Опорно-направляющее кольцо
SUPPORT-GUIDE RING

Раздел 1 Область техники, к которой относится изобретение:
Строительная техника. Используется при прокладке различного рода трубопроводов в защитных футлярах.
Раздел 2 Уровень техники:
Опорно-направляющие кольца (далее по тексту - ОНК) предназначены для прокладки трубопроводов в обсадных трубах (футлярах) в подземных зонах под инженерными сооружениями (железные дороги, автомобильные трассы и т.п.), а также через естественные преграды. Футляры защищают рабочие трубы от повреждений. ОНК, смонтированные на рабочей трубе:
- защищают рабочую трубу и футляр от взаимных повреждений при прокладке трубы в футляре, который имеет выступающие внутрь футляра сварные швы, повороты, изгибы и прогибы, а также исключают трение рабочей трубы о футляр;
- за счет различной высоты опорных элементов (ребер) обеспечивают заданное положение рабочей трубы при ее проходе в определенных зонах футляра.
Центрирование рабочей трубы с помощью ОНК дает возможность, при необходимости, загерметизировать пространство между футляром и рабочей трубой герметизирующими манжетами для защиты торцов футляра и/или уплотнителями межтрубного пространства. ОНК, изготовленные из полипропилена, облегчают прокладку рабочей трубы в футляре, так как полипропилен, обладает низким коэффициентом трения скольжения по. стали -около 0,2, против коэффициента трения скольжения сталь по стали - 0,5 (в случае применения колец со стальными ребрами). Минимальное трение предотвращает повреждения защитного покрытия и изоляции труб, износ понижается до минимума. Электроизолирующие свойства полипропилена, из которого изготовлены опорно-направляющие кольца, позволяют прокладывать рабочую трубу из металла в металлической трубе-футляре без устройства специальной электроизоляции (катодная защита).
Легкий вес по сравнению с опорно-направляющими кольцами из стали, малое количество монтажных элементов (сегмент и клин), сборка без дополнительных приспособлений и инструментов, гибкость основания колец, хорошая трещиностойкость при нагрузках, прочность при изгибе и устойчивая форма ребер облегчают монтаж и обеспечивают долговечную эксплуатацию.
Температурный диапазон применения от -30 до 100 градусов Цельсия.
Аналог опорно-направляющего кольца, наиболее близкий к изобретению: информация с сайта http://www.enarm.ru/katalog/folder/oporno-napravlyayuschie-kolca:
Опорно-направляющие кольца (ОНК) компании "ЭнергоАрм" (Россия) изготовлены из высококачественного материала полипропилена. ОНК предназначены для обеспечения проектного положения подземных трубопроводов, прокладываемых в защитном футляре (кожухе) под железными дорогами, автомобильными трассами и другими инженерными сооружениями во всех климатических зонах, а также служат в качестве опоры и центрируют рабочую трубу при уплотнении кольцевого пространства при проходе трубы через стену.
- Облегченная прокладка рабочей трубы в футляре (обсадной трубе). Коэффициент трения кольца снижен к минимуму за счет используемых пластиков, что предотвращает повреждение защитного покрытия и изоляции труб.
- Многоразмерный-изменяемый диаметр кольца. Особенно актуально для труб с большой толщиной стенки, у которых наружный диаметр существенно отличается от условного диаметра (пример: наборные фиброцементные трубы)
- Превосходные изолирующие свойства применяемых пластиков, а также выполнение всех необходимых требований по катодной защите трубопровода.
Опорно-направляющие кольца тип GKI (Д от 500 мм)
За счет различных диапазонов зажима и полусегментов тип GKI поставляются для труб с наружным диаметром от 500 мм и рассчитан на непрерывное применение, в своем составе имеет сегменты GKI. Необходимый крепеж (клинья) поставляются в комплекте. Опорно-направляющие кольца GKI отличаются быстрым и универсальным монтажом, а также способностью выдерживать большие нагрузки. Необходимая высота ребра рассчитывается из разницы диаметров между футляром и рабочей трубой. В обозначении типа ОНК GKI входят параметры для наружного диаметра рабочей трубы в мм и высоты ребра. Например: GKI 960-50 = диаметр рабочей трубы 960 мм, высота ребра 50 мм.
Технические параметры для всех поставляемых размеров, высот ребер отдельных исполнений и данных для диаметров рабочих труб вы найдете в «Таблице определения». Разрез сегмента GKI приведен на фиг. 5.
Техническая проблема 1:
В настоящее время, при использовании приведенного выше аналога опорно-направляющего кольца GKI, имеется ряд недостатков, в частности, при сборке аналога опорно-направляющего кольца GKI на рабочей трубе приходится переставлять клинья и подтягивать кольцо с помощью струбцины, для того чтобы кольцо плотно прилегало к рабочей трубе. Сегмент аналога опорно-направляющего кольца GKI имеет 4 отверстия с фиксированными расстояниями между ними. Чтобы собрать кольцо, необходимо из одного отверстия вытащить клин и вставить его в соседнее, и, после подтяжки соседних сегментов с помощью струбцины, операцию повторить. Поскольку сегмент аналога опорно-направляющего кольца GKI имеет отверстия с конструктивно определенными расстояниями между ними, то не удается плотно установить аналог опорно-направляющего кольца GKI на рабочей трубе, из-за чего аналог опорно-направляющего кольца GKI может проскальзывать по рабочей трубе при ее протяжке в футляре. Для того, чтобы исключить проскальзывание необходимо применение специальных противоскользящих лент, которыми обматывают каждое место на рабочей трубе, где будет установлено опорно-направляющее кольцо.
Для сборки и установки аналога опорно-направляющего кольца GKI необходим дополнительный инструмент - струбцина, а также противоскользящая лента, что удорожает и увеличивает время установки аналога опорно-направляющего кольца GKI по сравнению с предлагаемым изобретением.
Причиной описанной технической проблемы является конструкция соединения, с помощью которого отдельные сегменты собираются в кольцо. Техническая проблема 2:
Конструкция аналога опорно-направляющего кольца GKI меняется в зависимости от диаметра рабочей трубы и существует только для труб диаметром от 500 мм. Для труб меньшего диаметра используются опорно-направляющие кольца с болтовым креплением, что увеличивает стоимость кольца (требуются болты и гайки), требуется инструмент для закручивания гаек, увеличивается время монтажа.
Причиной описанной технической проблемы является конструкция аналога опорно-направляющего кольца GKI.
Решение Технической проблемы 1 с помощью данного изобретения:
Конструкция сегментов в предлагаемом изобретении имеет следующие отличия от аналога опорно-направляющего кольца GKI:
- конструкция сегмента поз. 5 фиг. 3 опорно-направляющего кольца поз. 1 фиг. 1, фиг. 2 геометрически представляет собой дугу определенной длины и радиуса с расположенным на ней одним или более опорным элементом (ребром) поз. 4 фиг. 2, фиг. 3. Сегмент выполнен как единое целое с ребром и имеет с одного конца три плоских элемента («языка) поз. 6 фиг. 3 с нанесенными на них с 2-х сторон насечками: верхними насечками-фиксаторами поз. 10 фиг. 3, разрез А-А вида Б, фиг. 3 и нижними насечками поз. 11 фиг. 3, разрез А-А вида Б фиг. 3. С другого конца сегмент имеет три ответных прямоугольных отверстия поз. 7 фиг. 3 - с внутренними выступами-зацепами поз. 13 фиг. 3 вид А;
- соединение сегментов в кольцо происходит таким образом: в три ответные прямоугольные отверстия поз. 7 фиг. 3 одного сегмента входят три плоских элемента («языки») поз. 6 фиг. 3 другого сегмента. Предварительная фиксация взаимного положения соседних сегментов происходит с помощью зацепления верхних насечек-фиксаторов поз. 10 фиг. 3 на «языках» с внутренними выступами-зацепами поз. 13 вид А фиг. 3 в ответных прямоугольных отверстиях поз. 7 фиг. 3;
- каждый из трех плоских элементов («языков») поз. 6 фиг. 3 имеет насечки. Верхние насечки-фиксаторы поз. 10 фиг. 3 расположены перпендикулярно к боковой линии «языка» и предназначены для предварительной фиксации взаимного положения двух соседних сегментов кольца путем зацепления верхних насечек-фиксаторов поз. 10 фиг. 3 «языков» одного сегмента с внутренними выступами-зацепами поз. 13 вид А фиг. 3 в ответных прямоугольных отверстиях поз. 7 фиг. 3 другого сегмента. Нижние насечки поз. 11 фиг. 3 и разрез А-А фиг. 3 расположены под углом к боковой линии «языка», нанесены по всей ширине «языка» поз. 6 фиг. 3 и образуют на всех трех «языках» развертку на плоскости винтовой резьбы с прямоугольным профилем;
- клин фиг. 4 представляет собой плоский стержень с переменными, по его длине, толщиной и шириной с нанесенными на одной стороне продольными насечками поз. 14 фиг. 4;
- нижние насечки поз. 11 фиг. 3, разрез А-А вида Б фиг. 3 «языков» вместе с продольными насечками поз. 14 фиг. 4 клина образуют механизм стяжки сегментов в кольцо, с помощью которого происходит окончательная стяжка опорно-направляющего кольца на рабочей трубе;
- регулировка взаимного положения соседних сегментов в опорно-направляющем кольце происходит двухступенчато: сначала - путем защелкивания верхних Насечек-фиксаторов поз. 10 фиг. 3 на внутренних выступах-зацепах поз. 13 вид А фиг. 3 в ответных прямоугольных отверстиях поз. 7 фиг. 3 (предварительная фиксация), затем - путем постепенного вдвигания клина фиг. 4 в боковое отверстие сегмента поз. 12 фиг. 3 до упора в выступ 15 фиг. 4 на клине (затяжка);
- механизм стяжки сегментов в кольцо выполнен в виде винтовой пары «винт-гайка», развернутой на плоскости, где в качестве резьбы «винта» выступают нижние насечки каждого из трех плоских элементов сегмента, а в качестве резьбы «гайки» - продольные насечки клина;
- механизм стяжки сегментов в кольцо позволяет бесступенчато регулировать степень стяжки сегментов в кольце таким образом, чтобы, с одной стороны, не происходило ослабления и проскальзывания кольца на рабочей трубе (поэтому нет необходимости в специальных противоскользящих покрытиях для рабочей трубы), а с другой стороны, чтобы избегать перенапряжений в механизме стяжки сегментов в кольцо, срыва насечек и разрыва кольца;
- клин выполнен из стеклонаполненного полиамида, исключающем залипание клина в сегменте в местах контакта его продольных насечек поз. 14 фиг. 4 с нижними насечками сегмента поз. 11 фиг. 3 и на разрезе А-А фиг. 3 при его вдвигании через боковое отверстие сегмента поз. 12 фиг. 3 в механизм стяжки сегментов в кольцо, и придающем конструкции замка жесткость, необходимую, чтобы выдержать нагрузки на растяжение кольца;
- при сборке сегментов в кольцо не требуется использование струбцины, так как роль струбцины, как фиксатора, выполняют верхние насечки-фиксаторы поз. 10 фиг. 3 в зацеплении с внутренними выступами-зацепами поз. 13 вид А фиг. 3 в ответных прямоугольных отверстиях поз. 7 фиг. 3.;
- при установке кольца на рабочую трубу не требуется использование противоскользящей ленты;
- количество конструктивных элементов кольца минимально: сегмент и клин, что позволяет ускорить процесс сборки кольца и установки его на трубу, а также уменьшить вес трубы в сборе с кольцами.
Решение Технической проблемы 2 с помощью данного изобретения:
Конструкция сегментов, предварительная фиксация сегментов и механизм стяжки сегментов в кольцо в предлагаемом изобретении является универсальными для всех диаметров труб (от 21 до 2731 мм).
Раздел 3 Раскрытие сущности изобретения:
Опорно-направляющее кольцо относятся к изделиям, состоящим из двух и более частей, соединенных между собой сборочными операциями, находящихся в функционально-конструктивном единстве (сборочные единицы).
Существенными признаками изобретения является следующее:
1. Опорно-направляющее кольцо отличается тем, что механизм стяжки сегментов в кольцо выполнен в виде винтовой пары «винт-гайка», развернутой на плоскости, где в качестве резьбы «винта» выступают нижние насечки каждого из трех плоских элементов сегмента, а в качестве резьбы «гайки» - продольные насечки клина.
Результат (технический эффект) - бесступенчатая стяжка кольца на рабочей трубе без дополнительных приспособлений (струбцин).
2. Опорно-направляющее кольцо отличается тем, что предварительная фиксация взаимного положения соседних сегментов происходит с помощью зацепления верхних насечек-фиксаторов на трех плоских элементах («языках») с внутренними выступами-зацепами в ответных прямоугольных отверстиях.
Результат- сокращение времени на предварительную, перед установкой на рабочую трубу, сборку кольца, полное отсутствие затрат на крепеж - просто защелкнуть один сегмент в другом, без дополнительных приспособлений (струбцины), без болтов и гаек, без наворачивания гаек и их затяжки.
3. Опорно-направляющее кольцо отличается тем, что финишная стяжка сегментов в кольцо на рабочей трубе происходит путем постепенного вдвигания клина в боковое отверстие каждого сегмента до момента плотного прилегания кольца к рабочей трубе. Результат (технический эффект) - плотная посадка кольца на рабочей трубе, исключающая скольжение его по трубе при движении в футляре рабочей трубы с одетыми на нее кольцами. Не требуется противоскользящая лента, сокращается время монтажа, т.к. не нужно наматывать ленту на рабочую трубу. Время монтажа сокращается также за счет того, что не требуется переставлять клин, его нужно только равномерно вдвигать в боковое отверстие сегмента.
4. Опорно-направляющее кольцо отличается тем, что клин выполнен из стеклонаполненного полиамида, исключающем залипание клина в местах линейного контакта его продольных насечек с нижними насечками сегмента, выполненного, в свою очередь, из полипропилена, при его вдвигании через боковое отверстие сегмента в механизм стяжки сегментов в кольцо, и придающем конструкции механизма стяжки сегментов в кольцо жесткость, необходимую, чтобы выдержать нагрузки на растяжение кольца.
Результат (технический эффект) - легкое (по сравнению с клином, выполненном из того же материала, что и сегмент - из полипропилена), бесступенчатое движение клина под нагрузкой при стяжке кольца на рабочей трубе.
5. Опорно-направляющее кольцо отличается тем, что клин выполнен из стеклонаполненного полиамида, придающем конструкции механизма стяжки сегментов в кольцо жесткость, необходимую, чтобы выдержать нагрузки на растяжение кольца. Результат (технический эффект) - клин выдерживает расчетные нагрузки, возникающие при стяжке кольца на рабочей трубе и при движении в футляре рабочей трубы с одетыми на нее кольцами.
6. Опорно-направляющее кольцо отличается тем, что количество конструктивных элементов кольца минимально: сегмент и клин, что позволяет ускорить процесс сборки кольца и установки его на рабочую трубу.
Результат - сокращение времени на сборку и стяжку кольца, сокращение времени на прокладку рабочей трубы в футляре.
7. Опорно-направляющее кольцо отличается тем, что для сборки и финишной стяжки кольца на рабочей трубе требуется один инструмент - молоток.
Результаты - отсутствие затрат на приспособления для сборки, не требуется обучение монтажника, сокращение времени на монтаж, отсутствие ошибок при монтаже.
Раздел 4 Краткое описание чертежей:
На Фиг. 1 изображено опорно-направляющее кольцо в сборе на рабочей трубе, находящейся в футляре.
На изображении показаны:
- опорно-направляющее кольцо поз. 1;
- рабочая труба поз. 2;
- футляр поз. 3.
На Фиг. 2 изображен крупным планом футляр в том месте, где опорно-направляющее кольцо опирается опорным элементом (ребром) на стенку футляра. На изображении показаны:
- опорно-направляющее кольцо поз. 1;
- футляр поз. 3;
- опорный элемент (ребро) поз. 4
На Фиг. 3 изображены сегменты, вид А, вид Б, на которых показаны конструктивные элементы сегмента. На изображении сегментов поз. 5 показаны:
- опорный элемент (ребро) поз. 4
- три плоских элемента («языки») поз. 6
- три ответных прямоугольных отверстия поз. 7
- опорная плоскость ребра поз. 8
- скошенные углы поз. 9
- верхние насечки-фиксаторы поз. 10
- нижние насечки поз. 11
- боковое отверстие сегмента поз. 12
На виде А показаны внутренние выступы-зацепы поз. 13
На виде Б показаны нижние насечки поз. 11. На разрезе А-А показаны:
- верхние насечки-фиксаторы поз. 10;
- нижние насечки поз. 11.
На Фиг. 4 изображен клин, на котором показаны:
- продольные насечки поз. 14;
- выступ поз. 15
На Фиг. 5 изображен сегмент GKI в разрезе.
Раздел 5 Осуществление изобретения:
- конструкция сегмента поз. 5 фиг. 3 геометрически представляет собой дугу определенной длины и радиуса с расположенным на ней одним или более опорным элементом(ребром) поз. 4 фиг. 2, фиг. 3. Сегмент выполнен как единое целое с ребром и имеет с одного конца три плоских элемента(«языка») поз. 6 фиг. 3 с нанесенными на них с 2-х сторон насечками, а с другого конца - три ответных прямоугольных отверстия поз. 7 фиг. 3 с внутренними выступами-зацепами поз. 13 вид А фиг. 3;
- опорная плоскость поз. 8 фиг. 3 ребра, которая при протяжке в футляре рабочей трубы с одетыми на нее кольцами опирается на стенку футляра поз. 3 фиг. 2, имеет скошенные углы поз. 9 фиг. 3 с обеих сторон для преодоления при протяжке рабочей трубы в футляре выступающих сварных швов (грата) внутри футляра;
- ребро поз. 4 фиг. 3 снаружи представляет собой параллелепипед с двумя скошенными углами поз. 9 фиг. 3, ребро внутри - пустотелое с внутренними ребрами жесткости;
- сегменты изготовлены из полипропилена, отличающимся низким коэффициентом трения по стали, с целью снижения силы трения при протяжке рабочей трубы в футляре, а также высоким электрическим сопротивлением, позволяющим прокладывать стальные трубы в стальных футлярах без устройства специальной электроизоляции, кроме этого полипропилен имеет малый удельный вес, что снижает суммарный вес рабочей трубы в сборе с кольцами;
- соединение сегментов в кольцо происходит таким образом: в три ответных прямоугольных отверстия поз. 7 фиг. 3 одного сегмента входят три плоских элемента («языки») поз. 6 фиг. 3 с нанесенными на них с 2-х сторон насечками другого сегмента, предварительная фиксация взаимного положения соседних сегментов происходит с помощью зацепления верхних насечек-фиксаторов поз. 10 фиг. 3 на «языках» с внутренними выступами-зацепами поз. 13 вид А фиг. 3 в ответных прямоугольных отверстиях поз. 7 фиг. 3;
- каждый из трех плоских элементов («языков») поз. 6 фиг. 3 имеет с обеих сторон насечки. Верхние насечки-фиксаторы поз. 10 фиг. 3 расположены перпендикулярно к боковой линии «языка» и предназначены для предварительной фиксации взаимного положения двух соседних сегментов кольца путем зацепления верхних насечек-фиксаторов поз. 10 фиг. 3 «языков» одного сегмента с внутренними выступами-зацепами поз. 13 вид А фиг. 3 в ответных прямоугольных отверстиях поз. 7 фиг. 3 другого сегмента. Нижние насечки поз. 11 фиг. 3 и на разрезе А-А фиг. 3 расположены под углом к боковой линии «языка», нанесены по всей ширине «языка» и являются разверткой на плоскости винтовой резьбы с прямоугольным профилем;
- клин фиг. 4 представляет собой плоский стержень с переменными, по его длине, толщиной и шириной, с нанесенными на одной стороне продольными насечками 14 фиг. 4;
- нижние насечки поз. 11 фиг. 3 разрез А-А вид Б фиг. 3 «языков» вместе с продольными насечками клина поз. 14 фиг. 4 образуют механизм стяжки сегментов в кольцо, с помощью которого происходит окончательная стяжка кольца на рабочей трубе;
- регулировка взаимного положения соседних сегментов в кольце происходит путем защелкивания верхних насечек-фиксаторов поз. 10 фиг. 3 на внутренних выступах-зацепах поз. 13 вид А фиг. 3 в ответных прямоугольных отверстиях поз. 7 фиг. 3 (грубая регулировка), затем путем постепенного вдвигания клина фиг. 4 в боковое отверстие сегмента поз. 12 фиг. 3 сегмента до упора в выступ поз. 15 фиг. 4 на клине или до момента плотной посадки кольца на рабочей трубе;
- механизм стяжки сегментов в кольцо выполнен в виде винтовой пары «винт-гайка», развернутой на плоскости, где в качестве резьбы «винта» выступают нижние насечки каждого из трех плоских элементов сегмента, а в качестве резьбы «гайки» - продольные насечки клина;
- механизм стяжки сегментов в кольцо позволяет регулировать степень стяжки сегментов в кольце таким образом, чтобы, с одной стороны, не происходило ослабления и проскальзывания кольца на рабочей трубе (поэтому нет необходимости в специальных противоскользящих покрытиях трубы), а с другой стороны, чтобы избегать перенапряжений в механизме стяжки сегментов в кольцо, срыва насечек и разрыва кольца;
- клин выполнен из стеклонаполненного полиамида, исключающем залипание клина в сегменте при его вдвигании вмеханизм стяжки сегментов в кольцо, и придающем конструкции механизма стяжки сегментов в кольцо жесткость, необходимую, чтобы выдержать нагрузки на растяжение кольца;
- количество конструктивных элементов кольца минимально: сегмент и клин, что позволяет ускорить процесс сборки кольца и установки его на рабочую трубу, а также уменьшить вес рабочей трубы в сборе с кольцами.