ГАЗОПРОВОД НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

ГАЗОПРОВОД НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ
Предполагаемая полезная модель относится к трубопроводам для газов, а именно к газопроводам низкого давления и может найти применение для транспортирования природного газа.
По величине напора газа в трубопроводе различают газопроводы низкого давления (до 1.2 МПа), среднего давления (1.2 - 2.5 МПа) и высокого давления (более 2.5 МПа). (Транспорт и хранение нефти и газа. Изд. «Недра, М., 1975).
Газопроводы высокого и среднего давления сооружают исключительно из стальных труб диаметром 426 - 1420 мм и толщиной стенки 6 - 18 мм (Добыча, подготовка и транспорт природного газа и конденсата. Справочное руководство, т. 2. Изд. «Недра, М., 1984). Вследствие большого диаметра труб и значительного рабочего давления эти газопроводы имеют высокую производительность, а так как при их строительстве используются трубы из легированных сталей, то газопроводы, как правило магистральные, надежны в эксплуатации. Вместе с тем они весьма металлоемки и трудоемки при прокладке, что требует больших финансовых, материальных и трудовых затрат.
Газопроводы низкого давления сооружаются, в основном, для транспортирования природного газа на небольшие расстояния, например, в пределах промышленного предприятия или населенного пункта. В этом случае используются тонкостенные металлические трубы или трубы из синтетических, керамических или иных материалов.
Известен трубопровод низкого давления для транспортирования природного газа (Логинов В. С. и др. Газопроводы из полиэтиленовых труб. г. Саратов, 1968). Этот газопровод и принят нами за прототип. Газопровод сооружается из труб диаметром 16 - 315 мм и толщиной стенки 2-12 мм, изготовленный из твердых (жестких) синтетических углеводородостойких материалов, в частности термопластов, например полиэтилена, винипласта. Рабочее давление такого газопровода составляет 0.25 - 1.0 МПа при прочности материала труб на растяжение до 210 кг/см2. Трубы соединены между собой резьбовыми соединениями, либо свариваются или склеиваются. Собранный таким образом газопровод укладывают в траншею глубиной не менее 1 м и засыпают грунтом.
Несмотря на определенные преимущества (дешевизна материала труб, отсутствие коррозии и т. п. ), газопровод из синтетических материалов, в данном случае термопластов, имеет и ряд недостатков, основными из которых являются:
-низкая производительность из-за небольшого диаметра труб,
-относительно высокая стоимость прокладки газопровода вследствие значительного объема землеройных работ,
-трудность проведения профилактических и ремонтных работ из-за необходимости вскрытия траншей.
В этой связи поставлена задача - повысить производительность газопровода низкого давления и исключить трудоемкие землеройные работы при его прокладке.
2001107220
0  J   .г t 0
M7Df/02
мягкого (гибкого) материала, в том числе пленочного, тканевого или рулонного материала. Оболочка снабжена бандажами, посредством которых она на растяжках подвешена на опорах, поддерживающих ее над поверхностью земли. С целью снятия с поверхности оболочки электрических зарядов, бандажи и крепежные элементы выполнены из токопроводящего материала и заземлены. Опоры укреплены в грунте и при необходимости закреплены боковыми растяжками.
Далее сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображено:
-на фиг. 1 - общий вид газопровода (вид сбоку),
-на фиг. 2 - поперечный разрез по газопроводу.
Газопровод представляет собой оболочку 1 из мягкого (гибкого) материала. Через определенные расстояния оболочку плотно опоясывают бандажи 2, которые растяжками 3 соединены с опорами 4. Таким образом оболочка висит над поверхностью земли. Чтобы компенсировать ветровую нагрузку на оболочку 1 опоры 4 заглублены в фунт и дополнительно снабжены боковыми растяжками 5, закрепленными на якорях 6.
Основным элементом газопровода является оболочка 1. Она может быть изготовлена из различных синтетических пленочных, тканевых или рулонных материалов. Основные требования к материалу оболочки следующие: углеводородостойкость, газонепроницаемость, огне-жаростойкость, высокая механическая прочность и низкая плотность (объемный вес). Этим требованиям отвечает широкий спектр синтетических материалов, в том числе:
пленки из полиамидов, полипропилена, поликарбоната, полиэтилентерефталата, полиимидофторопласта, поливинилхлорида и др;
-тканевые материалы, в том числе пленочные материалы, армированные тканями на основе капроновых нитей, например ткань, покрытая пленкой из хлорсульфинированного полиэтилена и нейрита (ткань «Волга), ткань на основе капрона, лавсана и высокомодульных материалов (ткань «кевлар) и др. Вообще же промышленностью освоен выпуск значительного количества синтетических тканей. К примеру, только из полиэтилентерефталата производят свыше десятка наименований тканей, таких как лавсан, терилен, дакрон, тетерон, элан, тергаль, тесил и др.
-рулонные (утолщенные) материалы из вышеназванных синтетических пленочных и тканевых материалов. (1. Пленки из термопластов. Киев, 1968, 2. Пленки, ткани и сетки в гражданских и промышленных сооружениях. Казань, 1971. 3. Полимерные пленочные материалы. Изд. «Химия, М., 1976. 4. Бойко Ю. С. Воздухоплавание в изобретениях. Изд. «Транспорт, М., 1999). Следует отметить, что пленочные и тканевые материалы выпускаются толщиной до 3 мм, шириной до 1.5 м и длиной до 300 м. Вес 1 м2 пленочных и тканевых материалов, пригодных для изготовления оболочек газопроводов, составляет 150 - 500 г. Механическая прочность синтетических материалов достаточно высока и достигает 6 кН на 1 м. Газопровод собирается из отдельных секций - рукавов, которые свариваются или склеиваются известными методами.
должен быть металлизирован с целью снятия электрических зарядов с поверхности оболочки 1.
Растяжки 3 изготавливаются из металла, а опоры 4 из металла, бетона или иных прочных материалов. В случае, если опоры выполнены из неметаллических материалов, то бандажи 2 дополнительно соединены с заземляющим контуром электрическим проводником.
Боковые растяжки 5 и якоря 6 изготавливаются из металла или других прочных материалов.
Предлагаемый газопровод функционирует как обычный газопровод. Рабочее давление рассчитывается таким, чтобы оно не превышало прочности материала оболочки на разрыв. Для нагнетания газа можно использовать низконапорные компрессоры или высокопроизводительные вентиляторы. Однако, в отличие от традиционного газопровода он имеет одну особенность - его можно выполнить с отрицательной, нулевой или положительной плавучестью. Это объясняется тем, то соотношение плотности природного газа и воздуха составляет около 0.55, т. е. природный газ почти в полтора раза легче воздуха. Посредством регулирования величины диаметра оболочки и плотности материала, из которого она изготовлена, можно добиться такого результата, что газопровод будет «парить над поверхностью земли. Это упрощает конструкцию крепежных элементов, прокладку и эксплуатацию газопровода.
Далее следует один из вариантов осуществления предлагаемой полезной модели, который приводится на примере использования для изготовления оболочки из синтетического материала «кевлар. «Кевлар - это абсолютно газонепроницаемый синтетический тканевый материал на основе лавсана, капрона и высокомодульных материалов. Его прочность на разрыв составляет 5.5 кН на 1 м. Вес 1 м2 этого материала - 0.3 кг.
По нашему мнению наиболее оптимальное решение поставленной выше задачи при разработке данной полезной модели получается в случае, если газопровод будет иметь нулевую плавучесть, т. е. вес газопровода будет приблизительно равен подъемной силе заключенного в нем природного газа, т. е.
,(1)
где Рг - вес оболочки в кг, Рс - подъемная сила оболочки в кг.
Рг  ргхтгхДхЛ,(2)
где: РГ - вес 1 м2 материала оболочки, равный 0.3 кг, Д - диаметр оболочки в м, ттчисло пи, Л длина газопровода в м.
Рс  (ттхД2хЛхрс)/4((3)
где: PC- подъемная сила 1 м3 природного газа, равная около 0.6 кг. Подставляя выражения (2) и (3) в равенство (1), получим:
ргХтгхДхЛ  (тт х Д2 х Л х рс)/4.(4)
Отсюда Д  4 рг/ рс, а подставив в это выражение значения рг и рс, получаем, что Д  2 м. Следовательно при диаметре 2 м оболочка имеет нулевую плавучесть и свободно висит, т. е. «парит в воздухе.
алюминиевым порошком. На бандажах имеются крепежные элементы (они показаны на чертежах крупными точками), посредством которых бандажи 2 вместе с оболочкой 1 на металлических растяжках 3 подвешиваются на опоры 4. В качестве опор предложено использовать отслужившие свой срок бурильные и обсадные трубы, а в качестве боковых растяжек - пряди бывших в употреблении талевых тросов.
Механическая прочность бандажей 2, растяжек 3 и опор 4 рассчитывают, исходя из возможной ветровой нагрузки на оболочку 1 .При необходимости опоры 4 укрепляют боковыми растяжками 5. Расстояние между опорами по длине газопровода также определяется расчетным путем с учетом диаметра оболочки, направления и силы ветра в данной местности.
Для нагнетания в оболочку природного газа предлагается использовать мощные центробежные вентиляторы, применяемые для проветривания подземных капитальных горных выработок. При этом давление газа в газопроводе не должно превышать прочности оболочки на разрыв, т.е. 5.5 кН на 1 м.
По сравнению с прототипом предлагаемая полезная модель обеспечивает повышение производительности газопровода и снижает расходы на его сооружение благодаря тому, что оболочка имеет значительный диаметр, а ее расположение над поверхностью земли исключает землеройные работы.
ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
1.ГАЗОПРОВОД НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ, представляющий собой трубопровод из углеводородостойкого синтетического материала, отличающийся тем, что трубопровод выполнен в виде оболочки из газонепроницаемого пленочно-тканевого материала, при этом оболочка снабжена бандажами, посредством которых она подвешена на опорах, закрепленных в грунте.
2.ГАЗОПРОВОД по п. 1, отличающийся тем, что бандажи выполнены из токопроводящего материала и заземлены.