ОГРАНИЧИТЕЛЬ РАЗРЫВОВ ТРУБОПРОВОДА В МЕСТАХ ЕГО НЕПОДВИЖНОЙ ФИКСАЦИИ

Заявляемая в качестве полезной модели конструкция ограничителя разрывов трубопроводов относится к приспособлениям, применяемым для предотвращения последствий разрывов энергетических трубопроводов в местах их неподвижной фиксации, в частности: на неподвижных опорах, в зонах сварных швов при соединении трубопроводов с элементами проходок сквозь стены и перегородки, т.е. в местах закрепления трубопроводных элементов, где теоретически возможны, так называемые, «постулируемые» разрывы, последствиями которых на трубопроводах первого и второго контура атомных электростанций могут быть "хлыстовые" движения концов трубопровода, воздействие реактивной струи на окружающие конструкции и оборудование, рост давления в помещениях энергетических установок.
Известно устройство для упрочнения труб, содержащее приваренную к упрочняемой трубе над сварным стыком усилительную муфту, отличающееся тем, что последняя выполнена в виде тонкостенной оболочки с формой полуто'ра, при этом в полости усилительной муфты создано повышенное давление. (Описание к патенту РФ №2067717 по заявке №93016381/06, Мкл. от 31.03.1993; опубликовано 10.10.1996 г).
Недостатком известного устройства является отсутствие доступа к сварному шву после установки устройства на трубе, что для трубопроводов энергетических систем, работающих в условиях высоких давлений и температур теплоносителя, является недопустимым, т.к. становится невозможным контроль сварных соединений в процессе эксплуатации трубопровода.
Известен также ограничитель разрыва монтажного шва трубопровода, используемый в составе узла герметизации проходки трубопровода через защитные оболочки (Описание к патенту РФ №2338949, М.Кл. F16L 5/00 по заявке №2007111444/06 от 28.03.2007, опубликовано: 20.11.2008 г.). Ограничитель разрыва выполнен в виде втулки с фланцем и кольцевым торцом. Посредством фланца ограничитель разрыва смонтирован на торцевой поверхности переходного фланца, закрывает монтажный шов трубопровода и кольцевым торцом упирается в установочный элемент, смонтированный на трубопроводе и выполненный в виде кольца или в виде радиальных ребер, смонтированных на трубопроводе. В стенке ограничителя разрыва выполнено, по крайней мере, одно отверстие для стравливания избыточного давления в случае частичного нарушения целостности монтажного шва трубопровода проходки.
Основным недостатком известного ограничителя разрывов трубопровода является возможность монтажа его только на элементах герметичной проходки с уже имеющейся конструкцией для подсоединения втулки, что сужает область его использования. Невозможно использование указанного ограничителя для защиты сварных швов ответственных трубопроводов в местах присоединения трубопровода, например, к проходке трубопровода через защитные сооружения. Кроме того, выполнение во втулке отверстий для стравливания избыточного давления в случае частичного нарушения целостности монтажного шва трубопровода может привести к формированию вторичных реактивных струй.
Наиболее близким по назначению, технической сущности и достигаемому результату к заявляемому в качестве полезной модели ограничителю разрывов трубопроводов является устройство для ограничения утечки при разрыве трубопровода, содержащее два элемента крепления - стягивающие хомуты, установленные на трубопроводе соответственно по обеим сторонам защищаемого сечения трубопровода и соединенные непосредственно друг с другом с помощью соединительных средств, включающих элементы, обладающие аксиальной эластичностью, обеспечивающие свободное аксиальное расширение трубы, при этом каждый хомут содержит средства аксиального закрепления на трубопроводе, например, зацепами в виде буртика на поверхности трубопровода и заплечика на поверхности одного из хомутов, или в виде тороидальных прутков, уложенных в кольцевые канавки на поверхности трубопровода и хомута и состоит из двух полухомутов, соединенных вместе и имеющих участок взаимного раструбного соединения, обеспечивающий центровку, препятствующую смещению трубопровода по оси в случае разрыва указанного сечения, и по крайней мере в одном из двух хомутов проделаны вентиляционные каналы. (Описание к патенту РФ №2050499 по кл. F16L 55/18 по заявке №5001550/29 от 12.09.1991 г., опубликовано 20.12.1995 г.).
Недостатком данного устройства является необходимость крепления хомутов на трубопроводе посредством элементов, требующих доработки конструкции трубопровода и невозможность установки его в местах неподвижной фиксации трубопровода. Изготовление буртиков для установки зацепов хомутов или канавок для укладки прутков не осуществимо технологически на действующих трубопроводах, и не допустимо на трубопроводах энергетических систем, т.к. может привести к дополнительному ослаблению трубопровода. Кроме того, выполнение центрирующих элементов в виде взаимного раструбного соединения, препятствующего смещению трубопровода по оси в случае разрыва защищаемого сварного соединения, не обеспечивает достаточной надежности конструкции на трубопроводах высокого давления, а наличие вентиляционных каналов в хомутах ослабляет их конструкцию и может послужить каналами для формирования вторичных реактивных струй при разрыве трубопровода.
Технической задачей, решаемой заявляемым в качестве полезной модели ограничителем разрывов трубопроводов является упрощение технологии установки его на действующих и строящихся трубопроводах в местах «постулируемых» разрывов, минимизация последствий разрывов при повышении надежности конструкции и расширение области применения.
Техническим результатом использования указанной полезной модели является упрощение технологии установки устройства на поверхностях трубопроводов в местах неподвижной фиксации, и повышение надежности элементов, обеспечивающих осевую и радиальную фиксацию трубопровода в зоне сечения «постулируемого» разрыва, например сварного шва, за счет упрощения элементов конструкции.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в ограничителе разрывов трубопроводов, содержащем элементы установки его на трубопроводе, размещаемые по обе стороны от защищаемого сечения «постулируемого» разрыва, и соединенные продольно с помощью шпилечных соединений, включающих элементы, обладающие аксиальной эластичностью, согласно полезной модели, элементы установки ограничителя разрывов на трубопроводе выполнены в виде двух основных опорных фланцев, разнесенных пространственно от сечения «постулируемого» разрыва на расстояние, не меньшее половины диаметра трубопровода, и собранных из полуфланцев, соединенных болтовыми соединениями, при этом один из опорных фланцев зафиксирован упорными пластинами, приваренными к поверхности трубопровода, и между основными опорными фланцами в непосредственной близости к сечению «постулируемого» разрыва, установлен дополнительный опорный фланец из двух полуфланцев, при этом дополнительный опорный фланец дистанционирован от упорных пластин прикрепленными к нему кронштейнами, выполнен с проходными отверстиями для шпилек, соединяющих два основных опорных фланца, и на поверхности шпилек между дополнительным опорным фланцем и одним из основных опорных фланцев, над сечением «постулируемого» разрыва установлены равномерно разнесенные по указанному участку сваренные из полуколец металлические кольца, прикрепленные к наружной поверхности кронштейнов, а элементы шпилечного соединения, обладающие аксиальной эластичностью, выполнены в виде тарельчатых пружин.
Выполнение ограничителя разрывов трубопровода, в котором элементы установки ограничителя разрывов на трубопроводе - два основных опорных фланца, разнесены на расстояние, не меньшее половины диаметра трубопровода, обеспечивает увеличение объема трубопровода, включаемого в зону действия ограничителя разрывов, что повышает надежность фиксации зоны трубопровода с сечением «постулируемого» разрыва и минимизирует последствия разрыва трубопровода.
Выполнение ограничителя разрывов с промежуточным фланцем, дистанционированным от закрепленных на трубопроводе упорных пластин кронштейнами, обеспечивающее дополнительную фиксацию ограничителя разрывов на трубопроводе или его вспомогательных элементах, например на неподвижной опоре трубопровода или на элементах трубопроводной фасонины, что позволяет повысить уровень защиты сечения «постулируемого» разрыва трубопровода.
Увеличение жесткости продольной и поперечной фиксации, обеспечиваемой дополнительными металлическими кольцами, установленными на поверхности шпилек, стягивающих два основных опорных фланца ограничителя разрывов и крепящихся к пластинчатым кронштейнам, повышает надежность конструкции, снимает напряжение трубопровода и устраняет угрозу «постулируемого» разрыва. При этом, использование в шпилечных соединениях тарельчатых пружин в качестве элементов с аксиальной эластичностью позволяет учитывать температурные напряжения трубопровода и обеспечивает шпилечным соединениям демпфирующие свойства.
Кроме того, выполнение всех элементов ограничителя перемещений трубопровода в виде простых по форме деталей, не требующих специальных технических средств для приспособления поверхности трубопровода к креплению опорных элементов ограничителя разрывов, упрощает технологию их сборки на поверхности действующих и строящихся трубопроводов.
Отличительные признаки заявляемого ограничителя разрывов обеспечивают упрощение технологии установки его на действующих и строящихся трубопроводах в местах соединения с вспомогательными трубопроводными элементами и минимизацию последствий разрывов, повышают надежность конструкции и расширяют область применения.
Пример выполнения ограничителя разрывов трубопровода поясняется чертежами.
На фиг.1 представлен разрез ограничителя разрывов трубопровода, установленный на сварном шве трубопровода и герметичной проходки.
На фиг.2 представлен ограничитель разрывов трубопровода, установленный на неподвижной опоре трубопровода.
Ограничитель разрывов трубопровода содержит установленные на поверхности трубопровода 1 опорные фланцы 2 и 3, выполненные соответственно из полуфланцев 2а и 2б, и 3а, 3б, скрепленных резьбовыми соединениями 2в и 3в, например болтовыми. Опорные фланцы 2 и 3 разнесены от зоны сварного шва 4, соединяющего участки трубопровода и являющегося сечением «постулируемого» разрыва, на расстояние, не меньшее половины диаметра трубопровода. Один из основных опорных фланцев, например основной опорный фланец 2, зафиксирован сваркой к торцу А упорных пластин 5, приваренных к поверхности трубопровода или к его вспомогательным элементам, а к торцам Б упорных пластин 5 посредством кронштейнов 6 прикреплен дополнительный опорный фланец 7, установленный по другую сторону сечения «постулируемого» разрыва относительно фланца 2. Фланец 7 также выполнен из двух полуколец 7а и 7б, соединенных между собой болтовыми соединениями 8. Основные опорные фланцы 2 и 3 через отверстия в них 9 и 10 и отверстие 11 в дополнительном опорном фланце 7 стянуты шпильками 12 с гайками 13, 14, 15, 16, навинченными по наружным концам шпилек, и с установленными на поверхности полуфланцев 2а и 3б тарельчатыми пружинами 17. Шпильки 12 через отверстия 11 в дополнительном опорном фланце 7 пропущены свободно. На наружной поверхности шпилек 12 между основным опорным фланцем 2 и установленным по другую сторону сечения «постулируемого» разрыва дополнительным опорным фланцем 7, установлены металлические кольца 18, сваренные из двух полуколец 18а и 18б, внутренней поверхностью приваренных к наружной поверхности кронштейнов 6.
Установка ограничителя разрывов трубопровода производится в следующей последовательности.
На поверхности трубопровода 1 или на вспомогательных элементах, фиксирующих участок трубопровода (на чертеже не показаны), на расстоянии от защищаемого сварного шва 3 (сечение «постулируемого» разрыва) не меньшем четверти диаметра трубопровода, устанавливаются и закрепляются упорные пластины 5. Вплотную к торцу А упорной пластины 5 на поверхности трубопровода 1 устанавливается основной опорный фланец 2, собираемый из полуколец 2а и 2б, скрепляемых болтовыми соединениями 2в. По другую сторону сварного шва 4 на расстоянии не меньшем четверти диаметра трубопровода, на поверхности последнего устанавливается второй основной опорный фланец 3, собираемый из полуфланцев 3а и 3б, соединяемых болтовыми соединениями 3в, и с той же стороны относительно сварного шва 4 в непосредственной близости к нему устанавливается дополнительный опорный фланец 7, полукольца которого 7а и 7б крепятся кронштенами 6 к торцу Б упорных пластин 5. Через отверстия 9 и 10 в основных опорных фланцах 2 и 3 и отверстие 11 в дополнительном опорном фланце 7 пропускаются шпильки 12, закрепляемые на концах гайками 13, 14 и 15, 16 с установленными в них тарельчатыми пружинами 17, обладающими аксиальной эластичностью. Снаружи шпильки 12 усиливаются кольцами 18, сваренными из двух полуколец 18а и 18б, которые привариваются к наружной поверхности кронштейнов 6.
Использование ограничителя разрывов трубопровода позволит повысить безопасность действующих и строящихся трубопроводных систем энергетических объектов. Установка ограничителя разрывов трубопровода на действующих и строящихся трубопроводах на объектах энергетики обеспечит усиление сварных швов в местах их соединения с патрубками энергетического оборудования или с элементами проходок сквозь стены и перегородки, в местах соединения с фасонными элементами трубопроводов, таких как сгоны, тройники, и в местах крепления его на неподвижных опорах трубопроводов. Таким образом, использование ограничителей разрывов позволит упрочнить трубопроводы энергетических объектов в местах теоретически возможных разрывов, последствиями которых могут быть "хлыстовые" движения концов трубопровода, воздействие реактивной струи на окружающие конструкции и оборудование.