Конструкция стыка труб с наружным бетонным покрытием

Предлагаемое техническое решение относится к области строительства и ремонта трубопроводов, и предназначено для сохранения проектного положения трубопровода при укладке последнего через водные преграды (реки, ручьи, озера, болота III типа и т.д.) и в процессе эксплуатации.
Известно сборное устройство для защиты стыка трубопровода, которое применяется при строительстве, ремонте и реконструкции трубопроводов из обетонированных труб с наружным утяжеляющим бетонным покрытием, прокладываемых через болота, водные преграды (включая морские участки), в условиях обводненной и заболоченной местности.
Производится сборное устройство для защиты стыка трубопровода в виде кольца, которое состоит из двух охватывающих трубу железобетонных сегментов, соединяемых при монтаже между собой при помощи шпилек и гаек.
На наружной поверхности железобетонных сегментов располагаются технологические и монтажные петли для погрузочно-разгрузочных и монтажных работ. На боковых поверхностях железобетонных сегментов располагаются специальные выемки, в которых находятся площадки со сквозными отверстиями для установки крепежных изделий при их монтаже на трубопровод.
Так, например, устройство для балластировки стыка трубопровода, описанное в патенте на полезную модель №62443, приор. 08.11.2006, опубл. 10.04.2007 г., состоит из двух бетонных полуколец, имеющих продольные стальные торцы, образующие бетонное кольцо после установки и закрепления их над стыком проводящих труб. Каждое кольцо имеет арматуру, выполненную в виде стального сетчатого полукольца, приваренного к продольным стальным торцам из сортового проката. На наружную поверхность полуколец наклеена лента из термопластичного материала.
К недостаткам данного устройства для балластировки стыка трубопровода следует отнести значительный вес полуколец. Так, например, при диаметре подводящих труб 1000 мм, вес двух полуколец будет составлять около 400 кг. Это сильно затрудняет операцию монтажа полуколец и логистику, определяемую необходимостью транспортировки на несколько сот километров массивных и громоздких утяжелителей до места их монтажа.
Устройство для защиты стыка обетонированных трубопроводов, описанное в патенте РФ на изобретение № 2670643, приор. 15.12.2017, опубл. 24.10.2018, включает концы проводящих труб с защитным покрытием, соединенные сварным швом и закрепленные на них, парные полукольца. Парные полукольца соединены между собой крепежом через проушины с одного торца и шарниром с противоположного. Парные полукольца разделены на модули парных полуколец, в которых полукольца соединены между собой крепежом через проушины с одного торца и съемным шарниром и крепежом, размещенными в проушинах имеющими форму паза с противоположного торца. Модуль парных полуколец, размещенный над сварным швом, имеет ширину превышающую зону сварного шва и учитывает допуски на линейные размеры защитного покрытия проводящих труб.
К недостаткам предложенного решения следует отнести использование съемного шарнира, из-за того, что его монтаж на полукольцах требует большой точности. При значительной массе полуколец это достаточно трудоемкая операция.
Другое выполнение узла стыка, выбранное в качестве прототипа, известно из патента РФ на полезную модель №№113328, приор. 18.05.2011, опубл. 10.02.2012. Описанный в патенте узел стыка с балластным покрытием включает концы двух труб соединенные сварным швом и закрытые изоляционным материалом. На концах труб, вплотную к торцевым поверхностям балластного покрытия стыкуемых труб, установлены центрирующие пояса. Центрирующие пояса выполнены из центраторов, соединенных между собой ленточным элементом. Внешняя оболочка узла стыка закреплена на центрирующих поясах вплотную с внешними оболочками стыкуемых труб. Соединение внешней оболочки узла стыка с внешней оболочкой балластного покрытия трубы выполнено с помощью двух крепежные скоб, снабженных резиновыми прокладками. Крепежные скобы установлены поверх мест соединения внешней оболочки узла стыка с внешними оболочками балластного покрытия труб. Внешняя оболочка узла стыка выполнена разъемной, и разъем имеет вставку. Вставка и, по меньшей мере, один из краев разъема жестко соединены по всей длине узла стыка. Кольцевое пространство между поверхностью труб и внешней оболочкой узла стыка заполнено, по меньшей мере, одним слоем бетонного или изолирующего материала.
Недостатком предложенного стыка труб является большие временные затраты, требующиеся для его изготовления в полевых условиях, а именно большой промежуток времени требуется для затвердевания бетонного материала. Без его затвердевания невозможно продолжение работ по стыковке следующей трубы трубопровода, так как взаимный сдвиг торцевых поверхностей бетонного покрытия стыкуемых труб может привести к разрушению узел стыка труб с бетонным покрытием.
Предложенная в настоящей полезной модели конструкция направлена на решение задачи изготовления стыка труб с наружным бетонным покрытием с фиксированным взаимным положением торцевых поверхностей бетонного покрытия стыкуемых труб.
Техническим результатом, получаемым в результате использования предложенной конструкции, является снижение временных затрат на производство стыка труб с бетонным покрытием, и, как следствие, к снижению общих сроков на строительство трубопроводов.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что конструкция стыка труб с наружным бетонным покрытием состоит из двух проводящих труб, соединенных сваркой. Каждая труба имеет внешнее сплошное бетонное покрытие. При этом между торцами бетонного покрытия труб концентрично проводящим трубам установлены распорки. Объем между бетонными покрытиями закрыт кожухом. Пространство внутри кожуха заполнено отвердевающим материалом.
В частном случае между поверхностью проводящих труб и распорками расположен слой пенополиуретана.
В частном случае кожух выполнен съемным.
В качестве отвердевающего материала возможно применение компаунда.
В качестве отвердевающего материала возможно применение цементно-песчаной смеси.
В качестве отвердевающего материала возможно применение бетонной смеси.
Также в качестве отвердевающего материала возможно применение композитной смеси.
Распорки могут быть выполнены раздвижными.
Распорки могут быть выполнены в виде деревянных брусков.
Распорки могут быть выполнены в виде брусков из полимерного материала.
Распорки могут быть выполнены в виде брусков из бетона.
Установка распорок между торцами бетонного покрытия труб концентрично проводящим трубам позволяет гарантировать постоянство взаимного положения торцевых поверхностей бетонного покрытия стыкуемых труб. Например, позволяет гарантированно избежать смещение бетонного покрытия относительно проводящих труб при протаскивании плети трубопровода при неполном застывании отвердевающего материала, так как распорки принимают на себя усилия сдвига бетонного покрытия относительно проводящих труб.
Наличие кожуха позволяет наполнить пространство внутри кожуха необходимым отвердевающим материалом и гарантирует его затвердевание без внешнего воздействия.
Возможно выполнение кожуха съемным, например, для использования его при производстве следующего стыка труб с наружным бетонным покрытием строящегося трубопровода.
В случае необходимости исполнения трубопровода теплоизолированным возможно использование конструкции стыка труб со слоем пенополиуретана, расположенного между поверхностью проводящих труб и распорками.
В зависимости от внешних условий прокладки трубопровода, требований заказчика, в качестве отвердевающего материала могут быть использованы компаунд, цементно-песчаная смесь, бетонная смесь, композитная смесь. Возможно использование и других отвердевающих материалов.
Возможно использование распорок различных модификаций. Так, например, возможно использование распорок с резьбой, что позволяет наиболее точно расположить их между торцами наружного бетонного покрытия.
В зависимости от требований, заложенных при проектировании трубопровода, возможно использование брусков из различных материалов. Например, бруски могут быть выполнены из древесины, полимерного материала, бетона и других твердых материалов.
В последующем заявляемое техническое решение поясняется подробным описанием конкретных, но не ограничивающих настоящее решение, примерами его выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых
фиг.1 – показан продольный разрез варианта конструкции стыка с внешним покрытием из отвердевающего материала;
фиг.2 - показан поперечный разрез варианта конструкции стыка с внешним покрытием из отвердевающего материала;
фиг.3 - показан продольный разрез варианта конструкции стыка с установленными пенополиуретановыми скорлупами и внешним покрытием из отвердевающего материала;
фиг.4 - показан поперечный разрез варианта конструкции стыка с установленными пенополиуретановыми скорлупами и внешним покрытием из отвердевающего материала;
фиг.5 - показан продольный разрез варианта конструкции стыка с теплоизоляцией залитыми жидкими компонентами пенополиуретановой композиции и внешним покрытием из отвердевающего материала;
фиг.6 - показан поперечный разрез варианта конструкции стыка с теплоизоляцией залитыми жидкими компонентами пенополиуретановой композиции и внешним покрытием из отвердевающего материала;
фиг.7 - показан продольный разрез варианта конструкции стыка с теплоизоляцией залитыми жидкими компонентами пенополиуретановой композиции;
фиг.8 - показан поперечный разрез варианта конструкции стыка с теплоизоляцией залитыми жидкими компонентами пенополиуретановой композиции.
Конструкция стыка труб с наружным бетонным покрытием, представленная на фиг.1 и фиг.2, состоит их двух проводящих труб 1, имеющих наружное бетонное покрытие 2 и снабженные теплоизолирующим слоем 3, выполненным, например из пенополиуретана. Проводящие трубы 1 соединены между собой сварочным швом 4. Теплоизолирующий слой 3 изолирован манжетами 5. Враспор к торцевым поверхностям бетонного покрытия 2 концентрично проводящим трубам 1 установлены распорки 6. В примерах, приведенных в описании распорки 6 выполнены деревянными. На внешних поверхностях бетонного покрытия 2 установлен кожух 7, закрепленный обечайками 8. Кожух 7 снабжен отверстием 9 для залива отвердевающего материала 10 и отверстием 11 для выхода воздуха, происходящего при заливе отвердевающего материала 10.
Конструкция стыка труб с наружным бетонным покрытием 2, представленная на фиг.3 и фиг.4, выполнена с теплоизолирующим покрытием 12. В примере, приведенном на фиг.3 и фиг. 4 теплоизолирующее покрытие 12 представляет собой пенополиуретановые скорлупы 13, установленные на проводящие трубы 1. В конкретном приведенном примере применено 4 штуки пенополиуретановых скорлуп.
Конструкция стыка труб с наружным бетонным покрытием 2, представленная на фиг.5 и фиг.6, также выполнена с теплоизолирующим покрытием 12. В примере, приведенном на фиг.5 и фиг. 6 на внешних поверхностях теплоизолирующего слоя 3 проводящих труб 2 установлен кожух 14, закрепленный обечайками 15. Кожух 14 снабжен отверстием 16 для залива материала теплоизолирующего покрытия 12 и отверстием 17 для выхода воздуха, происходящего при заливе материала теплоизолирующего покрытия 12. В конкретном примере в качестве материала теплоизолирующего покрытия 12 используется двухкомпонентный пенополиуретан.
Вариант конструкции стыка труб с наружным бетонным покрытием 2, представленный на фиг.7 и фиг.8, выполнен с теплоизолирующим покрытием 12, при этом отсутствует внешнее бетонное покрытие.
Во всех вариантах, представленных на фиг. 3, 4, 5, 6, 7, 8 установлены распорки 6. В конкретных приведенных вариантах распорки 6 выполнены деревянными. Однако, в качестве распорок возможно использование брусков из различных материалов, например, из распорки могут быть выполнены в виде брусков из полимерного материала, в виде брусков из бетона или другого материала. Также возможно использование раздвижных распорок их металла с винтовым соединением двух частей.
Сборка конструкции стыка труб с наружным бетонным покрытием 2 производится следующим образом.
Открытые поверхности теплоизолирующего слоя 3 проводящих труб 1 закрывают манжетами 5. Производят сварку торцов проводящих труб 1. После сварки на внешнюю поверхность сварочного шва 4 при необходимости наносят защитный слой 18, как это показано на фиг.1 и фиг.2.
Затем, в случае применения конструкции, представленной на фиг.1 и фиг. 2, концентрично проводящим трубам 1, устанавливают распорки 6, обрезанные в размер, соответствующий расстоянию между торцевыми поверхностями бетонного покрытия 2. На внешнюю поверхность наружного бетонного покрытия 2 при помощи обечаек 8 крепят кожух 7. В кожухе 7 выполнены отверстие 9 для залива отвердевающего материала 10 и отверстие 11 для выхода воздуха, происходящего при заливе отвердевающего материала 10. Производят залив отвердевающего материала 10 через отверстие 9 для залива.
В случае применения конструкции, представленной на фиг.3 и фиг. 4, после создания сварочного шва 4, соединяющего торцы проводящих труб 1, и нанесения на него защитного слоя 18, устанавливают пенополиуретановые скорлупы 13, создающие теплоизолирующее покрытие 12. После устанавливают распорки 6, крепят кожух 7 и производят залив отвердевающего материала 10 через отверстие 9 для залива.
В случае применения конструкции, представленной на фиг.5 и фиг. 6, после создания сварочного шва 4, соединяющего торцы проводящих труб 1, и нанесения на него защитного слоя 18, на внешние поверхности теплоизолирующего слоя 3 проводящих труб 2 устанавливают кожух 14 и закрепляют его обечайками 15. Через отверстие 16 в кожух 14 заливают материал теплоизолирующего покрытия 12. В конкретном примере в качестве материала теплоизолирующего покрытия 12 используется двухкомпонентный пенополиуретан. После устанавливают распорки 6, крепят кожух 7 и производят залив отвердевающего материала 10 через отверстие 9 для залива.
В случае применения варианта конструкции стыка труб с наружным бетонным покрытием 2, представленный на фиг.7 и фиг.8, после создания сварочного шва 4, соединяющего торцы проводящих труб 1, и нанесения на него защитного слоя 18, устанавливают распорки 6, обрезанные в размер, соответствующий расстоянию между торцевыми поверхностями бетонного покрытия 2. Крепят кожух 7 и производят залив теплоизолирующего материала 17 через отверстие 9 для залива. Зону отверстия 9 для залива и зону отверстия 11 для выхода воздуха защищают манжетами 19. При этом кожух 7 выполняют несъемным.
Следует учитывать, что при применении конструкций, приведенных на фиг.1, 2, 3, 4, 5 и 6 кожух 7 может быть выполнен съемным.
Предложенная конструкция стыка труб с наружным бетонным покрытием 2 позволяет производить операции по продольному смещению собранного трубопровода на дожидаясь полного застывания отвердевающего материала 10. Смещению наружного бетонного покрытия 2 относительно проводящих труб 1 препятствует наличие установленных распорок 6 между торцевыми поверхностями бетонного покрытия 2.
Тем самым достигается техническим результатом, а именно снижение временных затрат на производство стыка труб с бетонным покрытием, что влечет за собой снижение общих сроков на строительство трубопроводов.
Предложенная полезная модель может быть использована при строительстве трубопроводов, например, при укладке последнего через водные преграды, при этом значительно экономит время затраты.