Устройство для перемещения криволинейных труб на опорах
DEVICE FOR TRANSPORTING CURVED PIPES ON SUPPORTS

Изобретение используется при строительстве и ремонте трубопроводов предназначенных, например, для транспортировки нефти или газа.
Из уровня техники известно «УСТРОЙСТВО И СИСТЕМА УКЛАДКИ ТРУБОПРОВОДА» (патент на изобретение №2516667, МПК F16L 1/024, дата публикации заявки: 10.04.2012), где система опоры, укладки/продвижения и направления труб при сооружении сетей каналов/трубопроводов имеет самодвижущиеся опорные роликовые направляющие элементы, которые предварительно устанавливают на протяжении трассы.
Недостатком данной системы является невозможность перемещения криволинейных труб. При перемещении даже малоизогнутых труб (до 9 градусов) по таким опорам, труба стремится провернуться вокруг своей оси, что, как правило, приводит к упору конца трубы в следующую опору и прекращению перемещения. При перемещении плети труб, в которой есть криволинейные трубы, возникают большие напряжения в трубопроводе, т.к. значительная часть трубы будет висеть в воздухе, что недопустимо по существующим регламентирующим документам. При этом часть опор разгружается, а другие опоры будут перегруженными, что приведет к поломкам опор или необходимости увеличения их прочности или к увеличению их количества, что приводит к увеличению себестоимости опор и трудоемкости их монтажа.
Данное изобретение дает возможность перемещения труб с криволинейными участками, причем существенного увеличения напряжений в трубопроводе и нагрузок на опоры не возникает.
Это достигается тем, что устройство для перемещения криволинейных труб на опорах, установленных на протяжении трассы, представляет собой, по меньшей мере, одну прикрепляемую к трубе накладку, компенсирующую кривизну трубы и имеющую, по меньшей мере, одну опорную поверхность и, по меньшей мере, один удерживающий элемент для закрепления ее на трубе, при этом накладка прикреплена снизу к трубе, для компенсации кривизны трубы в вертикальной плоскости и опорная поверхность накладки имеет форму, соответствующую профилю криволинейной части трубы в месте прикрепления накладки, причем накладка прикреплена в месте изгиба трубы или плети труб или накладка прикреплена в начале и/или в конце трубы или плети труб, а также может иметь механизм регулировки, по меньшей мере, одной опорной поверхности для закрепления накладки на трубы с разной кривизной и наружная поверхность накладки соответствует форме опор, на которых перемещается труба или наружная поверхность накладки представляет собой часть прямого цилиндра, ось и наружный диаметр которого совпадают с прямолинейной частью трубы.
Накладка прикрепляется к трубе, по меньшей мере, одним удерживающим элементом, например, хомутом, при этом хомут выполнен гибким и/или мягким, например, в виде текстильной стропы или металлической ленты с мягким покрытием и накладка может быть закреплена к внутренней и/или внешней поверхности трубы и/или к торцу трубы, при чем накладка или ее части выполнены самоцентрирующимися и/или самоустанавливающимися, а устройство прикреплено к трубе, по меньшей мере, через одну мягкую прокладку или опорная поверхность накладки, может быть выполнена мягкой.
В некоторых случаях накладка выполнена составной, из нескольких частей с изменяющимся по длине сечением, а также для направления накладки на опоры, передняя часть накладки может сужаться, например, в форме части конуса и накладка выполнена выступающей за торец трубы, при этом накладка имеет ребра жесткости и накладка может быть выполнена из легких сплавов и/или из композиционных материалов.
Устройство имеет механизм наклона накладки и/или ее части, механизм перемещения в радиальном направлении накладки и/или ее части, механизм поворота накладки и/или ее части и систему управления механизмами накладки, а также имеет датчики для контроля возникающих усилий при перемещении трубы и/или накладки и датчики для контроля положения ее частей.
На фиг. 1 изображено устройство для перемещения криволинейных труб на опорах.
Устройство предназначено для перемещения криволинейных труб 1 по опорам 2 и представляет собой накладку 3 с верхней опорной поверхностью 6 и наружной поверхностью 7, с удерживающим элементом 4 и конусом 5.
Устройство применяется следующим образом.
На протяжении трассы, по которой надо переместить плеть труб 1, устанавливаются опоры 2, например, роликовые, часть которых может иметь привод для их вращения и продвижения трубы 1. Без дополнительных устройств такая система неспособна перемещать трубы 1 с криволинейными участками, т.к. будет упирание переднего конца трубы 1 в следующую опору 2, а главное, происходит неравномерная нагрузка на сами трубы 1 и на опоры 2, по которым происходит перемещение. Для устранения указанных проблем предлагается использовать устройство, состоящее из накладки 3 и удерживающих элементов 4 для ее крепления к трубе 1, которая устанавливается на место вертикального изгиба трубы 1. На фиг. 1 показан частный случай - установка накладки в начале трубы. Для перемещения труб 1 с другим направлением изгиба, например, горизонтальным, трубу, на время перемещения, поворачивают на 90 градусов, чтобы изгиб был вверх, а после перемещения ее поворачивают в рабочее положение и изгиб становится горизонтальным. Накладка 3 прикрепляется чаще всего на передний, а при необходимости, и на задний конец трубы или плети труб 1, или место их изгиба. Для этого накладка 3 имеет верхнюю, опорную поверхность 6, соответствующую кривизне трубы на используемом для закрепления накладки 3 участке, а нижняя, наружная поверхность 7 совпадает по оси и диаметру с прямым участком трубы 1. Снизу накладка 3, установленная на трубу 1, и близлежащий прямой участок трубы 1, становятся практически единым полуцилиндром, позволяющим беспроблемно продвигать трубу или плеть труб 1 по опорам 2, не упираясь в опоры 2 и не перегружая их, а, главное, не нагружая саму плеть труб 1 дополнительными нагрузками. Фактически, за счет сужения сечения накладки 3 в вертикальной плоскости, происходит выравнивание нижней поверхности трубы 1 по горизонтали.
Для повышения универсальности накладок 3 и уменьшения их номенклатуры для закрепления накладки 3 на трубы 1 с разной кривизной, накладка 3 может содержать механизм, позволяющий регулировать опорную поверхность 6 до плотного соприкосновения с трубой 1. Этот механизм может представлять собой домкрат, установленный внутри накладки 3, поднимающий опорную поверхность 6 или ее часть, относительно наружной поверхности (части) 7, которая должна совпадать с ближайшей прямой частью трубы 1.
Для сокращения трудоемкости установки накладки 3 перед перемещением трубы 1 и снятия ее после перемещения, устройство содержит, по меньшей мере, один удерживающий элемент 4 для быстросъемного крепления накладки 3. В простейшем случае используется удерживающий элемент 4 в виде хомута с ручной стяжкой, который для исключения повреждения трубы 1 может изготавливаться из текстильной ленты. Помимо крепления за наружную поверхность трубы 1 можно использовать удерживающий элемент 4, закрепляемый к внутренней поверхности трубы 1, например, разжимную цангу. В любом случае, после закрепления на трубе, наружная, чаще всего - нижняя, опорная поверхность 7 накладки 3 будет продолжать ось близлежащего цилиндрического участка трубы 1, что даст возможность плавного перемещения криволинейной трубы 1 с накладкой по опорам 2, например по роликам. Крепление установки лучше сделать самоцентрирующимся, используя специальные, широко известные механизмы, что сократит затраты времени на ее установку и повысит точность проведения работ. Если использовать механическую самоустановку, то затраты времени еще более сократятся.
Для исключения повреждения поверхности трубы 1 устройство закрепляется через мягкую прокладку или внутренняя/опорная поверхность накладки 3 выполнена мягкой.
Накладка 3 может выступать за торец трубы 1, при этом для исключения прогиба накладки 3 она может иметь ребра жесткости, что позволит увеличить расстояние между опорами, т.к. погонный метр выступающей части накладки существенно легче погонного метра трубы.
Для надежного контакта с опорами 2, нижняя часть, она же наружная поверхность 7 накладки 3 может иметь различную форму с единственным требованием - возможности перемещения по опорам 2 без скачков и существенных дополнительных усилий. Для упрощения попадания на следующую опору 2 и более равномерного распределения нагрузок, накладка 3 или ее часть выполнена с возможностью наклона, сдвига, поворота и изгиба, для чего в устройстве используются механизмы, что позволяет продвигать трубу 1 по криволинейной трассе. При расположении накладки 3 в начале трубы 1, для направления трубы 1 при входе на опоры 2, нижняя часть накладки выполнена сужающейся 5, например, в виде части конуса.
Для удобства транспортировки и для возможностей изгиба, поворота или перемещения конца накладки 3, она может быть выполнена из нескольких частей.
Применение найдут и пассивные устройства без механизмов, но наиболее эффективно будет применение подвижных устройств с механизмами и системой управления, которая автоматически корректирует положение накладки 3 и плети труб 1 по сигналам датчиков усилий и/или фактическому положению накладки 3 относительно опор и/или земли, управляя механизмами. Для увеличения расстояния между опорами 2, передняя накладка 3 может выступать за торец трубы 1, что позволяет при изготовлении накладки 3 в виде балки из легких сплавов и/или из композиционных материалов обеспечить касание опор 2 накладкой 3 ранее касания основной трубы 1, что снизит нагрузки на трубу 1 и/или позволит размещать опоры 2 на большем расстоянии друг от друга.
За счет автономного источника питания устройство может перемещаться на сотни метров вперед, не используя кабелей, что существенно упрощает и облегчает работу персонала, повышает безопасность работ и ресурс установок.
При перемещении плети труб 1 неизбежен провис переднего конца между опорами 2 и сложности захода ее на очередную опору 2. Для облегчения захода на опору 2 часть накладки 3 может наклоняться (приподниматься) или смещаться в радиальном направлении или поворачиваться вокруг своей оси. Для таких движений могут применяться механизмы в виде мотор-редукторов или гидравлические системы, например, в совокупности с рычажными системами и с соответствующими системами управления. Конструкции таких механизмов широко известны из уровня техники, они существенно облегчат движение плети труб при небольших изгибах трассы в горизонтальной и/или вертикальной плоскости. Для исключения сверхнормативных нагрузок на трубу 1 устройство имеет датчики усилий для контроля возникающих при перемещении трубы 1 и/или накладки 3 напряжений. Для исключения упора трубы 1 в опоры 2 устройство имеет датчики для контроля положения частей накладки 3 относительно опор 2. Для обработки сигналов датчиков и управления устройством, имеется система управления, в которой реализовано несколько режимов управления от ручного до полностью автоматического.
По имеющимся у авторов сведениям совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемого изобретения, не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".
По мнению авторов, сущность заявленного изобретения не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как из него не выявляется вышеуказанное влияние на получаемый технический результат - новое свойство объекта - совокупность признаков, которые отличают от прототипа заявляемое изобретение, что позволяет сделать вывод об его соответствии критерию "изобретательский уровень".