УСТРОЙСТВО КОМПЕНСАЦИИ ДЕФОРМАЦИИ ТРУБОПРОВОДА, ПРОЛОЖЕННОГО В ТОННЕЛЕ

Полезная модель относится к строительству трубопроводных систем в технологических тоннелях, а именно к устройствам компенсации деформаций трубопроводов, и может быть использована для трубопроводов, проложенных в необслуживаемых подземных технологических тоннелях.
Необслуживаемые тоннели могут применяться для прокладки трубопроводов под естественными и искусственными препятствиями, например, водными преградами. При строительстве таких тоннелей существует необходимость компенсаций деформации трубопроводов (линейного удлинения), вызванных перепадами давления перекачиваемой среды и/или изменением температуры трубопроводов.
Из уровня техники известны различные конструкции компенсаторов деформации трубопровода. В частности известно устройство компенсации деформации подземного трубопровода, выполненное в виде размещенных по длине трубопровода с одинаковыми интервалами и размещенных на поверхности грунта плит. Плиты фиксируют в грунте с помощью размещенных в нем и с отклонением наружу от плит четырех опор. На каждой плите с помощью шарнира с возможностью поворота в вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось трубопровода, установлен двуплечий рычаг. Одно его плечо ориентировано нормально к продольной оси трубопровода и шарнирно соединено с закрепленным на нем бандажом, а второе плечо рычага ориентировано под прямым углом к упомянутому плечу, направлено вдоль оси трубопровода и шарнирно соединено с тягой (см. патент РФ №2453755, F16L 1/028, 20.06.2012).
Из уровня техники известно устройство для компенсации деформации подземного трубопровода, обеспечивающее его предварительное натяжение. Устройство включает цилиндрический корпус, пружину охватывающую трубопровод и опорные стойки (см. патент Китая на полезную модель CN 1739694, F16L 51/00, 09.02.2011).
Однако все известные компенсаторы ввиду стесненных условий строительства являются неприемлемыми для использования в необслуживаемых тоннелях.
Задачей заявленной полезной модели является разработка устройства для компенсации деформаций (линейного удлинения вызванного перепадом давления или изменением температуры трубопроводов) трубопроводов, проложенных в тоннелях.
Технический результат заявленной полезной модели заключается в упрощении конструкции устройства и расширении его технологических возможностей.
Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для компенсации деформации трубопровода, проложенного в тоннеле между первой и второй неподвижными опорами, содержит два упорных фланца, приваренных к трубопроводу с внешних относительно тоннеля сторон неподвижных опор, и имеющих усиления в виде ребер жесткости, при этом первый фланец установлен вплотную к первой неподвижной опоре, а между вторым фланцем и второй неподвижной опорой размещены распорки, установленные с обеспечением натяжения трубопровода на участке между первым и вторым фланцами.
Кроме того, указанный технический результат достигается за счет того, что устройство содержит два дополнительных фланца, приваренных к трубопроводу с внутренних относительно тоннеля сторон неподвижных опор, и снабженных усилениями в виде ребер жесткости
Заявленное устройство отличается от известных аналогов тем, что оно позволяет создавать предварительное напряжение трубопровода путем его растяжения до определенной величины заданным усилием без размещения дополнительных элементов конструкции внутри тоннеля. Указанное предварительное напряжение обеспечивает компенсацию линейного теплового удлинения трубопровода. При этом заявленное устройство не требует обслуживания.
Конструкция заявленного устройства показана на фиг.1, на фиг.2 более детально показана схема натяжения трубопровода на второй опоре (правая часть фиг.1).
Устройство предназначено для компенсации деформации трубопровода 1, проложенного в технологическом тоннеле 2 между первой 3 и второй 4 неподвижными железобетонными опорами, расположенными по разные стороны относительно тоннеля 2 (см. фиг.1).
Устройство содержит два упорных фланца 5 (первый фланец), 6 (второй фланец), приваренных к трубопроводу с внешних сторон опор 3 и 4 (относительно тоннеля), и также может содержать два дополнительных фланца 7 и 8 приваренных с внутренних сторон опор 3 и 4 (однако их наличие строго необязательно). Фланцы 5, 6, 7, 8 имеют усиления в виде ребер жесткости 9. При этом с одной стороны тоннеля (левая сторона на фиг.1) фланцы 5 и 7 размещены вплотную к опоре 3 обеспечивая фиксацию трубопровода (без линейного и осевого перемещения в первой неподвижной опоре 3). С другой стороны тоннеля 2 (правая сторона) между фланцем 6 и опорой 4 размещены постоянные распорки 10, обеспечивающие натяжение трубопровода 1 с требуемым усилием.
Предпочтительно, чтобы в местах крепления фланцев трубопровод имел более толстую стенку (усиленные части 1'), по отношению к основной части. При этом усиленные части 1' приварены к основному трубопроводу сварными швами 11.
Внутри опор 3 и 4 трубопровод 1 (усиленные части 1') предпочтительно размещен в кожухах 12, обеспечивающих скольжение в них трубопровода 1 при его растяжении (см. фиг.2). Кожухи 12 имеют по концам опорные кольца 13 и 14, забетонированные в опорах 3 и 4 и являющиеся закладными элементами.
Монтаж устройства осуществляют в процессе прокладки трубопровода 1.
До заливки бетоном неподвижных опор 3 и 4 к основному рабочему трубопроводу 1, проложенному в тоннеле, устанавливают (приваривают) усиленные части 1', на которых предварительно надеты кожухи 12 с опорными кольцами 13 и 14 и фланцы 5, 6, 7 и 8. Далее проводят подготовительные операции для возведения неподвижных опор 3 и 4: изготавливают и устанавливают арматурный каркас опор 3 и 4, возводят опалубку, центрируют кожухи 12 с опорными кольцами 13 и 14, выполняющими роль закладных деталей в теле опор 3 и 4. После чего опоры 3 и 4 заливают бетоном. Фланцы 5, 6, 7 и 8, а также ребра жесткости 9, приваривают к усиленным частям 1' трубопровода 1. При этом фланцы 5 и 7 (с левой стороны относительно тоннеля 2) размещают вплотную к неподвижной опоре 3. С другой (правой) стороны относительно тоннеля фланец 6 приваривают на расстоянии от опоры 4 (кольца 14), достаточном для установки домкратов, а фланец 8 на расстоянии от кольца 13, величина которого соответствует расчетной величине удлинения трубопровода 1 при растягивании.
После набора бетоном 100% прочности между кольцом 14 и фланцем 6 размещают домкраты, при этом со стороны фланца 6 устанавливают прокладки из стального листа. Производят растяжение трубопровода 1 путем перемещения фланца 6 с помощью домкратов. В процессе растяжения под домкраты могут устанавливаться технологические проставки. При этом трубопровод будет линейно перемещаться в кожухах 12 с небольшим трением. После растяжения фланец 8 вплотную приближается к опоре 4. Затем трубу ослабляют до определенной степени (примерно на 20%) и на расчетной длине устанавливают проставки для фиксированного ослабления трубы. После ослабления домкраты удаляют и между фланцем 6 и кольцом 14 устанавливают постоянные распорки 10.
Величину необходимой деформации растяжения определяют путем расчета с учетом размеров, материала трубы, а также условий работы трубопровода.
Таким образом, в заявленной полезной модели за счет создания предварительного натяжения и фиксации его в напряженном состоянии, обеспечивается компенсация деформации трубопровода. При этом за счет того, что конструктивные элементы устройства не размещают внутри тоннеля, обеспечивается простота и функциональность конструкции заявленного устройства.