УСТРОЙСТВО ДЛЯ БАЛЛАСТИРОВКИ ТРУБОПРОВОДА, ПОКРЫТОГО ИЗОЛЯЦИЕЙ

Полезная модель относится к области строительства, в частности, предназначена для производства работ, предусматривающих укладку контейнеров, заполненных сыпучим материалом, например, для балластировки при сооружении или реконструкции трубопроводов.
Трубопроводы для текучей среды (нефть, газ, вода и т.д.) прокладывают зачастую в открытый или засыпных траншеях глубиной 1,5-2 м. Трубопровод состоит из сварных по торцам труб, установленных на стойках в траншеях. Траншеи могут заполняться водой в результате таяния снега (т.е. паводковыми водами), а также в результате поступления грунтовых вод из верхних слоев (пластов). Это приводит к тому, что трубопроводы «выпирают» или происходит их «всплытие». Возникающий при этом изгиб трубопровода влечет деформацию сварных швов, приводящую к разрушению трубопровода.
С другой стороны, подаваемая под давлением внутри трубопровода текучая среда (газ, нефть, вода и т.д.) может при резком увеличении давления изменить геометрию трубопровода в плане, то есть произойдет его поперечное перемещение в плане. Возникший в плане изгиб труб также влечет деформацию сварных швов, что может привести к разлому трубопровода в сварном шве и к его разрушению.
Кроме того, при подаче текучей среды под давлением изменяется его положение по сравнению с положением в покое без подачи текучей среды.
Поэтому стоит техническая задача, во-первых удержать трубопровод на проектной отметке по вертикали, а во-вторых, удержать его от поперечных перемещений в плане (то есть от горизонтальных перемещений в плане).
Эти задачи решаются путем навешивания сверху на трубопровод заполненных сыпучим материалом (грунтом, песком и т.д.) устройств для балластировки трубопроводов.
Известно устройство для балластировки трубопровода, покрытого изоляцией, включающее пару емкостей, каждая из которых содержит каркас из стержнеобразных тел и гибкий материал, причем, по меньшей мере, одно из стержнеобразных тел каркаса выполнено с возможностью упора в изоляцию трубопровода (1).
Емкости каждого устройства шьют из гибкого материала, в частности, тканей или нетканых материалов. При строительстве трубопровода емкости каждого устройства навешиваются по обеим сторонам строящегося трубопровода так, чтобы его охватывать с обеих сторон. После этого емкости заполняются сыпучим материалом, например, грунтом, песком и т.д., которые пригружают трубопровод к земле. На 1 км трубопровода обычно навешивается 40-50 указанных устройств для балластировки трубопроводов.
Для удобства заполнения и сохранения формы каждая емкость имеет каркас из стержнеобразных тел, например, в форме четырехугольной рамы. Нижняя сторона каркаса лежит на боковой стороне трубопровода, а противоположная сторона каркаса образует одну кромку горловины емкости (см. ниже описание).
Заявитель считает необходимым обратить внимание экспертизы на следующую важную особенность.
В известном устройстве каркас металлический (стальной), то есть стержнеобразные тела металлические, представляющие собой стальные стержни, стальные трубы и т.д.
При этом указанная нижняя сторона каркаса в виде стержнеобразного тела, в частности, стальной трубы, лежит на боковой стороне трубопровода (параллельно ему), соприкасаясь своей боковой поверхностью с изоляцией этого трубопровода. Поскольку каждая емкость заполнена сыпучим материалом (песком, грунтом с камнями), то ее вес значителен и давление по линии соприкосновения стержнеобразного тела с изоляцией очень велико. Поэтому указанная нижняя сторона каркаса в виде, например, стальной трубы, может не только деформировать изоляцию, но даже продавить ее, нарушив целостность. Это приводит к разрушению с течением времени изоляции и к проникновению атмосферной влаги, грунтовых и паводковых вод непосредственно к оголенному участку поверхности самой трубы трубопровода, что ведет к коррозии металла стенки трубы трубопровода и в конечном итоге к ее разрушению, т.е. к аварии трубопровода. При этом не важно, вшито или не вшито указанное стержнеобразное тело (труба) каркаса в гибкий материал емкости, т.к. гибкий материал тонкий.
Таким образом, в известном техническом решении имеет место повреждение изоляции трубопровода стержнеобразным телом (стальной трубой) каркаса емкости из-за жесткости стали. Возможность повреждения увеличивается многократно из-за того, что при монтаже устройства на трубопровод нижнее стержнеобразное тело (труба) может упереться в изоляцию торцевым краем, если расположится под углом во время засыпки емкости сыпучим материалом.
Кроме того, известное устройство
- обладает большим весом, так как каркас стальной,
- травмоопасно при монтаже, так как стальной тяжелый каркас имеет значительный вес (например, на трубопровод с диаметром трубы 1420 мм каркас навешиваемого устройства весит от 100 до 120 кг).
Кроме того, каркас обычно вручную собирается «в поле». Поэтому имеет место трудоемкость сборки стальных стержнеобразных тел (труб) каркаса вследствие необходимости использовать молоток, зубило, ключи и т.д., причем на морозе и под дождем.
Большой вес каркаса приводит к большим затратам на грузоперевозки.
Технической задачей заявленной полезной модели является уменьшение возможности разрушения изоляции трубопровода.
Кроме того, техническими задачами полезной модели являются снижение веса конструкции, снижение травматизма, за счет применения более легких деталей каркаса при монтаже (в 1,5-2 раза легче), упрощение сборки (не надо использовать зубила, молотки и другой тяжелый специализированный инструмент для монтажа стальных конструкций), снижение затрат на перевозки.
Поставленные технические задачи достигаются тем, что устройство для балластировки трубопровода, покрытого изоляцией, включающее пару емкостей,
каждая из которых содержит каркас из стержнеобразных тел и гибкий материал,
причем, по меньшей мере, одно из стержнеобразных тел каркаса выполнено с возможностью упора в изоляцию трубопровода, согласно полезной модели характеризуется тем, что стержнеобразное тело каркаса, выполненное с возможностью упора в изоляцию трубопровода, снабжено средством предотвращения разрушения изоляции, представляющее собой полимерсодержащий материал,
в предотвращающей разрушение изоляции трубопровода позиции контактирующий с изоляцией трубопровода.
Данная совокупность общих существенных признаков необходима и достаточна при любой реализации полезной модели.
Технический результат полезной модели заключается в уменьшении возможности разрушения изоляции трубопровода за счет того, что нижнее стержнеобразное тело каркаса в местах соприкосновения с изоляцией получает возможность незначительного сжатия и деформации в местах соприкосновения с изоляцией, что является следствием использования полимерсодержащего материала.
Полимерсодержащий материал не является таким жестким, как сталь. Если сталь вследствие своей жесткости формы при соприкосновении с изоляцией начинает ее разрушать, то полимерсодержащий материал имеет возможность незначительного сжатия и деформации в местах соприкосновения с изоляцией, что, как указывалось выше, является следствием использования полимерсодержащего материала. В результате изоляция менее подвергается разрушению. Нижнее стержнеобразное тело как бы «приспосабливается» к поверхности изоляции, принимая ее профиль, и равномерно распределяя давление на изоляцию.
Дополнительно эффект снижения разрушения изоляции многократно усиливается за счет того, что полимерсодержащий материал значительно легче стали по удельному весу. Например, при диаметре каждого стержнеобразного тела каркаса порядка 6 см общий вес каркаса составляет 100-150 кг. Замена материала стержнеобразных тел каркаса из стали на полимерсодержащий материал позволяет более чем в 2 раза снизить общий вес каркаса и тем самым значительно снизить удельное давление со стороны нижнего стержнеобразного тела на изоляцию за счет снижения составляющей этого давления, вызванного весом каркаса, при постоянном значении составляющей давления, вызванной весом сыпучего материала, находящегося внутри полости емкости.
Заявитель считает необходимым особо обратить внимание экспертизы на то, что именно из сочетания «податливости» полимерсодержащего материала (то есть возможности при соприкосновении с изоляцией несколько изменять свою внешнюю форму в сравнении с неизменной формой стали) с его значительной легкостью (меньшим весом) по сравнению с весом, стали, вытекает технический результат: резкое уменьшение разрушения изоляции трубопровода и даже ее предотвращение. В этот состоит сущность заявленной полезной модели.
Еще одно преимущество заявленной полимерсодержащего каркаса (в частности, стеклопластиковой рамы) состоит в том, что он не ржавеет. Существенность этого преимущества следует из того, что заявленный срок службы устройства для балластировки трубопровода (контейнера)в траншее - 30 лет. За это время металлический каркас (рама), который постоянно контактирует с водой (то замерзает, то оттаивает), значительно разрушается, теряет прочность. И соответственно разрушается и вся конструкция. В случае, когда каркас (рама)полностью изготовлен из полимерсодержащего материала, например, стеклопластика коррозии не происходит.
Кроме того, мы считаем необходимым выделить следующие развития и/или уточнения совокупности общих существенных признаков полезной модели, относящиеся к частным случаям выполнения или использования.
Они вызваны тем, что, вообще говоря, можно сконструировать множество различных вариантов конструкций заявленного устройства для балластировки трубопроводов с использованием заявленной полезной модели, причем во всех случаях сохранится сущность полезной модели. Заявитель сам разработал несколько ее модификаций. Ниже заявитель предлагает некоторые наиболее оптимальные модификации.
Желательно, чтобы средство предотвращения разрушения изоляции, представляющее собой полимерсодержащий материал, было бы выполнено в виде изготовленного целиком из полимерсодержащего материала стержнеобразного тела, в предотвращающей разрушение изоляции трубопровода позиции контактирующего с изоляцией трубопровода. Иначе говоря, указанное стержнеобразное тело было бы целиком выполнено из полимерсодержащего материала.
В этом случае разрушение изоляции будет дополнительно уменьшено за счет снижения веса каркаса. Кроме того, произойдет дополнительное значительное снижение травматизма за счет применения более легких деталей каркаса при монтаже (в 1,5-2 раза легче), а также упрощение сборки (не надо использовать зубила и другие тяжелые специализированные инструменты для монтажа стальных конструкций). Снизятся затраты на перевозки.
Перечисленные технические результаты будут еще выше, если весь каркас (все стержнеобразные тела) изготовить из полимерсодержащего материала.
Во всех выше и нижеперечисленных примерах стержнеобразное тело может быть либо непосредственно оперто в изоляцию трубопровода, либо через гибкий материал (из которого изготовлена каждая емкость), в который оно вставлено.
Возможны многочисленные другие модификации заявленного устройства.
В частности, средство предотвращения разрушения изоляции может представлять собой не только целиком изготовленное из полимерсодержащего материала стержнеобразное тело каркаса, но и представлять собой ленту из полимерсодержащего материала, намотанную на стержнеобразное тело, изготовленное, например, из стали, имеющей жесткую неизменяемую форму, причем лента в предотвращающей разрушение изоляции трубопровода позиции контактирует с изоляцией трубопровода. Это позволяет сэкономить полимерсодержащий материал на изготовление стержнеобразного тела, заменив его, например, на металл.
Другая модификация заключается в том, что средство предотвращения разрушения изоляции представляет собой, по меньшей мере, пару охватывающих стержнеобразное тело элементов из полимерсодержащего материала, которые в предотвращающей разрушение изоляции трубопровода позиции контактируют с изоляцией трубопровода. При этом каждый элемент может иметь кольцеобразную форму поперечного сечения или С-образную форму поперечного сечения. Эта модификация характеризуется дополнительной экономией полимерсодержащего материала. Она характеризуется большей надежностью по сравнению с предыдущей, так как можно легко увеличить толщину элементов из полимерсодержащего материала, тем самым надежно предотвратив непосредственный контакт нижнего стержнеобразного тела (например, изготовленного из металла) каркаса с изоляцией трубопровода.
Средство предотвращения разрушения изоляции может представлять собой также охватывающий большую часть длины стержнеобразного тела листовой элемент из полимерсодержащего материала, который в предотвращающей разрушение изоляции трубопровода позиции контактирует с изоляцией трубопровода. Этот элемент может иметь как кольцеобразную форму поперечного сечения, так и С-образную форму поперечного сечения. По сравнению с предыдущей данная модификация характеризуется большей надежностью вследствие полного охвата по длине стержнеобразного тела.
В качестве полимерсодержащего материала могут быть использованы различные материалы данного класса.
Однако предпочтительно, чтобы полимерсодержащий материал представлял бы собой композиционный материал, например, стеклопластик, который выполнен путем соединения стеклонити со смолой.
Для предотвращения разрушающего воздействия ультрафиолетиовых лучей на стеклопластик, предотвращения его старения и удлинения срока службы желательно, чтобы полимерсодержащий материал был бы покрыт светостабилизирующим покрытием.
Желательно также использование композиционного материал изготовленного путем литья под давлением из полимерного сырья с добавками. В качестве полимерного сырья целесообразно использовать, например, полиэфирный припрег, полиэфирный премикс или стеклонаполненный полиамид.
Полезная модель поясняется чертежом.
На фиг.1 изображено устройство для балластировки трубопровода, покрытого изоляцией, общий вид, аксонометрия (сыпучий материал не показан);
На фиг.2 - то же, поперечное сечение (сыпучий материал показан);
На фиг.3 - то же, вид сверху (сыпучий материал не показан);
На фиг.4 схематично изображен частично трубопровод и каркас из металла (как в прототипе) (другие элементы устройства и сыпучий материал не показаны);
На фиг.5-фиг.8 показан процесс разрушения изоляции трубопровода, происходящий в прототипе (сыпучий материал не показан);
На фиг.9 показан модификация заявленного устройства, согласно которой только одно стержнеобразное тело изготовлено из полимерсодержащего материала (другие элементы устройства и сыпучий материал не показаны);
На фиг.10 показана другая модификация, согласно которой все стержнеобразные тела каркаса изготовлены из полимерсодержащего материала (другие элементы устройства и сыпучий материал не показаны);
На фиг.11 показана модификация, согласно которой все стержнеобразное тела каркаса изготовлены из жесткого материала неизменяемой формы, например, металла, и т.д. (другие элементы устройства и сыпучий материал не показаны);
На фиг.12 показана модификация, согласно которой нижнее стержнеобразное тело каркаса из жесткого материала неизменяемой формы, например, металла, стеклопластика и т.д. по фиг.11 (которое будет непосредственно или через гибкий материал соприкасаться с изоляцией трубопровода) покрывают лентой из полимерсодержащего материала;
На фиг.13 - то же, сечение А-А фиг.12;
На фиг.14 показана модификация, согласно которой нижнее стержнеобразное тело каркаса из жесткого материала неизменяемой формы, например, металла, и т.д. по фиг.11 (которое будет непосредственно или через гибкий материал соприкасаться с изоляцией трубопровода) охвачено тремя элементами из полимерсодержащего материала, которые в предотвращающей разрушение изоляции трубопровода позиции будут контактировать с изоляцией;
На фиг.15 - то же, сечение Б-Б фиг.14;
На фиг.16 изображена модификация, согласно которой нижнее стержнеобразное тело каркаса из жесткого материала неизменяемой формы, например, металла, и т.д. по фиг.11 (которое будет непосредственно или через гибкий материал соприкасаться с изоляцией трубопровода) покрывают охватывающим большую часть длины стержнеобразного жесткого тела листовым элементом из полимерсодержащего материала, который в предотвращающей разрушение изоляции трубопровода позиции контактирует с изоляцией трубопровода;
На фиг.17 - то же, в готовом виде, причем листовой элемент имеет С-образную форму поперечного сечения, аксонометрия;
На фиг.18 - то же, сечение В-В фиг.17;
На фиг.19 изображено в сборе заявленное устройство по варианту, изображенному на фиг.17 и фиг.18, на трубопроводе (другие элементы устройства и сыпучий материал не показаны);
На фиг.20 изображено поперечное сечение варианта устройства, изображенного на фиг.16, согласно которому листовой элемент имеет кольцеобразную форму поперечного сечения.
Приложение 1 содержит ТУ 6-11-298-84 на полиэфирный препрег в рекламе ОАО «Тверьстеклопластик»;
Приложение 2 содержит ТУ 2253-013-00204961-01 на полиэфирный премикс в рекламе ОАО «Тверьстеклопластик».
Устройство 1 для балластировки трубопровода, покрытого изоляцией, включает
пару емкостей 2, каждая из которых содержит каркас 3 из стержнеобразных тел 4 и гибкий материал 5, из которого шьется каждая емкость и образующий полость 6 емкости (фиг.1). Причем, по меньшей мере, одно из стержнеобразных тел каркаса, которое обозначено позицией 7, выполнено с возможностью упора в изоляцию 8 трубопровода 9 (на фиг.1 сыпучий материал не показан, чтобы не перегружать фигуру).
После установки трубопровода 9 в траншею 10 на нем располагают устройство 1 для балластировки трубопровода так, чтобы емкости 2 расположились бы по обеим сторонам трубопровода. Затем внутрь каждой полости 6 загружается сыпучий материал 11 (грунт, песок, и т.д.). Направление подачи сыпучего материала изображено стрелками 12. В каждой полости 6 каркас 3 (имеющий фирму плоской рамы) придает форму емкости 2. При этом вес сыпучего материала, заполняющего полость каждой емкости, передается через нижнее стержнеобразное тело 7 каркаса 3 на изоляцию 8 трубопровода 9.
Рассмотрим данный вопрос подробнее.
На фиг.4 схематично изображен частично трубопровод 9 и каркас 3 емкости, состоящий из четырех стержнеобразных тел 4, изготовленных из металла, при этом для удобства описания нижнее стержнеобразное тело обозначено дополнительно позицией 7. Данная конструкция охарактеризована в прототипе (патент РФ №2266457).
На фиг.5-фиг.8 показан процесс последовательного разрушения изоляции 8 и даже трубопровода 9 под воздействием веса сыпучего материала, заполняющего полости 6 каждой емкости 2, а также веса самих каркасов 3. Непосредственно на изоляцию воздействует нижнее стержнеобразное тело 7, которое образует в изоляции сначала выемку 13 (фиг.6), которая постепенно увеличивается в размерах и достигает трубопровода 9. Образуется сквозное отверстие 14 в изоляции, через которое на трубопровод 9 начинает интенсивно воздействовать атмосферная влага, грунтовые и паводковые воды и т.д., что ведет к разъеданию ржавчиной трубопровода и образованию выемок уже в трубопроводе, что может закончиться аварией.
Для предотвращения этого стержнеобразное тело 7 каркаса 3, выполненное с возможностью упора в изоляцию 8 трубопровода 9, снабжено средством предотвращения разрушения изоляции, представляющее собой полимерсодержащий материал, в предотвращающей разрушение изоляции трубопровода позиции контактирующий с изоляцией трубопровода.
Данное средство предотвращения разрушения изоляции может иметь множество модификаций.
Рассмотрим некоторые из них.
На фиг.9 схематично показано средство предотвращения разрушения изоляции, представляющее собой полимерсодержащий материал, которое выполнено в виде изготовленного целиком из полимерсодержащего материала стержнеобразного тела 7, в предотвращающей разрушение изоляции трубопровода позиции контактирующего с изоляцией 8 трубопровода 9. Остальные три стержнеобразные тела 4 каркаса 3 изготовлены из металла, например, стали. Разница материалов, из которых изготовлены стержнеобразные тела, подчеркнута разной штриховкой.
Поскольку нижнее стержнеобразное тело 7 каркаса 3 изготовлено из полимерсодержащего материала, не обладающего жесткостью формы, как, например, сталь, то в местах соприкосновения с изоляцией нижнее стержнеобразное тело 7 имеет возможность незначительного сжатия и деформации в местах соприкосновения с изоляцией, что, как указывалось выше, является следствием использования полимерсодержащего материала. В результате изоляция менее подвергается разрушению. Нижнее стержнеобразное тело 7 как бы «приспосабливается» к поверхности изоляции, принимая ее профиль, и равномерно распределяя давление на изоляцию.
Разрушение изоляции будет еще меньше, если все стержнеобразные тела 4 каркаса 3 изготавливать из полимерсодержащего материала, как это показано на фиг.10. Это связано со значительно меньшим удельным весом полимерсодержащего материала по сравнению со сталью. По сравнению со стальным каркасом с диаметром стержнеобразных тел 6 см, имеющим вес 100-150 кг, каркас из полимерсодержащего материала того же размера весит в 1,5-2 раза меньше.
Во всех выше и нижеперечисленных примерах стержнеобразное тело может быть либо непосредственно оперто в изоляцию трубопровода, либо через гибкий материал (из которого изготовлена каждая емкость), в который оно вставлено. Это обусловлено тем, что гибкий материал не предотвращает разрушение изоляции, так как не может выполнять функцию прокладки вследствие малой толщины, гибкости и податливости при приложении внешних сил.
На фиг.11-фиг.20 показаны другие модификации заявленного устройства, характеризующиеся тем, что все стержнеобразное тела каркаса изготовлены из жесткого материала неизменяемой формы, например, металла, и т.д., а средство предотвращения разрушения изоляции представляет собой различные накладки из полимерсодержащего материала на нижнее стержнеобразное тело, непосредственно контактирующее с изоляцией. Это позволяет значительно сэкономить расход полимерсодержащего материала на изготовление стержнеобразных тел каркаса заявленного устройства.
На фиг.11 схематично показан каркас 3, все стержнеобразные тела 4 которого изготовлены из жесткого материала неизменяемой формы, например, металла, и т.д., в том числе и нижнее стержнеобразное тело 7, которое в процессе эксплуатации контактирует непосредственно или через гибкий материал (не показан) с трубопроводом 9.
На фиг.12 и фиг.13 показана модификация, согласно которой нижнее стержнеобразное тело 7 каркаса из жесткого материала неизменяемой формы, например, металла, и т.д., покрывают лентой 16 из полимерсодержащего материала. В данном случае средство предотвращения разрушения изоляции представляет собой указанную ленту 16 из полимерсодержащего материала, намотанную на нижнее стержнеобразное тело 7, причем лента в предотвращающей разрушение изоляции трубопровода позиции контактирует с изоляцией 8 трубопровода 9. Толщина ленты 16 должна быть достаточной для обеспечения предотвращения изоляции трубопровода.
На фиг.14 и фиг.15 показана модификация, согласно которой нижнее стержнеобразное тело 7 каркаса из жесткого материала неизменяемой формы, например, металла, и т.д., охвачено тремя элементами 17 из полимерсодержащего материала, которые в предотвращающей разрушение изоляции трубопровода позиции будут контактировать с изоляцией 8 трубопровода 9. Каждый элемент имеет кольцеобразную форму поперечного сечения (фиг.15). Эти элементы могут быть изготовлены путем разрезания полой трубки необходимой толщины из полимерсодержащего материала. Их внутренний диаметр должен точно соответствовать наружному диаметру нижнего стержнеобразного жесткого тела 7 каркаса или немного меньше. В последнем случае элемент 17 кольцеобразной формы перед одеванием на нижнее стержнеобразное тело 7 немного растягивают, затем одевают нижнее стержнеобразное тело 7 и после этого элемент 17 отпускают. За счет сил упругости полимерсодержащего материала элементы 17 плотно охватывают нижнее стержнеобразное тело 7, тем самым фиксируя свое положение на нем. Однако каждый элемент 17 может иметь С-образную форму поперечного сечения. Перед одеванием на нижнее стержнеобразное тело 7 концевые части элемента С-образной формы раздвигают, вводят нижнее стержнеобразное тело 7 в полость элемента 7 и отпускают. За счет сил упругости концевые части элемента С-образной формы приобретают первоначальную форму и плотно охватывают нижнее стержнеобразное тело 7. Минимальное количество элементов 17 равно двум, которые монтируют на концевых участках нижнего стержнеобразного тела 7. Данная модификация характеризуется простотой сборки, а также минимальным количеством полимерсодержащего материала, необходимого для устройства. Расстояние между элементами 17 (или их количество) должно быть таким, чтобы предотвратить надежно контакт изогнувшего под воздействием сыпучего материала нижнего стержнеобразного тела 7 с изоляцией 8 трубопровода 9.
Для гарантированного предотвращения указанного контакта желательно использовать модификацию, изображенную на фиг.16-фиг.20. Согласно этой модификации средство предотвращения разрушения изоляции представляет собой охватывающий большую часть длины нижнего стержнеобразного тела 7 листовой элемент 18 из полимерсодержащего материала, который в предотвращающей разрушение изоляции трубопровода позиции контактирует с изоляцией трубопровода.
Листовой элемент 18 может иметь С-образную форму поперечного сечения, как показано на фиг.16-фиг.18. При сборке нижнее стержнеобразное тело 7 сначала кладут на разложенный на плоском основании листовой элемент 18 из полимерсодержащего материала, затем листовым элементом 18 охватывают нижнее стержнеобразное тело 7, как показано стрелками, обозначенными позицией 19, а затем фиксируют в этом положении при помощи стяжек, хомутов, фиксаторов (на фигурах не показаны, чтобы не загромождать фигуры).
На фиг.19 изображено в сборе заявленное устройство по варианту, изображенному на фиг.16-фиг.18, на трубопроводе 9 (другие элементы устройства и сыпучий материал не показаны).
Листовой элемент 18 может иметь также кольцеобразную форму поперечного сечения (фиг.20). Приемы одевания его на стержнеобразное тело общеизвестны, не являются предметом настоящей полезной модели и поэтому не рассматриваются.
Существует и множество других вариантов данной полезной модели.
Например, нижнее стержнеобразное тело 7 может быть погружено в жидкую расплавленную массу полимерсодержащего материала. Затем извлечено из нее и остужено. После высыхания и твердения получаем нижнее стержнеобразное тело 7, покрытое полимерсодержащим материалом.
Что касается полимерсодержащего материала, то могут быть использованы различные материалы данного класса, подбираемые в зависимости от их характеристик, а также от условий эксплуатации.
Однако предпочтительно, чтобы полимерсодержащий материал представлял бы собой композиционный материал.
Как известно, композиционный материал - неоднородный сплошной материал, состоящий из двух или более компонентов, среди которых можно выделить армирующие элементы, обеспечивающие необходимые механические характеристики материала, и матрицу (или связующее), обеспечивающую совместную работу армирующих элементов. Механическое поведение композиции определяется соотношением свойств армирующих элементов и матрицы, а также прочностью связи между ними. Эффективность и работоспособность материала зависят от правильного выбора исходных компонентов и технологии их совмещения, призванной обеспечить прочную связь между компонентами при сохранении их первоначальных характеристик. В результате совмещения армирующих элементов и матрицы образуется комплекс свойств композиции, не только отражающий исходные характеристики его компонентов, но и включающий свойства, которыми изолированные компоненты не обладают. В частности, наличие границ раздела между армирующими элементами и матрицей существенно повышает трещиностойкость материала, и в композициях, в отличие от однородных металлов, повышение статической прочности приводит не к снижению, а, как правило, к повышению характеристик вязкости разрушения.
Для создания композиции используются самые разные армирующие наполнители и матрицы. Это - гетинакс и текстолит (слоистые пластики из бумаги или ткани, склеенной термореактивным клеем), стекло- и графитопласт (ткань или намотанное волокно из стекла или графита, пропитанные эпоксидными клеями), фанера… Есть материалы, в которых тонкое волокно из высокопрочных сплавов залито алюминиевой массой.
В частности, для заявленной полезной модели заявитель рекомендует использовать в качестве композиционного материала, например, стеклопластик, который выполнен путем соединения стеклонити со смолой. Он вполне пригоден для изготовления каркаса и вместе с тем обладает необходимой податливостью и малым весом.
Для предотвращения разрушающего воздействия ультрафиолетовых лучей на стеклопластик, предотвращения его старения и удлинения срока службы, желательно, чтобы полимерсодержащий материал был бы покрыт светостабилизирующим покрытием.
Желательно также использование композиционного материала, изготовленного путем литья под давлением из полимерного сырья с добавками. В качестве полимерного сырья целесообразно использовать, например, полиэфирный препрег (ТУ 6-11-298-84), полиэфирные премиксы (ТУ 2253-013-00204961-01) или стеклонаполненный полиамид.
В качестве примера полиэфирного препрега (ТУ 6-11-298-84) и полиэфирных премиксов (ТУ 2253-013-00204961-01) заявитель приводит рекламу ОАО «Тверьстеклопластик» в качестве приложения 1 и 2 к данной заявке.
Полезная модель позволяет значительно уменьшить опасность разрушения изоляции трубопровода за счет того, что нижнее стержнеобразное тело каркаса в местах соприкосновения с изоляцией получает возможность незначительного сжатия и деформации в местах соприкосновения с изоляцией, что является следствием использования полимерсодержащего материала. Полимерсодержащий материал не является таким жестким, как сталь. Если сталь вследствие своей жесткости формы при соприкосновении с изоляцией начинает ее разрушать, то полимерсодержащий материал имеет возможность незначительного сжатия и деформации в местах соприкосновения с изоляцией, что, как указывалось выше, является следствием использования полимерсодержащего материала. В результате изоляция менее подвергается разрушению. Нижнее стержнеобразное тело каркаса как бы «приспосабливается» к поверхности изоляции, принимая ее профиль, и равномерно распределяя давление на изоляцию.
Дополнительно эффект снижения разрушения изоляции многократно усиливается за счет того, что полимерсодержащий материал значительно легче стали по удельному весу. Например, при диаметре каждого стержнеобразного тела каркаса порядка 6 см общий вес каркаса составляет 100-150 кг. Замена материала стержнеобразных тел каркаса из стали на полимерсодержащий материал позволяет более чем в 2 раза снизить общий вес каркаса и тем самым значительно снизить удельное давление со стороны нижнего стержнеобразного тела на изоляцию за счет снижения составляющей этого давления, вызванного весом каркаса, при постоянном значении составляющей давления, вызванной весом сыпучего материала, находящегося внутри полости емкости.
Заявитель считает необходимым особо обратить внимание экспертизы на то, что именно из сочетания «податливости» полимерсодержащего материала (то есть возможности при соприкосновении с изоляцией несколько изменять свою внешнюю форму в сравнении с неизменной формой стали) с его значительной легкостью (меньшим весом) по сравнению с весом стали, вытекает технический результат: резкое уменьшение разрушения изоляции трубопровода и даже ее предотвращение.
Кроме того, полезная модель позволяет
- снизить травматизм в результате применения более легких деталей каркаса при монтаже (в 1,5-2 раза легче),
- упростить сборку в результате отсутствия необходимости в использовании зубил, молотков и других тяжелых специализированных инструментов, применяемых для монтажа стальных конструкций,
- снизить затраты на перевозки.
Помимо приведенных вариантов полезной модели возможны и другие многочисленные его модификации. Все они охватываются приведенной формулой полезной модели.
Источники информации, принятые во внимание:
1. Патент на изобретение №2266457, М. кл. F16L 1/06, приоритет 22.03.2004 (прототип).