ОПОРА ТРУБОПРОВОДА
PIPELINE SADDLE

Область техники
Изобретение относится, в общем, к области работ по прокладке трубопровода и, в частности, к способам и изделиям для опоры трубопровода во время сборки в обоих случаях как при извлечении из траншеи, так и при укладке в траншею.
Уровень техники
Основной способ прокладки заглубленных трубопроводов включает в себя этапы, на которых выкапывают длинную траншею, укладывают секции трубопровода конец к концу и непосредственно по линии трубопровода соединяют секции труб в непрерывный трубопровод, устанавливают трубопровод в траншею, засыпают траншею и проводят гидравлическое испытание трубопровода перед вводом его в эксплуатацию.
Трубопровод необходимо удерживать на расстоянии от земли во время процесса сборки, соединения вместе отдельных секций трубопровода, и после укладки трубопровода в траншее.
Во время процесса соединения, для защиты трубопровода и покрытия от повреждения, а также для обеспечения полного и простого доступа к каждому стыку труб для соединения, секции трубопровода, в основном, удерживают на расстоянии от земли.
Наиболее распространенным способом поддержания трубопровода вне траншеи, до соединения, является применение больших деревянных подставок, которые расположены по схеме чередующихся взаимоблокирующихся коробок, которые могут быть подогнаны под любую требуемую высоту. Данный способ может быть достаточно дорогим, поскольку подставки, которые являются сравнительно тяжелыми, должны быть установлены до опускания секций труб, а позже вручную удалены и погружены на грузовики для следующего места опускания трубопровода в траншею. Подходят также способы механического удаления, но они могут быть тоже дорогими.
Патент US 7 278 613 to Roy касается трубопровода на подставках и системы подставок для применения в конструкции трубопровода.
Иногда также для поддержания секций труб вне траншеи, но обычно только для труб небольшого диаметра менее 24 дюймов (диаметр 600 мм и менее), применяют опорные конусы, изготовленные из полимерного материала. Такие конусы имеют размер трубы и ограничение по весу, и предназначены для одной высоты и не применяются в траншее. Эти конусы неприменимы для поддержания трубопровода в траншее, поскольку они, в общем, слишком высокие, и не обладают достаточной несущей способностью, для поддержания трубопровода во время засыпки траншеи и проверки целостности, во время которой трубопровод полностью заполнен водой.
Конечно, вода, используемая для гидравлического испытания, добавляет существенную величину подлежащего поддержанию веса. Фактически в несколько раз увеличенный вес самого трубопровода. Конусы особенно подвержены разрушению, когда под нагрузкой добавляются боковые усилия, из-за кручения, изгиба, или, иногда, перемещения трубопровода во время процесса установки.
Установки заглубленных трубопроводов в зонах, где присутствуют породы или камни, часто требуют некоторой формы защиты, для предотвращения выхода из строя покрытия трубопровода, или самой трубы. Для надлежащей установки трубопровод необходимо удерживать на расстоянии от дна траншеи, чтобы обеспечить свободное течение материала засыпки в траншее и вокруг трубопровода. Существующие способы для удержания трубопровода выше дна траншеи являются дорогими и могут вызывать повреждение трубопровода.
В настоящее время поддержание трубопровода достигается различными путями. Применяемые способы поддержания в траншее предназначены не только для предотвращения повреждения трубы, но также для предотвращения вмешательства применяемых способов в коррозионную защиту трубы. Обычно, коррозию трубы предотвращают вводом низковольтного тока защиты в один вольт в грунт, причем ток передается по трубе и предотвращает коррозию в местах, где покрытие трубы может быть повреждено, тем самым открывая металл трубы грунту. Электрический контакт между трубой и грунтом, в общем, осуществляется через воду в грунте.
Изобретения по заявке US 2003/0218103 предназначено для опоры трубопровода в траншее.
Опора согласно способу поддержания в траншее включает в себя размещение масс песка в траншее, для удержания трубопровода на расстоянии от дна траншеи при засыпке. Хотя этот способоб и может быть подходящим для легких, трубопроводов небольшого диаметра (до 323,9 мм в диаметре), однако он часто непригоден для трубопроводов большего диаметра, поскольку неравномерное поддержание, обеспеченное кучей песка, может вызвать деформацию трубы и сделать ее овальной, что является проблемой неприемлемой, и дорогостоящей для ее решения. Кроме того, размещение масс песка очень затруднительно там, где трубопровод состыкован над траншеей, так как трудно дотянуться за трубу, чтобы соответствующим образом разместить массы песка в траншее.
Другой способ поддержания в траншее предусматривает применение мешков с песком, которые укладывают в траншее, для удержания трубопровода на расстоянии от дна траншеи. Неправильно размещенные опоры из мешков с песком могут создать место концентрации напряжений, в которых трубопровод может получить вмятину, или стать овальным, что, как отмечалось выше, является проблемой неприемлемой, и затратной для исправления. Гораздо более важно, что огромное количество мешков с песком, необходимое при этом способе, которые подлежат укладке вручную, очень затрудняет должное техническое обслуживание обеспечиваемое в месте размещения мешков с песком. Наконец, поскольку мешки с песком необходимо укладывать вручную, то на продолжительное время существует вопрос безопасности персонала в траншее трубопровода, так как глубина траншеи часто превышает 4 фута (1,2 м), а траншеи могут быть объектом затопления грунтовыми водами.
Для удержания трубопровода над дном траншеи, до ее засыпки, внутри траншеи может быть нанесена пена. Данный способ поддержания трубопровода может вызвать озабоченность в отношении воздействия пенистого химического вещества на окружающую среду. Кроме того, стоимость пенистых материалов является сравнительно высокой, пене требуется значительное время для отверждения до степени, когда она сможет поддерживать вес трубопровода, и остается определенная вероятность того, что прочность отвержденной пены окажется недостаточной для поддержания трубопровода во время проверки целостности. Наконец, проблемой является пригодность и доступность оборудования для создания пеноматериала в отдаленных районах и в труднодоступной пересеченной местности. Конечно, пеноматериал также имеет возможность применения в качестве покрытия системы катодной защиты трубопровода.
Применение опорных подушек из пеноматериала в траншее трубопровода для поддержания трубопровода над дном траншеи до засыпки, также известно. Применяемые подушки из пеноматериала обычно заранее изготовлены и, в общем, покрыты пластмассой, чтобы несколько снизить потенциальную обеспокоенность в отношении воздействия пеноматериала на окружающую среду. Тем не мене, как при способе с мешками с песком, установка подушек из пеноматериала часто требует присутствия персонала в траншее. Дополнительно, подушки из пеноматериала являются легкими по весу и могут быть или сдуты, или смыты водой до установки трубопровода (подземные воды часто присутствуют в областях валунной или каменистой местности). Другой существенной проблемой при применении подушек из пеноматериала является возможность катодной защиты. Как отмечалось выше, электрическая система защиты стального трубопровода от ржавления пропусканием тока низкого напряжения в землю блокируется пенным и/или пластмассовым покрытием и материалом самих подушек из пеноматериала.
Таким образом, требуются способ и устройство для поддержания трубопровода или секций труб, до установки (вне трашнеи) и/или уже установленных (в траншее), которые решают по меньшей мере одну из проблем, встречающихся при существующих способах и устройствах поддержания трубопроводов.
Сущность изобретения
В соответствии с изобретением, предпочтительная опора трубопровода включает в себя пустотелый корпус для опоры отрезка трубы, при этом корпус включает в себя наружную поддерживающую стенку, внутреннюю поддерживающую стенку, отнесенную вовнутрь от наружной поддерживающей стенки, и соединяющий участок для поддержания внутренней и наружной стенок в фиксированном, разнесенном одна от другой взаимном положении. Внутренняя и наружная поддерживающие стенки, обе, имеют нижнюю часть для закрепления на поверхности и верхнюю часть для поддержания отрезка трубы.
Один объект изобретения представляет опору трубопровода, имеющую наружную опорную стенку трубчатой формы, внутреннюю опорную стенку трубчатой формы, имеющую, в основном, форму усеченного конуса, отнесенную вовнутрь от наружной опорной стенки, и соединяющий участок для поддержания наружной опорной стенки и внутренней опорной стенки в фиксированном, разнесенном одна от другой взаимном положении.
В варианте осуществления изобретения наружная опорная стенка также принимает, в основном, форму усеченного конуса, при этом наружная опорная стенка представляет собой сужающийся вверх усеченный конус, а внутренняя опорная стенка представляет собой сужающийся вниз усеченный конус.
В варианте осуществления изобретения внутренняя опорная стенка, наружная опорная стенка и соединяющий участок комбинируются с возможностью образования седловидной опоры для поддержания трубопровода.
В варианте осуществления изобретения по меньшей мере одна из внутренней и наружной опорной стенки содержит множество профилированных участков стенки с промежуточными отделяющими ребрами.
В варианте осуществления изобретения каждая из внутренней и наружной опорной стенки содержит множество профилированных участков стенки с промежуточными внутренними и наружными отделяющими ребрами соответственно, а соединяющий участок включает в себя множество соединяющих участков, радиально продолжающихся между внутренними и наружными профилированными участками стенок и внутренними и наружными отделяющими ребрами. В данном варианте осуществления седловидная опора трубопровода образована соединяющими участками, радиально продолжающимися между внутренними и наружными профилированными участками стенок, и соединяющими участками, радиально продолжающимися между внутренними и наружными отделяющими ребрами, для поддержания внутренних и наружных опорных стенок с фиксированным разнесением.
В варианте осуществления изобретения профилированные участки стенок имеют трапециевидную или треугольную форму.
В варианте осуществления изобретения наружные профилированные участки стенок сужены вверх на конус.
В варианте осуществления изобретения профилированный участок наружной стены, радиально противоположный профилированный участок внутренней стены и соединяющий участок, простирающийся между ними, образуют опорную колонну.
В варианте осуществления изобретения седловидная опора трубопровода поддерживается тремя, или более опорными колоннами.
В варианте осуществления изобретения внутренняя опорная стенка, наружная опорная стенка, или обе, имеют основной фланец, ближний к нижней части опорной стенки, для закрепления на поверхности (земле).
В варианте осуществления изобретения нижняя часть внутренней опорной стенки имеет основной фланец, при этом основной фланец внутренней опорной стенки отнесен вертикально вверх от основного фланца наружной опорной стенки, для обеспечения вертикального зазора между нижней частью основного фланца наружной опорной стенки и нижней частью основного фланца внутренней опорной стенки, когда опора трубопровода находится в ненагруженном состоянии.
Дополнительном объект данного изобретения представляет опору трубопровода, имеющую трубоподобную наружную опорную стенку, имеющую, в основном, форму усеченного конуса, трубоподобную внутреннюю опорную стенку, отнесенную вовнутрь от наружной опорной стенки, и соединяющий участок для поддержания наружной опорной стенки и внутренней опорной стенки в фиксированном, разнесенном одна от другой взаимном положении.
В варианте осуществления изобретения множество профилированных участков стенок имеют желоб и опорный фиксатор, для приема и поддержания другой опоры трубопровода, уложенной вертикально на опору трубопровода.
Корпус может иметь верхнюю поверхность, соединяющую верхнюю часть внутренней и наружной поддерживающей стенки, причем верхняя поверхность предпочтительно профилирована, для соответствия форме отрезка трубы подлежащего поддержанию, образуя седловидную опору трубопровода. В одном варианте осуществления, соединяющий участок находится на верхней поверхности, или около нее. Однако, соединяющий участок может находиться в более низком положении, так что он не образует верхнюю поверхность, а трубопровод поддерживается в верхней части внутренней и наружной поддерживающими стенками, обеспечивая, тем самым, дополнительную прочность и взаимосвязь конструкции.
Внутренняя опорная стенка образует отверстие в корпусе опоры трубопровода, которое простирается от верхней части до нижней части внутренней опорной стенки, для обеспечения прохода от отрезка трубы до земли, когда длина поддерживается на земле опорой трубопровода. В варианте осуществления изобретения отверстие является, по существу, центральным, для равномерного распределения нагрузки.
Верхняя поверхность предпочтительно включает в себя одно, или более углублений, для обеспечения прохода ниже поддерживаемого отрезка трубы от отверстия до наружного контура корпуса, чтобы обеспечить путь току катодной защиты к поверхности поддерживаемой трубы.
Высота внутренней поддерживающей стенки предпочтительно меньше высоты наружной поддерживающей стенки. Внутренняя и наружная поддерживающие стенки являются предпочтительно круглыми, наиболее предпочтительно, имеют форму усеченного конуса. Для повышения боковой устойчивости внутренней или наружной поддерживающей стенки, а также повышения их несущей способности на внутренней и/или наружной поверхностях внутренней или наружной несущих стенок может быть обеспечено одно или более несущих ребер.
Верхняя поверхность предпочтительно снабжена по меньшей мере одним отверстием, соединяющим верхнюю поверхность с полым внутренним пространством корпуса, чтобы обеспечить выход заполняющему внутреннее пространство полого корпуса воздуху. На нижней части по меньшей мере одной из внутренней и наружной опорных стенок имеется опирающийся на поверхность (землю) фланец. Верхняя поверхность корпуса предпочтительно является, в основном, вогнутой, и разделена на множество поддерживающих трубопровод площадок, которые разнесены на равные расстояния и отделены промежуточными, постепенно понижающимися участками, которые представляют из себя укладочные плечи для опирания нижнего конца наружной опорной стенки другой подобной опоры трубопровода. Укладочные плечи допускают складывание двух, или более слоев опор трубопровода во взаимосвязанном положении. В варианте осуществления изобретения существует от 4 до 10 поддерживающих трубопровод площадок. В варианте осуществления изобретения 6 поддерживающих трубопровод площадок допускают получение одной особо устойчивой складной конфигурации.
Каждая стенка может быть разделена на отдельные, суженные на конус, грузонесущие участки стенки, и соответственно взаимосвязанные, не грузонесущие участки стенки. Участки наружной стенки предпочтительно сужены на конус вверх, а участки внутренней стенки сужены на конус вниз. Верхняя часть каждого участка стенки выполнена предпочтительно для сцепления с отрезком подлежащей поддержанию трубы. Высота каждого участка стенки предпочтительно подогнана под диаметр подлежащей поддержанию трубы, так что отрезок трубы может поддерживаться поперек верхней части опоры трубопровода таким образом, что центральная ось трубы поддерживается вертикально над центром опоры трубы.
Чтобы обеспечить возможность небольшой деформации, для обеспечения наилучшего соответствия опоры трубопровода форме поддерживаемого отрезка трубы, корпус, предпочтительно, выполнен так, что когда опору трубопровода закрепляют на поверхности (земле) без поддерживаемой трубы, внутренняя опорная стенка отнесена вверх от поверхности. Внутренняя опорная стенка предпочтительно отнесена вверх от поверхности по меньшей мере на 0,5 дюйма (12,7 мм).
Опора трубопровода предпочтительно выполнена с возможностью складывания в один, или более слоев, как описано выше. Для снижения требуемых размеров при транспортировке, опора трубопровода также предпочтительно выполнена с возможностью складывания с другими подобными опорами трубопровода. Чтобы избежать заклинивания одной опоры трубопровода в другой, в сложенном положении, наружная опорная стенка предпочтительно снабжена наружными дистанцирующими лапками, которые, при этом, поддерживают сложенные одна на другую опоры трубопровода в слегка разнесенном положении. Для более надежного предотвращения заклинивания и возможности применения сложенных опор трубопровода при поддержании отрезка трубы, на внутренней опорной стенке также могут быть обеспечены внутренние дистанцирующие лапки.
Контактирующим поверхностям опоры трубопровода, что подразумевает те поверхности, которые при применении опоры трубопровода входят в контакт с подлежащей поддержанию трубой, предпочтительно придают структуру, чтобы повысить доступ влаги к трубопроводу в установленном положении и уменьшить любую опасность электрической изоляции поверхности трубопровода от тока катодной защиты трубопровода в установленном положении. В варианте осуществления изобретения структурирование представлено множеством выступов, выполненных на и выступающих из соответствующей поверхности или поверхностей.
Дополнительным объектом данного изобретения является опора трубопровода, имеющая наружный периметр наружных опор трубчатой формы, внутренний периметр внутренних опор трубчатой формы, отнесенных вовнутрь от наружных опор, и соединяющий участок для поддержания наружных опор и внутренних опор в фиксированном, разнесенном одна от другой взаимном положении.
В варианте осуществления изобретения внутренние опоры имеют, в основном, форму усеченного конуса.
В варианте осуществления изобретения наружные опоры имеют, в основном, форму усеченного конуса. Таким образом, внутренние и наружные опорные стенки могут быть выполнены из множества трубок в форме усеченного конуса, которые, каждая, образуют часть поддерживающей трубопровод стенки опоры трубы.
Краткое описание чертежей
Варианты осуществления данного изобретения далее описаны с помощью только примера, со ссылкой на представленные чертежи, на которых:
Фиг.1 представляет вид сверху в перспективе первого варианта осуществления опоры трубопровода настоящего изобретения;
Фиг.2 представляет вид снизу в перспективе опоры трубопровода по фиг.1;
Фиг.3 представляет вид в изометрии сбоку опоры трубопровода по фиг.1;
Фиг.4 представляет другой вид в изометрии сбоку опоры трубопровода по фиг.1;
Фиг.5 вид снизу опоры трубопровода по фиг.1;
Фиг.6 представляет вид сверху в перспективе второго варианта осуществления опоры трубопровода настоящего изобретения;
Фиг.7 представляет вид снизу в перспективе опоры трубопровода по фиг.6;
Фиг.8 представляет вид в изометрии сбоку опоры трубопровода по фиг.6;
Фиг.9 представляет другой вид в изометрии сбоку опоры трубопровода по фиг.6;
Фиг.10 представляет вид снизу опоры трубопровода по фиг.6;
Фиг.11 представляет вид сверху в перспективе третьего варианта осуществления опоры трубопровода настоящего изобретения;
Фиг.12 представляет вид снизу опоры трубопровода по фиг.11;
Фиг.13 представляет вид в изометрии сбоку опоры трубопровода по фиг.11;
Фиг.14 представляет другой вид в изометрии сбоку опоры трубопровода по фиг.11;
Фиг.15 представляет вид снизу опоры трубопровода по фиг.11;
Фиг.16 представляет вид поперечного сечения опоры трубопровода по фиг.11, выполненного по линии A-A на фиг.15;
Фиг.17 представляет вид в изометрии сверху четвертого варианта осуществления опоры трубопровода настоящего изобретения;
Фиг.18 представляет вид в изометрии снизу опоры трубопровода по фиг.17;
Фиг.19 представляет вид сбоку опоры трубопровода по фиг.17;
Фиг.20 представляет другой вид сбоку опоры трубопровода по фиг.17;
Фиг.21 представляет вид сверху опоры трубопровода по фиг.17;
Фиг.22 представляет вид в изометрии сверху пятого варианта осуществления опоры трубопровода настоящего изобретения;
Фиг.23 представляет вид спереди опоры трубопровода по фиг.22;
Фиг.24 представляет вид сбоку опоры трубопровода по фиг.22;
Фиг.25 представляет вид в плане сверху опоры трубопровода по фиг.22;
Фиг.26 представляет вид поперечного сечения опоры трубопровода по фиг.22, выполненного по линии A-A на фиг.25;
Фиг.27 представляет вид поперечного сечения опоры трубопровода по фиг.22, выполненного по линии B-B на фиг.25;
Фиг.28 представляет в изометрии вид сверху шестого варианта осуществления опоры трубопровода настоящего изобретения;
Фиг.29 представляет вид спереди опоры трубопровода по фиг.28;
Фиг.30 представляет вид сбоку опоры трубопровода по фиг.28;
Фиг.31 представляет вид сверху опоры трубопровода по фиг.28;
Фиг.32 представляет вид в изометрии сверху седьмого варианта осуществления опоры трубопровода настоящего изобретения;
Фиг.33 представляет вид в изометрии сверху восьмого варианта осуществления опоры трубопровода настоящего изобретения;
Фиг.34 представляет вид в изометрии опоры трубопровода по фиг.22, в сложенной (двухъярусной) линейной конфигурации;
Фиг.35 представляет вид в изометрии опоры трубопровода по фиг.22, в сложенной (трехъярусной) широкой конфигурации;
Фиг.36 представляет вид в изометрии опоры трубопровода по фиг.22, в упакованной конфигурации для хранения и транспортировки;
Фиг.37 представляет вид в изометрии девятого варианта осуществления опоры трубопровода настоящего изобретения;
Фиг.38 представляет вид сверху опоры трубопровода по фиг.37;
Фиг.39 представляет вид в изометрии десятого варианта осуществления опоры трубопровода настоящего изобретения;
Фиг.40 представляет вид сверху в плане опоры трубопровода по фиг.39;
Фиг.41 представляет вид в изометрии опоры по фиг.39 в упакованной конфигурации для хранения и транспортировки;
Фиг.42 представляет вид в изометрии сверху одиннадцатого варианта осуществления опоры трубопровода данного изобретения;
Фиг.43 представляет вид спереди опоры трубопровода по фиг.42;
Фиг.44 представляет вид сбоку опоры трубопровода по фиг.42;
Фиг.45 представляет вид сверху опоры трубопровода по фиг.42;
Фиг. 46 представляет вид в разрезе опоры трубопровода по фиг. 45, выполненного по линии А-А;
Фиг. 47 иллюстрирует способ установки опоры трубопровода согласно изобретению в траншее трубопровода; и
Фиг. 48 показывает опорную плиту для применения с опорой трубопровода по фиг. 1-41.
Подробное описание
В общем, данное изобретение представляет опору трубопровода с пустотелым корпусом для поддержания отрезка трубопровода, причем корпус включает в себя, в основном, трубоподобную наружную опорную стенку, в основном, трубоподобную внутреннюю опорную стенку, отнесенную вовнутрь от наружной опорной стенки, и соединяющий участок для поддержания внутренней и наружной стенок в фиксированном, разнесенном относительно друг друга, взаимном положении. Внутренняя и наружная опорные стенки, обе, имеют нижнюю часть для закрепления на поверхности и поддерживающую трубопровод верхнюю часть. Поперечное сечение внутренней и наружной опорных стенок может иметь любую геометрическую форму, но предпочтительно, в основном, овальную или круглую. Также возможны четырехсторонние (квадратные или прямоугольные), или полигональные поперечные сечения. Эллиптическая форма поперечного сечения обеспечивает более узкий профиль по оси трубопровода, способствуя меньшему скоплению грунта при удалении из траншеи и лучшей подгонке при применении в траншее.
В первом предпочтительном варианте осуществления, иллюстрируемом на фиг. 1-5, опора 10 трубопровода включает в себя наружную, в основном, трубоподобную опорную стенку 20, имеющую нижнюю часть 21 для закрепления на поверхности и верхнюю часть 22 для поддержания трубопровода; внутреннюю опорную стенку 30, отнесенную вовнутрь от наружной стенки 20, и имеющую, в основном, форму усеченного конуса, с нижней частью 31 для закрепления на поверхности и верхней частью 32 для поддержания трубопровода. Для поддержания верхней опорной стенки 20 и внутренней опорной стенки 30 в фиксированном, разнесенном относительно друг друга взаимном положении, имеется соединяющий участок 40.
Наружная опорная стенка 20 предпочтительно имеет, в основном, форму усеченного конуса. Более предпочтительно внутренняя опорная стенка 30 имеет, в основном, форму сужающегося вниз усеченного конуса, а наружная опорная стенка 20 имеет, в основном, форму сужающегося вверх усеченного конуса. Верхняя часть 22 наружной опорной стенки 20 и верхняя часть 32 внутренней опорной стенки 30, вместе с соединяющим участком 40 образуют седловидную опору 100 для поддержания трубопровода. Основной фланец 80 предпочтительно выполнен на нижней части наружной опорной стенки 20. Опора 10 трубы может быть изготовлена таким образом, что, для обеспечения вертикального зазора 130 между поверхностью и основным фланцем 80 (см. фиг. 3 и 4), когда опора трубопровода находится в ненагруженном состоянии, один, или более участков основного фланца 80 отнесены от поверхности. Поверхность седловидной опоры 100 (или любого другого участка опоры трубопровода в контакте с трубопроводом) предпочтительно структурирована, предпочтительно в виде множества небольших выступов (не показано) и/или отверстий в форме щелей 110, для облегчения прохождения тока противокоррозионной катодной защиты.
Второй и третий варианты осуществления, показанные на фиг. 6-10 и 11-16 соответственно, являются конструкцией, подобной первому варианту по фиг. 1-5, за исключением формы отверстий 110 во втором и третьем вариантах осуществления, и обеспечения ребер 140 жесткости на наружной опорной стенке 20, и на внутренней опорной стенке 30 в третьем варианте осуществления, иллюстрируемом на фиг. 11-16.
В четвертом варианте осуществления опоры трубопровода по изобретению, как показано на фиг. 17-21, опора 10 трубопровода опять включает в себя трубоподобную наружную опорную стенку 20 и трубоподобную внутреннюю опорную стенку 30, размещенную отнесенной внутрь от наружной опорной стенки 20, и соединяющий участок 40, для поддержания наружной опорной стенки 20 и внутренней опорной стенки 30 в фиксированном, разнесенном относительно друг друга взаимном положении. Внутренняя и наружная опорные стенки 30, 20 являются предпочтительно соосными с общей осью 150 (см. фиг. 21, 25, 31). В данном варианте осуществления и последующих вариантах осуществления, показанных на фиг. 22-33, седловидная опора 100 трубопровода прерывается несколькими радиально простирающимися канавками, или желобами 101 (см., в частности, фиг. 33), которые допускают вертикальное складирование опоры 10 трубопровода, что будет дополнительно более подробно
описано ниже. Как результат, по меньшей мере одна внутренняя опорная стенка 30 и наружная опорная стенка 20 разделены на множество разнесенных друг от друга профилированных участков 50 наружной стенки и профилированных участков 55 внутренней стенки соответственно, причем участки 50, 55 стенок взаимосвязаны промежуточными отделяющими ребрами 60, ограничивающими ширину желобов 101. Профилированные участки 50, 55 стенок предпочтительно имеют трапециевидную или треугольную форму. Предпочтительно каждый из профилированных участков 50 наружной стенки сужен вверх, а каждый из профилированных участком 55 внутренней стенки сужен вниз.
Внутренняя опорная стенка 30 и наружная опорная стенка 20 предпочтительно выполнены в виде кольца из профилированных участков 50, 55 стенок соответственно, в фиксированном, разнесенном относительно друг друга, положении промежуточными разнесенными ребрами 60, между соседними профилированными участками 50, 55 стенок. Профилированные участки 50, 55 стенок структурно выполнены для обеспечения прочности участков для поддержания трубопровода (не показано), в то же время, сохраняя высокое отношение нагрузки в весовом отношении. Профилированные участки 50, 55 могут быть выполнены по форме для обеспечения, как вертикальной опоры, так и боковой опоры, например, имеющей трапециевидную форму, или треугольную форму, или комбинацию данных форм для передачи нагрузке от трубопровода к земле. Наружная стенка предпочтительно включает в себя участки 50 наружной стенки, отделенные друг от друга промежуточными отделяющими ребрами 60. В четвертом варианте осуществления (и на фиг. 22-23), каждый профилированный участок 50 наружной стенки включает в себя пару участков 52 стенки и промежуточное соединяющее ребро 54. Участки 52 стенки являются, в основном, плоскими, или слегка выпуклыми, в то время как соединяющее ребро 54 является, в основном, вогнутым. Данное сочетание форм обеспечивает каждому участку 50 наружной стенки высокую жесткость и несущую способность. Все соединяющие края между участками 52 стенки и соединяющим ребром 54, а также между участками 52 стенки и отделяющими ребрами 60, скруглены, для снижения концентраций напряжений. Внутренние и наружные отделяющие ребра 60 образуют желоба во внутренней и наружной опорных стенках 30, 20, которые соединены плечом 42 для поддержания вертикально уложенной подобной опоры трубопровода, причем плечо 42 образовано углубленным участком соединяющего участка 40, находящегося в желобе 101. Нижняя часть 31 внутренней опорной стенки 30 и нижняя часть 21 наружной опорной стенки 20 включают в себя основной фланец 80, для передачи воспринимаемой нагрузки на землю и снижения нагрузки на единицу площади. Основной фланец 80 на наружной опорной стенке 20 предпочтительно продолжается радиально наружу, в то время как основной фланец 80 на внутренней опорной стенке 30 продолжается предпочтительно радиально вовнутрь.
Внутренняя опорная стенка 30 и наружная опорная стенка 20 соединены в своих верхних частях 32 и 22 соответственно соединяющим участком 40, с образованием седловидной опоры 100 для поддержания трубопровода (не показано). Седловидная опора 100 трубопровода структурно интегрирована профилированными участками 50, 55 внутренней и наружной стенок 30, 20 соответственно. Соединяющие углы скруглены, чтобы снизить концентрации напряжений. Седловидная опора 100 трубопровода помогает передать воспринимаемую нагрузку на трубопровод и поддерживать внутреннюю и наружную опорные стенки 30, 20 на фиксированном разнесении.
В вариантах осуществления с четвертого по десятый, показанных на фиг. 17-41, каждое спаривание профилированного участка 50 наружной стенки и диаметрально противоположного профилированного участка 55 внутренней стенки образует, вместе с верхним участком 41 промежуточного соединительного участка 40, опорную колонну 51, с вершиной колонны 51, образующей седловидную опору 100 трубопровода. Опорная колонна 51 расположена симметрично относительно центральной оси 150 внутренней и наружной опорных стенок. В четвертом варианте осуществления наружная стенка 20 включает в себя 8 профилированных участков наружной стенки и 8 профилированных участков внутренней стенки, образующих, вместе, 8 опорных колонн. Таким образом, в вариантах осуществления с четвертого по десятый, соединяющий участок 40 разделен на множество верхних участков 41, или участки седловидной опоры трубопровода, простирающиеся между внутренней и наружной опорными стенками 30, 20, на верху опорных колонн 51, и множество плеч 42, размещенных в желобах 101, между опорными колоннами 51, причем ширина желобов ограничена отделяющими ребрами 60. Верхние участки 41 простираются поверху опорных колонн 51 и, вместе, образуют седловидную опору 100 трубопровода.
В соответствии с данным изобретением, опора трубопровода включает в себя по меньшей мере 3, предпочтительно 6, еще предпочтительнее 8 или более опорных колонн 51, которые установлены концентрически относительно общей оси 150.
В варианте осуществления, с пятого по десятый, основная структура опоры 10 трубопровода является той же самой, что в четвертом варианте осуществления, за исключением числа опорных колонн 51 и некоторых других структурных признаков, которые будут рассмотрены далее.
В пятом варианте осуществления, как показано на фиг. 22-27, в опоре 10 трубопровода обеспечено несколько щелей или отверстий 120, для обеспечения, во время установки, высвобождения заполняющего пустоты воздуха, снижения плавучести, способствования внутрипочвенному водостоку и прохождению к трубопроводу тока противокоррозионной катодной защиты. Седловидная опора трубопровода образована верхними участками 41, каждый из которых снабжен отверстием 120. Каждый верхний участок 41 имеет предпочтительно трапециевидную или треугольную форму. В данном варианте осуществления образовано шесть опорных колонн 51.
Опора 10 трубопровода пятого варианта осуществления дополнительно включает в себя опорные фиксаторы 70 для улучшенной вертикальной укладки. Опорные фиксаторы 70 могут быть выполнены внутри профилированного участка 50 стенки, предпочтительно внутри соединяющего ребра 54, или на разделяющем ребре 60, или на обоих (см. фиг. 22 и 25). Когда опоры 10 трубопровода сложены должным образом (например, профилированные участки 50 стенки верхней опоры выровнены с профилированными участками 50 нижней опоры трубопровода и выровнены ориентации седловидных опор трубопровода), опоры 10 трубопровода ставят одна на другую и складывают достаточно компактным образом (подобно фиг. 36, представляющей три опоры 10 трубопровода, сложенные, после выравнивания, вертикально). Однако, когда опоры 10 трубопровода повернуты (относительно их оси 150) относительно друг друга, и нижняя часть или основной фланец в нижней части 80 верхней опоры трубопровода установлен в желобе 101 и опирается на плечи 42 нижней опоры трубопровода, обеспечивается большая высота опоры (смотри фиг. 34 и 35), показывающие несколько сложенных опор 10 трубопровода. В данном варианте осуществления выполнены восемь опорных колонн 51.
Опора 10 трубопровода шестого варианта осуществления, показанная на фиг. 28-31, дополнительно включает в себя отверстия 120 в профилированных участках 52 наружной стенки, в частности, в соединяющем ребре 54. В данном варианте осуществления выполнены восемь опорных колонн 51.
Опора 10 трубопровода седьмого варианта осуществления, показанная на фиг. 32, дополнительно включает в себя внутренние опорные фиксаторы 71, для улучшенной вертикальной укладки. Внутренние опорные фиксаторы 71 образованы внутри профилированного участка 55 внутренней стенки. Когда опоры 10 трубопровода сложены соответствующим образом (например, профилированные участки 50 стенки верхней опоры выровнены с профилированными участками 50 нижней опоры трубопровода и выровнены ориентации седловидных опор трубопровода), опоры 10 трубопровода ставят одна на другую, и складывают достаточно компактным образом (подобно фиг. 36, представляющей три опоры 10 трубопровода, сложенные, после выравнивания, вертикально), с основным фланцем в нижней части 80 на наружной опорной стенке 20, при этом с опиранием на опорные фиксаторы 70, и основным фланцем в нижней части 80 на внутренней опорной стенке 30, при этом с опиранием на внутренние опорные фиксаторы 71.
Опора 10 трубопровода восьмого варианта осуществления, показанная на фиг. 33, представляет собой ту же самую принципиальную конструкцию, что и показанный на фиг. 32 седьмой вариант осуществления, за исключением отношения общей высоты к диаметру опоры трубопровода. Опора 10 трубопровода имеет опору сравнительно более высокого профиля, адаптированную к линии трубы или участку трубопровода с высотой между около 24 дюймов и около 48 дюймов. В вариантах осуществления с первого по восьмой, фиг. 1-32, общая высота опоры 10 трубопровода всегда меньше наружного диаметра опоры трубопровода. Это делает опору 10 трубопровода данных вариантов осуществления очень устойчивой под нагрузкой. В восьмом варианте осуществления общая высота опоры 10 трубопровода является примерно равной наружному диаметру опоры трубопровода. В общем, отношение общей высоты опоры 10 трубопровода к диаметру опоры трубопровода, должно быть предпочтительно, максимум 1.
На фиг. 42-46 показан девятый вариант осуществления изобретения. В данном варианте осуществления, опора 10 трубопровода, наружная опорная стенка образована наружным периметром пустотелых наружных опор 150, внутренняя опорная стенка образована внутренним диаметром пустотелых внутренних опор 160, отнесенных от наружных опор 150 внутрь, а соединяющий участок образован соединяющей плитой 170, для поддержания наружных опор 150 и внутренних опор 160 в фиксированном, разнесенном друг от друга взаимном положении. Как лучше всего показано на фиг. 42 и 45, единственная центральная внутренняя опора 161 окружена по внутреннему периметру (показанному, в общем, квадратом) внутренними опорами 160 (показано восемь) и по наружному периметру (показанному, в общем, квадратом) наружными опорами 150 (показано двенадцать). Трубопровод (не показан) может поддерживаться на седловидной опоре, образованной соединяющей плитой 170. В опоре 10 трубопровода обеспечено несколько щелей или отверстий 120, для обеспечения, во время установки, высвобождения заполняющего пустоты воздуха (снижения плавучести), способствования внутрипочвенному водостоку и прохождению к трубопроводу тока противокоррозионной катодной защиты.
Опора 10 трубопровода десятого и одиннадцатого варианта осуществления, показанная на фиг. 37, 38 и 39, 40 соответственно, дополнительно включает в себя внутренние и наружные ребра 142 и 144 усиления для улучшенной жесткости нижней части опоры трубопровода, которые предусмотрены в области нижних частей 31 и 21 внутренней и наружной опорных стенок 30 и 20 и основных фланцев в нижней части 80. Десятый и одиннадцатый варианты осуществления дополнительно включают в себя отверстия 122 в нижнем фланце для введения анкеров (не показано), которые удерживают опору трубопровода на месте в установленном состоянии. В дополнение, десятый и одиннадцатый варианты осуществления включают в себя профилированное (предпочтительно, четырехстороннее) монтажное отверстие 123, образованное основным фланцем в нижней части 80 на внутренней опорной стенке 30. Профилированное монтажное отверстие 123 применяют для управляемой установки с возможностью вращения опоры 10 трубопровода, что будет описано далее.
Опора трубопровода согласно изобретению может быть дополнительно снабжена опорной плитой 400 (смотри фиг. 48), которая либо отдельная и установлена на опоре, либо составляет единое целое с фланцами в нижней части 80, для увеличения площади сцепления с землей или площади основания опоры трубопровода. Она снижает величину веса, поддерживаемого каждой единицей площади поверхности и, таким образом, давление на площадь поверхности, оказываемое опорой трубопровода на подстилающий грунт, чтобы лучше распределять нагрузку в любых нарушенных или неустойчивых грунтах. Опорная плита может быть отдельной плитой 400, как показано на фиг. 48, и включать в себя 3-10 вертикальных приливов 410 в 1 дюйм, для выравнивания с опорой трубопровода. Основной фланец в нижней части 80 опоры трубопровода предпочтительно снабжен соответствующим числом отверстий или каналов (не показано) для зацепления с приливами 410.
В процессе установки опоры согласно десятому или одиннадцатому варианту осуществления трубопровода, как проиллюстрировано на фиг. 47, для продолжения снаружи траншеи 320 к месту 310 установки опоры 10 трубопровода в нижней части траншеи, обеспечена продолговатая установочная направляющая 300 не круглого, предпочтительно четырехугольного поперечного сечения (например, 2 дюйма × 4 дюйма деревянный брус, или алюминиевая труба, или штанга), и достаточной длины. Форма поперечного сечения установочной направляющей 300 выбрана взаимодополняющей к профилированному отверстию 123 в опоре 10 трубопровода и выполнена по размерам с возможностью предотвращения вращения направляющей в профилированном отверстии, в то же время, позволяя опоре 10 трубопровода скользить по установочной направляющей. После того, как определено место установки, установщик, удерживая конец 330 пользователя установочной направляющей 300, располагает противоположный установочный конец 340 установочной направляющей в траншее 320 в месте 310 установки. Тело 305 установочной направляющей 300 является достаточно длинным, чтобы простираться от места 310 установки за пределы траншеи 320 для обеспечения возможности захвата установщиком направляющей 300. Затем установщик сначала располагает опору 10 трубопровода согласно десятому или одиннадцатому варианту осуществления, профилированным отверстием 123 на удерживаемом установщиком конце 330 пользователя, и спускает, за счет скольжения опору 10 трубопровода по установочной направляющей 300 вниз к месту установки. Если опора трубопровода, как только она попадает на дно траншеи, находится не в
заданной ориентации, установщик вращает установочную направляющую 300, пока не будет достигнута заданная ориентация, затем установочную направляющую удаляют. Ориентация опоры 10 трубопровода может также управляться вращением установочной направляющей или перед скольжением, или во время скольжения опоры по направляющей. Установочная направляющая также полезна для управляемой установки опор. В конкретном варианте осуществления установочной направляющей 300, направляющая включает в себя выдвижной фиксатор (не показан) в установочном конце направляющей, причем фиксатор может убираться вручную при помощи переключателя на направляющей на конце пользователя. По данному варианту осуществления направляющей, конец установочного конца с выдвижным фиксатором размещен в траншее, а опора трубопровода установлена на конце пользователя. Это позволяет установщику при помощи переключателя высвободить опору трубопровода только после правильного ее расположения и при правильной ориентации. Конечно, при необходимости удаления опоры трубопровода, выдвижной фиксатор позволяет удалять опору трубопровода из траншеи поднятием установочной направляющей из траншеи.
Опора трубопровода по данному изобретению может быть изготовлена способом центробежного формования или литья под давлением. Для их сравнительно высокой прочности и легкого веса рекомендуются высокоплотные пластмассы, например, полипропилен, полиэтилен и другие виды биологически разлагаемых или биологически не разлагаемых пластмасс. Материал должен быть рассчитан на длительное воздействие ультрафиолетового (УФ) излучения.
Опора трубопровода согласно данному изобретению может быть применена как вне траншеи (out of trench), так и в траншее (in trench). Применения 'out of trench' включают в себя поддержание трубопровода около открытой траншеи, при подготовке для укладки, или, в другом случае, складировании трубопровода для хранения, подготовки или иного.
Применения 'in trench' включают в себя поддержание трубопровода (как описано ранее). Как известно специалистам в данной области техники, установочная поверхность (например, донная часть траншеи) должна быть относительно плоской. Это равно относится к несущей поверхности при применениях "out of trench".
Разнесение между следующими одна за другой опорами трубопровода и используемое их количество зависит от возможного 'провеса', который касается диаметра, веса и, пропускаемого продукта.
Расчет предельной нагрузки может быть выполнен специалистом в данной области техники при использовании коммерчески доступного программного обеспечения "нагрузка/напряжение". В одной расчетной схеме отрезок в 3 м диаметром 36 дюймов мог бы весить около 1869 кг пустой и 3600 кг во время испытания на целостность (например, заполненный водой), и соответственно заданная опора трубопровода должна быть рассчитана на нагрузку около 10000 кг, или более. В варианте осуществления, где опора трубопровода применяется в траншее, наружный размер опоры трубопровода должен быть подогнан по размеру, с учетом подгонки внутри траншеи.
В одном варианте осуществления опора трубопровода представляет собой опору меньшего профиля, подогнанную для поддержания трубопровода, или участка трубы высотой между 4 и 12 дюймами. В одном варианте осуществления опора трубопровода представляет собой опору сравнительно более высокого профиля, подогнанную для поддержания трубопровода, или участка трубы с высотой между около 24 и около 48 дюймов.
Опора трубопровода была рассмотрена в вариантах осуществления, имеющих две опорные стенки. Однако, для распределения и передачи нагрузок на землю, могут быть применены дополнительные опорные стенки (т.е., опора трубы, имеющая две, или более опорных стенок).
Опора трубопровода была рассмотрена в вариантах осуществления, спроектированных, при этом, для обеспечения течения повышенного тока катодной защиты, при применении металлического трубопровода. Однако, опора трубопровода данного изобретения может быть также применена с не стальным, или не металлическим трубопроводом.
Выше, в описании, с целью объяснения выделены многочисленные подробности для обеспечения наиболее полного понимание вариантов осуществления изобретения. Однако специалисту в данной области техники понятно, что данные конкретные подробности не обязательны для практического применения изобретения.
Рассмотренные выше варианты осуществления приведены лишь в качестве примеров. Специалистами в данной области техники могут быть эффективно внесены изменения, модификации и вариации к конкретным вариантам осуществления без отступления от объема изобретения, который исключительно ограничивается представленной к данному документу формулой изобретения.