ОПОРНО-НАПРАВЛЯЮЩЕЕ КОЛЬЦО ДЛЯ ТРУБОПРОВОДА

Полезная модель относится к строительству трубопроводного транспорта и используется при строительстве переходов под автомобильными и железными дорогами в качестве опор, предназначенных для протаскивания трубопровода внутри другой трубы или внутри защитного кожуха.
Известно, что при строительстве трубопроводов железные и автомобильные дороги, судоходные, оросительные каналы и различные подземные коммуникации являются наиболее серьезными искусственными препятствиями. В соответствии с требованиями СНиП 2.05.06.-85* указанные участки трубопроводов относятся к I категории. Трубопровод располагается в металлическом футляре - защитном кожухе, диаметр которого должен быть больше диаметра прокладываемой (основной) трубы не менее чем на 200 мм. Основную трубу и кожух покрывают антикоррозионной изоляцией. Кожух имеет длину, превышающую длину искусственного препятствия на регламентированную СНиП величину.
После укладки кожуха под препятствием в него протаскивают заранее подготовленный рабочий трубопровод. Для облегчения процесса протаскивания на трубопроводе закрепляют роликовые или иные предусмотренные проектом опорные устройства. Эти устройства не только облегчают процесс протаскивания трубопровода, но и фиксируют его положение в кожухе таким образом, чтобы исключался электрический контакт между кожухом и трубопроводом (см. БОРОДАВКИН П.П. и др. «Сооружение магистральных трубопроводов», Москва, Недра, 1987, стр.338, 339, 345).
Из уровня техники известны различные опорные устройства для перемещения промышленного оборудования, протяженных объектов, в том
числе и трубопроводов.
Известна роликовая опора качения для направляющих станков, содержащая направляющую с рабочим, возвратным и переходным участками. Она содержит также тела качения в виде роликов, снабженных цапфами, установленными в обойме (см. SU 1784769, 25.08.1988).
Недостатком известной опоры является невозможность ее использования в условиях протаскивания трубопровода внутри другой трубы, либо кожуха, когда трубопровод во время прямолинейного перемещения в силу ряда сложных условий вынужденно получает еще и вращательное движение, а, кроме того, прочность известной опоры недостаточна при воздействии на нее динамических нагрузок.
Известна опора для трубопровода, протаскиваемого внутри другой трубы, либо защитного кожуха, содержащая тела качения в виде роликов (см. RU 2023935, 30.11.1994). В известном решении к протаскиваемому трубопроводу прикреплены опорные элементы - ролики, расположенные по винтовой линии с расстоянием между ними, равным шагу винта. Прикладывая к хвостовой части протаскиваемого трубопровода осевое усилие и создавая крутящий момент, добиваются его «винтообразного» продвижения вовнутрь кожуха.
Недостатком данного технического решения является невозможность его использования при протаскивании труб на расстояния, превышающие 100 м, например, при прокладывании перехода методом наклонного бурения под водным препятствием, когда кожух имеет изгиб, спуск и подъем, а также в случае использования труб большого диаметра.
Кроме того, известная опора не может быть использована в режиме скольжения. Данное техническое решение требует использования значительных средств и громоздкого оборудования для перемещения трубы в осевом направлении и одновременного придания ей вращательного движения.
Наиболее близким к заявленной полезной модели (далее по тексту ПМ) является известное опорно-направляющее кольцо для трубопровода, содержащее скрепленные между собой разъемными соединениями, по меньшей мере, три металлических сегмента со стяжками по краям, размещенные на металлических сегментах и закрепленные на них опорные элементы, выполненные из диэлектрического материала (см. RU 31427 U1, 10.08.2003).
Недостатком известного решения является возможность повреждения протаскиваемого трубопровода при значительной длине перехода из-за истирания опорных элементов - ползунов выполненных из пластмассы. Из практики строительства таких переходов известно, что при неверно выбранном шаге расположения опорных элементов по окружности протаскиваемого трубопровода, последний располагаясь на двух опорных элементах имеет незначительный зазор между нижней образующей трубопровода и поверхностью защитного кожуха. При протаскивании трубопровода случайно оставленные в защитном кожухе предметы, например, крепежные болты, гайки, попав в зазор между трубопроводом и кожухом создают трудности при протаскивании и, что наиболее опасно - повреждают их изоляцию.
При неверно заданном шаге между опорными элементами их контакт с поверхностью защитного кожуха может происходить не по опорной поверхности. Поскольку на опорные элементы приложены значительные нагрузки от веса протаскиваемого трубопровода, а также значительные продольные усилия, то в этих условиях происходит интенсивное истирание опорных элементов, уменьшение зазора между трубопроводом и кожухом, а при значительных длинах перехода может возникнуть контакт трубопровода с защитным кожухом, при этом произойдет истирание изоляции и повреждение поверхностей трубопровода и кожуха.
Таким образом, существует задача создания опорно-направляющих колец для трубопровода, повышающих надежность протаскивания трубопровода в защитном кожухе, обеспечивающих сохранение его изоляции при любых длинах перехода.
Указанная задача решается тем, что опорно-направляющее кольцо для трубопровода, в котором скрепленные между собой разъемными соединениями металлические сегменты со стяжками на их торцах содержат размещенные на наружной поверхности металлических сегментов и закрепленные на них в металлических стойках опорные элементы, выполненные из износостойкого диэлектрического материала, при этом в сборе металлические сегменты образуют замкнутое кольцо, внутренний диаметр которого равен диаметру снаряженного трубопровода в месте расположения на нем опорно-направляющего кольца, а для обеспечения гарантированного зазора между трубопроводом и защитным кожухом шаг расположения опорных элементов по наружной поверхности опорно-направляющего кольца определяется по математической зависимости
,
где L - расстояние между вершинами внутренних вертикальных стенок металлических стоек для закрепления опорных элементов;
R - радиус наружной поверхности снаряженного трубопровода;
А - высота указанной металлической стойки;
Δ - гарантированный зазор между нижней образующей наружной поверхности изолированного (снаряженного) трубопровода и линией, соединяющей указанные вершины стоек, предпочтительно равный 20-30 мм.
В частном случае выполнения кольца каждый металлический сегмент снабжен прокладкой из упругого материала, предпочтительно резины, размещенной в виде непрерывной ленты, предпочтительно наклеенной на поверхность металлического сегмента, противоположную его поверхности с размещенными на ней опорными элементами.
Кроме того, каждый металлический сегмент снабжен набором прокладок из упругого материала, предпочтительно резины, дискретно размещенных и предпочтительно наклеенных на поверхность металлического сегмента, противоположную его поверхности с размещенными на ней опорными элементами. При этом ширина указанных прокладок не меньше соответствующей им ширины опорной поверхности металлического сегмента, а торцы указанных прокладок совпадают или выступают за торцы соответствующего металлического сегмента.
Сущность полезной модели поясняется графическим материалом, где на рисунке изображено поперечное сечение трубопровода, размещенного в защитном кожухе. Позициями обозначены следующие элементы:
1 - опорно-направляющее кольцо;
2 -трубопровод;
3 - защитный кожух;
4 - разъемные соединения;
5 - металлические сегменты;
6 - стяжки;
7 - металлические стойки;
8 - опорные элементы;
9 - прокладка.
Опорно-направляющее кольцо 1 для трубопровода 2, размещенного в защитном кожухе 3 снабжено скрепленными между собой разъемными
соединениями 4, металлические сегменты 5 со стяжками 6, например, резьбовыми на их торцах. Металлические сегменты 5 содержат размещенные на их наружной поверхности и закрепленные на них в металлических стойках 7 опорные элементы 8, выполненные из износостойкого диэлектрического материала.
В сборе металлические сегменты 5 образуют замкнутое кольцо, внутренний диаметр которого равен диаметру снаряженного трубопровода 2 в месте расположения на нем опорно-направляющего кольца 1. Для обеспечения гарантированного зазора между трубопроводом 2 и защитным кожухом 3 шаг расположения опорных элементов 8 по наружной поверхности опорно-направляющего кольца определяется по математической зависимости
,
где L - расстояние между вершинами внутренних вертикальных стенок металлических стоек для закрепления опорных элементов;
R - радиус наружной поверхности снаряженного трубопровода;
А - высота указанной металлической стойки;
Δ - гарантированный зазор между нижней образующей наружной поверхности изолированного (снаряженного) трубопровода и линией, соединяющей указанные вершины стоек, предпочтительно равный 20-30 мм.
Например, для трубопровода диаметром 1020 мм, радиус наружной поверхности снаряженного трубопровода составляет R=515 мм. Принимаем высоту стойки А=50 мм и гарантированный зазор Δ=20 мм, при этих условиях расстояние L, определенное по указанной математической зависимости, составит 360 мм.
В частном случае выполнения опорно-направляющего кольца 1
каждый металлический сегмент снабжен прокладкой 9 из упругого материала, предпочтительно резины, размещенной в виде непрерывной ленты, предпочтительно наклеенной на поверхность металлического сегмента, противоположную его поверхности с размещенными на ней опорными элементами 8.
Кроме того, в частном случае выполнения опорно-направляющего кольца 1 каждый металлический сегмент 5 снабжен набором прокладок из упругого материала, предпочтительно резины, дискретно размещенных и предпочтительно наклеенных на поверхность металлического сегмента, противоположную его поверхности с размещенными на ней опорными элементами 8. При этом ширина указанных прокладок не меньше соответствующей им ширины опорной поверхности металлического сегмента, а торцы указанных прокладок совпадают или выступают за торцы соответствующего металлического сегмента.
Заявленная полезная модель обеспечивает надежное протаскивание трубопровода внутри защитного кожуха при больших его длинах с учетом износа (истирания) опорных элементов.