данных типоразмеров шаровых заглушек и трубопровода50Н )- число "усов".ф ъЬНапример, экспериментально установлено, что на датчике, присоединен ном к резиновой поверхности заглуш-, ки и имеющем поверхностьБ20 см наблюдаются потенциалы до 1000 В.Си С соответственно принимают значения, 72 пф и 24 пф.Тогда энергия, генерируемая единицей поверхности шаровой заглушки5 АИ = - , определяется как 3 Сф Бсм". 10 поверхность шаровой заглуштановленной внутри трубопроаметром .= 70 см, составля- о Вся кн, ус вода ди ет окол 15 Б- ЧгсР =, 2,05 10" см 4 Тогда, энергия генерируемая на всей поверхности шаровой заглушки, достигает значений 20 А = У Б = 11,07 10 ц Дж. Минимальная энергия воспламенения . для транспортируемого природного газа в смеси с воздухом имеет значения не ниже 0,2 мДж. Тогда иэ условий электростатической искро" безопасности, определяющихся выражением А С 0,4 А . , вытекает, чтоз фнаблюдаемые значения А превышают допустимые в 25 30 А0 4 А = 14 раз. ф 1 тцЬ 35 40 В нашем случае й ) 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 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 работ55 в объем трубопровода между шарами поступает воздух. Когда стравливают воздух из заглушки 1 для ее извлечения транспортируемый газ, перетекая в ремонтнук 1 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 простран" ственную решетку (своеобразный экран между шаром и облаком), которая компенсирует действия динамических факторов при стравливании воздуха из заглушки, предотвращая тем самым превращение потенциально 6 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 зЭ- глушек.Применение предлагаемой шаровой заглушки дает положительный эффект в повышении 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. Составитель К.БыковецТехред В,Кадар Корректор Е.Ро Редактор А.Ворови каз 1310 4 Ужгород, ул. Проектная, 4 атент" филиал ВНИИП по 113035, Тираж 880Государственного коми елам изобретений и отк осква, Ж, Раушская Подписноеета СССРытийаб., д. 4/5