ТРУБОПРОВОД ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ ВОДЫ

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в коммунальном хозяйстве и в других отраслях народного хозяйства.
При замерзании воды в замкнутых сосудах, емкостях, трубопроводах для транспортировки воды происходит их разрушение, что приводит к авариям в коммунальном хозяйстве и в других отраслях народного хозяйства. Все известные устройства для защиты от разрушения сводятся к предотвращению замерзания воды путем подогрева.
Известно устройство для обогрева трубопровода, транспортирующего застывающую среду, включающее теплоизоляционный кожух, в котором параллельно с основным трубопроводом проложен дополнительный греющий трубопровод, а между теплоизолированным кожухом и стенками основного и дополнительного трубопроводов образован канал для циркуляции теплоносителя, при этом в качестве теплоносителя канал частично заполнен жидкостью, температура кипения которой равна температуре транспортировки среды. (SU 1800205, МПК: F 16 L 53/00, опубликовано 07.03.1993, Бюллетень №9).
Недостатком известного устройства является то, что требуется подвод тепловой энергии извне, что не обеспечивает достаточную надежность защиты из-за внезапного прекращения подвода тепловой энергии по тем или иным причинам, кроме того снижается экономичность устройства.
Известна труба с электроподогревом, содержащая собственно трубу с нагревательным элементом, соединенным с источником питания и теплоизолирующий слой, при этом между поверхностью трубы и нагревательным элементом размещен электроизолирующий слой, а с другой
стороны относительно нагревательного элемента расположен теплоизолирующий слой, причем электоизолирующий слой, нагревательный элемент и теплоизолирующий слой выполнены в виде последовательно нанесенных друг на друга слоев покрытий. (RU 13248, МПК: F 16 L 53/00, опубликовано 27.03.2000).
По совокупности признаков это известное техническое решение является наиболее близким к заявляемому и принято за прототип.
Недостатком известного устройства, принятого за прототип, а также причиной, препятствующей достижению желаемого технического результата при использовании упомянутого известного устройства является то, что требуется подвод электрической энергии извне, что снижает надежность, эффективность и экономичность устройства.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, а также выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной полезной модели, позволил установить, что заявитель не обнаружил технического решения, характеризующегося признаками, тождественными или эквивалентными, предлагаемым.
Определение из выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого технического решения по совокупности признаков, позволило выявить в заявленном устройстве совокупность существенных отличительных признаков по отношению к рассматриваемому заявителем техническом результату, изложенную в нижеприведенной формуле полезной модели.
Заявляемое техническое решение позволяет предотвратить разрушение трубопроводов, сосудов, заполненных водой при ее замерзании. При этом не требуется подвода тепловой, электрической или иной энергии извне, что приводит к повышению надежности и экономичности устройства.
Предложен трубопровод для транспортировки воды, включающий собственно трубопровод, при этом внутрь трубопровода по всей его длине
помещен полый герметичный элемент с внутренним сечением, составляющим 0,1-0,12 от внутреннего сечения трубопровода, а геометрические характеристики и материал элемента выбираются из условий устойчивости
т
э
Р≤Р; где:
т
P - рабочее давление в трубопроводе;
э
P- допустимое наружное давление на элемент.
Полезная модель иллюстрируется чертежом.
Трубопровод для транспортировки воды включает собственно трубопровод 1. Внутрь трубопровода 1 по всей его длине помещен полый герметичный элемент 2 с внутренним сечением, составляющим 0,1-0,12 от внутреннего сечения трубопровода 1, для того, чтобы воспринять увеличение на 9% объема воды при замерзании и тем самым исключить возникновение разрывающих усилий на стенки трубопровода (сосуда). Геометрические характеристики (форма, толщина стенки) и материал элемента выбираются таким образом, чтобы при рабочих условиях в трубопроводе (сосуде) - давлении и температуре элемент сохранял заданную форму, то есть сохранял устойчивость.
Условие устойчивости выражается
т
э
Р≤Р; где:
т
Р - рабочее давление в трубопроводе;
э
Р- допустимое наружное давление, при котором элемент сохраняет устойчивость.
Для элементов цилиндрической формы Рэ может быть подсчитано по зависимостям:
э
кр
Р=0,5ξР;
где:
кр
Р - критическое давление,
ξ - поправочный коэффициент,
кр
σ - критическое напряжение,
Е - модуль упругости,
S - толщина стенки,
d - наружный диаметр элемента.
э
Для элементов иной формы Р можно определить по соответствующим известным зависимостям.
Работает предлагаемое устройство следующим образом. При нормальных условиях эксплуатации (расчетном рабочем давлении и температуре выше 0°С) полый геометрический элемент, спроектированный и изготовленный при соблюдении условия устойчивости сохраняет заданную форму и вытесняет 10-12% объема воды от объема трубопровода (сосуда). При замерзании воды элемент сжимается и воспринимает увеличение объема воды при замерзании (на 9%), предотвращая тем самым разрушение трубопровода (сосуда). При оттаивании льда элемент принимает первоначальную форму за счет упругости стенок и (или) давления находящегося в нем сжатого воздуха.