СЕЙСМОЗАЩИТНАЯ ОПОРА ДЛЯ ТРУБОПРОВОДА
SEISMIC PROTECTIVE SUPPORT FOR PIPELINE

Изобретение относится к надземным трубопроводам, по которым перекачиваются различные жидкости, газы и водяной пар. В частности, это относится к трубопроводам, присоединяемым к емкостям, аппаратам и насосам и испытывающим силовое взаимодействие с ними.
В процессе эксплуатации на трубопроводы могут действовать механические удары снаружи, гидравлические удары внутри трубопровода, землетрясения, при которых он может получать линейные перемещения в различных направлениях и испытывать силовые воздействия, вибрации, которые могут переходить в резонансные колебания.
Широко распространены опоры (скользящие, роликовые, катковые и подвесные) [1], которые воспринимают усилия от трубопроводов, передают их на несущие конструкции или грунт и обеспечивают перемещения трубопровода только в горизонтальной плоскости. Однако они не защищают трубопровод от силовых ударных воздействий и вибрации, которая может переходить в резонансные колебания.
Известна опора трубопровода (патент №2124668, РФ, 1998.02.16), содержащая ложемент, закрепленный на фундаменте с помощью регулирующего устройства, состоящего из пружин сжатия со шпильками внутри, нижний конец шпилек закреплен неподвижно в платформе свайного фундамента, а верхний закреплен с возможностью регулировки по высоте в ложементе, и мерную планку с визиром. При перемещении фундамента (например, от морозного пучения грунта) регулируют осадку пружины при помощи регулировочных гаек для снижения напряжений в трубопроводе. Однако эта опора не защищает трубопровод от многомерных силовых воздействий, возникающих при землетрясении, не амортизирует колебательное движение при ударе, землетрясении и не допускает горизонтального перемещения трубопровода. Например, при действии на трубопровод горизонтальной нагрузки в результате землетрясения шпильки могут деформироваться за пределы упругости, приобретая остаточную деформацию, так как они жестко закреплены к платформе фундамента. Подвижность трубопровода обеспечивается только сжатием или растяжением пружин в вертикальной плоскости.
В предлагаемой сеисмозащитной опоре для трубопровода, содержащей раму, опирающуюся на фундамент, ложемент, опирающийся на основание рамы через пружины и штоки с втулкой скольжения, гайкой регулирования и контргайками, поставленная задача решается за счет того, что штоки опираются на основание рамы шарнирно, ложемент со своими площадками опирается на пружины, отверстия в опорном конце штоков для прохождения пальцев выполнены в форме однополостного гиперболоида, в отверстия в площадках ложемента для прохождения штоков с втулкой скольжения помещена центрирующая втулка, у которой отверстие для прохождения втулки скольжения имеет форму однополостного гиперболоида, между верхним торцом центрирующей втулки и головкой втулки скольжения оставлен зазор, величина которого определяется в зависимости от амплитуды колебания ложемента, между рамой и ложементом установлены тормозные механизмы, каждый из которых состоит из тормозного башмака, прижимаемого к поверхности плиты ложемента при помощи пружины, толкателя и прижимной пробки. Усилие прижатия тормозного башмака к поверхности плиты ложемента определяется в зависимости от интенсивности внешней нагрузки.
На такой опоре смягчаются удары на трубопровод, амортизируются колебания, уменьшается их амплитуда. В результате достигается повышение надежности и промышленной безопасности трубопровода, особенно, если по нему перекачиваются горючие, взрывоопасные и ядовитые жидкости и газы.
На фиг.1 изображен общий вид сейсмозащитной опоры для трубопровода.
На фиг.2 - сечение опоры.
На фиг.3 - узел торможения (выносной элемент А на фиг.2).
На фиг.4 - узел опирания на раму (выносной элемент Б на фиг.2).
Предлагаемая сейсмозащитная опора для трубопровода включает ложемент 1 с двумя площадками 2, раму 3, состоящую из основания 4 и стоек 5, приваренные вертикально к площадкам плиты 6, к которым при помощи тарельчатых пружин 7, толкателей 8 и прижимных пробок 9 прижаты тормозные башмаки 10. Толкатель проходит через отверстие в направляющей пластине 11, приваренной к стойке рамы. Рама крепится к фундаменту (на фиг.1 не показано). Ложемент со своими площадками опирается на пружины 12, внутри пружин расположен шток 13, опирающийся на палец 14, вставленный в двойное ушко 15. Отверстие в штоке для прохождения пальца имеет форму однополостного гиперболоида для плавного перекатывания при наклоне штока влево и вправо на небольшой угол. В шток завернуты верхняя 16 и нижняя 17 контргайки. Пружина опирается на гайку регулирования 18. Сверху на шток завернута втулка скольжения 19, имеющая буртик 20. Втулка скольжения входит во втулку центрирующую 21, поверхность отверстия которой выполнена в форме однополостного гиперболоида. Между буртиком втулки скольжения и верхним торцом центрирующей втулки оставлен зазор Δh, величина которого назначается по максимальной амплитуде колебания трубопровода в вертикальной плоскости. Прижимная пробка 9 вставлена в резьбовую втулку 22, которая приварена к стойке 5. Чтобы исключить отворачивание прижимной пробки при вибрации, имеется стопорный винт 23. Для регистрации осадки пружины имеется контрольная линейка 24 с визиром. К ложементу трубопровод может крепиться полухомутом 25 или привариваться.
Предлагаемая сейсмозащитная опора для трубопровода работает следующим образом.
Установка трубопровода на проектную отметку (проектную при опорожненном трубопроводе) и рабочую (при заполненном) осуществляется с помощью гаек регулирования, а контроль величины нагрузки производится по шкале контрольной линейки. Сила трения в тормозном механизме регулируется поджатием или отжатием тарельчатых пружин с помощью прижимных резьбовых пробок. В случае действия вертикальной статической нагрузки на трубопровод часть нагрузки воспринимают пружины, а часть компенсируется за счет силы трения в тормозном механизме. При землетрясении, динамических нагрузках (в том числе ударных) на опору она амортизирует эти силовые действия независимо от их направления. Конструкция опоры обеспечивает подвижки трубопровода в любой плоскости. Ложемент, следовательно и трубопровод, при эксплуатации имеют возможность перемещаться по вертикали вдоль осей штоков, по горизонтали - обеспечивается наклоном штоков относительно пальцев благодаря форме отверстия в штоке и в центрирующей втулке. Плиты ложемента и тормозные башмаки образуют демпферы «сухого» трения. При сейсмической вибрации тормозная система способствует сравнительно быстрому рассеиванию сейсмической и вибрационной энергии, снижению динамических нагрузок и демпфированию колебательных процессов в трубопроводе. Однако это не препятствует подвижкам трубопровода в эксплуатационном режиме работы, вызванном изменением температуры и давления транспортируемого продукта.
Источники информации
1. Изготовление и монтаж технологических трубопроводов. Справочное пособие. Машгиз, М., 1960.
2. Патент №2124668, РФ, 1999.01.10. Опора трубопровода.