ОПОРА ТЕПЛОИЗОЛИРОВАННОГО ТРУБОПРОВОДА

Техническое решение относится к области строительства, а именно к конструкциям опор для большегрузных трубопроводов, в частности для магистральных трубопроводов тепловых сетей и горячего водоснабжения.
Наиболее близкой из известных является опора трубопровода, содержащая бетонный блок, имеющий ложемент по форме дуги поверхности трубопровода, не превышающей центральный угол 180°, на нижней поверхности бетонного блока выполнено ступенчатое углубление, в большей ступени которого размещена бетонная опорная подушка, между которой и опорной поверхностью бетонного блока размещена полимерная антифрикционная вставка, закрепленная к поверхности бетонного блока и имеющая поперечный паз, в котором с зазором по высоте размещен ответный выступ полимерной антифрикционной накладки, закрепленной к бетонной опорной подушке и контактирующей с полимерной антифрикционной вставкой, причем длина бетонной опорной подушки и ответного выступа полимерной антифрикционной накладки не менее длины поперечного паза бетонного блока. Опора может быть снабжена полимерной антифрикционной накладкой по форме ложемента и размещенной на ней демпфирующей разрезной цилиндрической оболочкой из полимерного материала, внутренний диаметр соответствует наружному диаметру трубы, а длина превышает длину ложемента бетонного блока вдоль оси трубы. Бетонный блок может быть армирован каркасом, усиленным Л-образными симметрично расположенными относительно его продольной оси элементами (RU 192962 U1, E02D 27/46, 22.04.2019).
Трубопроводы тепловых сетей и горячего водоснабжения являются социально ответственными и техногенно потенциально опасными сооружениями. Трубопроводы прокладываются по различным схемам - подземным в каналах и надземным и эксплуатируются в жестких условиях прямого воздействия климатических и энергетических факторов, а также весовых нагрузок. В зависимости от диаметра трубопровода изменяется погонная масса трубопровода. Чем больше диаметр трубопровода, тем больше конструктивная жесткость трубопровода и тем больше расстояние между его опорами. Опоры трубопроводов являются особенно важными конструкционными узлами, предназначенными не только для поддержания конструкции, но и для восприятия возникающих и периодически изменяющихся продольных и поперечных нагрузок, вызываемых изменениями температурных режимов транспортируемой среды. Для компенсации удлинений трубопровода устраивают компенсаторы, требующие установленные нормами величины соосности соединяемых частей трубопровода, в том числе и для сильфонных компенсаторов
Пиковые нагрузки трубопроводные опоры тепловых сетей воспринимают в осенние пусковые и весенние разгрузочные периоды эксплуатации; в другие периоды из-за изменения внешней и рабочей температур имеет место условно постоянное продольное и поперечное знакопеременное перемещение трубопровода относительно фундамента опоры.
Конструктивно опоры трубопроводов предусматривают продольную и поперечную подвижку, которая реализуется устройствами в опоре на основе трения скольжения.
Недостатками известных опор теплоизолированных трубопроводов является невозможность гарантированного соблюдения таких норм соосности в процессе эксплуатации теплоизолированного трубопровода.
Задачей настоящего технического решения является создание опоры для теплоизолированного трубопровода в ППУ изоляции, обеспечивающей гарантированное соблюдение норм соосности между трубой и сильфонным компенсатором за счет ограничения возможности отклонения от установленных норм.
Технический результат заключается в снижении величины отклонения в процессе эксплуатации от соосности элементов трубопровода с сильфонным компенсатором, установленной при его монтаже.
Достигается это тем, что опора теплоизолированного пенополиуретаном с покрытием из полимерного материала трубопровода, включающего сильфонный компенсатор, содержит бетонный блок, имеющий ложемент для трубы трубопровода, на котором размещен охватывающий покрытие трубы демпфирующий вкладыш из полимерного материала, и закрепленную к бетонному блоку антифрикционную полимерную плиту с параллельными продольной оси трубы направляющими профилями, посредством которой блок подвижно смонтирован на имеющей ответные профили антифрикционной полимерной накладке, закрепленной на неподвижном основании, причем ложемент бетонного блока выполнен монолитным с блоком по форме цилиндрический поверхности, дуга охвата ложементом снизу расположенной на ложементе трубы трубопровода превышает центральный угол 180°. При этом, длина дуги охватывающей цилиндрической поверхности ложемента может быть равна 360°. По крайней мере, часть направляющих профилей плиты и накладки может быть выполнена в виде, соответственно, пазов и выступов по форме «ласточкин хвост», причем выступы одной размещены в пазах другой. Бетонный блок может быть армирован металлическим каркасом и имеет анкерные выпуски, к которым закреплена антифрикционная полимерная плита. А демпфирующий полимерный вкладыш выполнен в виде сплошного листа полимерного материала, твердость которого соответствует твердости полимерного покрытия трубопровода, и полностью или частично охватывает полимерное покрытие трубопровода на длине, не меньшей длины ложемента бетонного блока.
Причинно-следственная связь признаков с техническим результатом обусловлена тем, что выполнение бетонного блока, имеющего монолитный ложемент по форме цилиндрический поверхности, превышающей центральный угол 180° для трубы трубопровода, включающего сильфонный компенсатор теплоизолированного пенополиуретаном с покрытием из полимерного материала трубопровода обеспечивает стабильную работу в течение длительного срока эксплуатации осевых сильфонных компенсаторов в тепловых сетях при канальной прокладке трубопроводов, поскольку при температурных деформациях трубопровода обеспечивает перемещения сильфона в строго осевом направлении. Для этого, сам блок имеет закрепленную к нему снизу антифрикционную полимерную плиту с направляющими, установленную на ответные направляющие антифрикционной полимерной накладки, закрепленной на неподвижном основании. Этим обеспечивается выполнение требований РД-3-ВЭП «Руководящего документа по применению осевых сильфонных компенсаторов, сильфонных компенсационных устройств, стартовых сильфонных компенсаторов при проектировании, строительстве и эксплуатации трубопроводов тепловых сетей, систем горячего водоснабжения и паропроводов», в соответствии с которым гарантированный зазор между направляющей опорой и трубопроводом в рабочем (нагретом) состоянии должен составлять 1±1 мм на сторону. Для обеспечения строго осевой подвижности трубы, содержащего сильфонный компенсатор трубопровода, направляющие антифрикционной полимерной плиты и соответствующие им направляющие закрепленной на неподвижном основании антифрикционной полимерной накладки ориентированы параллельно продольной оси ложемента.
Соблюдение соосности обеспечивается также за счет того, что размещенный между изоляцией трубы и ложементом защитный демпфирующий вкладыш выполнен в виде листа полимерного материала с жесткостью, соответствующей (равной) жесткости материала полимерного покрытия трубы, и полностью охватывает полимерное покрытие трубопровода на длине, не меньшей длины ложемента бетонного блока, исключая тем самым повреждение изоляции трубы ее продавливанием, (поскольку в трубопроводах тепловых сетей в ППУ изоляции не допускается превышать нагрузки больше, чем может их воспринять ППУ) и обеспечивая равномерность передачи реактивной нагрузки на пенополиуретановую (ППУ) тепловую изоляцию трубы, что исключает ее деформацию (при условии, что нагрузка не будет больше, чем может их воспринять ППУ) в месте опоры на ложемент и исключает тем самым возможность отклонения от установленной величины соосности.
Техническое решение иллюстрируется чертежами, где:
на фиг. 1 представлен продольный разрез опоры теплоизолированного пенополиуретаном с покрытием из полимерного материала трубопровода;
на фиг. 2 - поперечный разрез опоры теплоизолированного пенополиуретаном с покрытием из полимерного материала трубопровода.
Опора предназначена для трубы 1 теплоизолированной пенополиуретаном 2 (ГОСТ 30732-2006) с покрытием из полимерного материала 3 трубопровода, включающего сильфонный компенсатор (не показан). Опора включает бетонный блок 4, имеющий ложемент 5 для трубы 1 трубопровода, плотно охватывающий его через защитный демпфирующий вкладыш 6 из полимерного материала (например, ПНД). Вкладыш 6 расположен между полимерным покрытием трубы, охватывающим ее теплоизоляционный ППУ слой и ложементом 5, а длина вкладыша 6 может быть не менее длины ложемента бетонного блока вдоль оси трубы для исключения повреждения его изоляции. К бетонному блоку 4 закреплена антифрикционная полимерная плита 7 с направляющими 8, посредством которой блок 4 установлен на антифрикционную полимерную накладку 9, закрепленную на неподвижном основании 10 и имеющую ответные направляющие 11, объединяющие таким соединением блок 4 и основание 10.
Длина накладки 9 по оси трубы превышает длину плиты 7. Ложемент 5 бетонного блока выполнен монолитным по форме цилиндрической поверхности (изоляции трубы с учетом демпфирующего вкладыша 6) таким образом, что дуга охвата ложементом снизу расположенной на ложементе трубы трубопровода превышает центральный угол р 180°. В этом случае ложемент может быть выполнен не замкнутым сверху. Охват трубы 1 ложементом 5 бетонного блока обеспечивает плотное прилегание его к поверхности теплоизолированной трубы через вкладыш 6. Технический результат может быть усилен и надежность опоры значительно повышена при условии увеличения угла р вплоть до 360°. Для обеспечения требуемой несущей способности (жесткости) монолитный блок 4 армирован арматурным каркасом. Для повышения надежности и исключения возможных перекосов и смещений от соосности бетонный блок 4 армируют металлическим каркасом, к анкерным выпускам которого надежно закреплена антифрикционная полимерная плита 7. Непременное условие такого конструктивного выполнение опоры - обеспечение беззазорного контакта полимерного покрытия теплоизолированной ППУ трубы с ложементом опоры через прокладку.
Испытания проводились на фрагменте стальной трубы, изготовленной по ГОСТ 30732-2006, длиной 2000 мм, диаметром 426 мм, в тепловой изоляции из ППУ и гидроизолирующей оболочки из ПЭ, с наружным диаметром 560 мм и толщиной стенки 7 мм, «усиленной» второй ПЭ оболочкой толщиной стенки 7 мм (ПЭ оболочка усиления приваривается к основной ПЭ оболочке). Затем производят армирование вокруг нее и заливку бетоном, марка бетона не ниже ВЗО. Армирование выполнено по форме дуг разомкнутых сегментов, установленных с перекрытием опорного участка. Величина «свеса» фрагмента стальной трубы по отношению к опорной конструкции с обоих концов должна быть одинаковой. Проведение испытаний проводили после набора прочности бетона не менее 80%. До проведения испытания определяются физические характеристики ППУ согласно ГОСТ 30732-2006.
Испытания начинают с нагрузки 1000 кг, после чего показания часовых индикаторов выставляются в позицию «0». Последующие нагружения осуществляют через 15 минут с шагом 1000 кг.
По результатам испытаний установлено выполнение нормативных требований и снижение в процессе эксперимента величины отклонения от соосности элементов трубопровода с сильфонным компенсатором.
Опора теплоизолированного пенополиуретаном с покрытием из полимерного материала трубопровода обеспечивает строго осевые перемещения сильфонов, что находится в соответствии с требованиями РД-3-ВЭП «Руководящего документа по применению осевых сильфонных компенсаторов, сильфонных компенсационных устройств, стартовых сильфонных компенсаторов при проектировании, строительстве и эксплуатации трубопроводов тепловых сетей, систем горячего водоснабжения и паропроводов».