ОПОРНО-НАПРАВЛЯЮЩЕЕ КОЛЬЦО ДЛЯ ТРУБОПРОВОДА

Полезная модель относится к области прокладки трубопроводов и может быть использована для протаскивания трубопровода внутри защитного кожуха, внутри другой трубы или бетонном туннеле при сооружении переходов через естественные преграды, а именно, горы, овраги, водоемы, а также под автомобильными, железными дорогами и иными инженерными сооружениями во всех климатических зонах.
Известно, что при строительстве трубопроводов железные и автомобильные дороги, судоходные, оросительные каналы и различные подземные коммуникации являются наиболее серьезными искусственными препятствиями. В соответствии с требованиями СНиП 2.05.06-85* указанные участки трубопроводов относятся к I категории. Трубопровод располагается в металлическом футляре - защитном кожухе или бетонном тоннеле, диаметр которого должен быть больше диаметра прокладываемого трубопровода не менее чем на 200 мм. Прокладываемый трубопровод покрывают антикоррозионной изоляцией и защитной накладкой. Кожух имеет длину, превышающую длину искусственного препятствия на регламентированную СНиП величину.
После укладки кожуха под препятствием в него протаскивают заранее подготовленный трубопровод. Для облегчения процесса протаскивания на трубопроводе закрепляют предусмотренные проектом опорные устройства. Эти устройства не только облегчают процесс протаскивания трубопровода, но и фиксируют его положение в кожухе таким образом, чтобы исключался электрический контакт между кожухом и трубопроводом (см. Бородавкин П.П. и др. «Сооружение магистральных трубопроводов». М.: Недра, 1987, стр.338, 339, 345).
Из уровня техники известны различные опорные устройства для перемещения трубопроводов.
Известно опорно-направляющее кольцо (патент US 6158475 A, опубл. 12.12.2000), представляющее собой два полукруглых сегмента, соединенных между собой с образованием замкнутого по периметру кольца. С одной стороны концы каждого полукруглого сегмента соединены шарниром, чтобы обеспечить поворотное движение из открытого состояния в закрытое состояние опорно-направляющего кольца, а с другой стороны к концам полукруглых сегментов приварены фланцы, которые соединены друг с другом болтовым соединением. По окружности кольца размещены вытянутые в радиальном направлении вставки-лыжи.
Достоинством устройства является наличие шарнира, позволяющего уменьшить время, затрачиваемое на монтаж опорно-направляющего кольца на трубопровод.
Недостатком известного решения является возможность повреждения опорно-направляющего кольца при значительной длине перехода из-за воздействия значительных нагрузок на вставки-лыжи от веса протаскиваемого трубопровода. У фланцев отсутствуют ребра жесткости, что не обеспечивает надлежащую устойчивость опорно-направляющего кольца.
Общими существенными признаками с заявляемым техническим решением является наличие полукруглых сегментов, соединенных между собой с образованием замкнутого по периметру кольца на поверхности трубопровода, шарнирное соединение сегментов с одной стороны, и болтовое соединение сегментов с другой стороны.
В качестве ближайшего аналога (прототипа) известно опорно-направляющее кольцо (патент KR 101448521 B1, опубл. 14.10.2014), представляющее собой полукруглые сегменты, соединенные между собой с образованием замкнутого по периметру кольца при помощи разъёмного болтового соединения отогнутых наружу стыковочных концов полукруглых сегментов, снабженных ребрами жесткости. По окружности кольца равномерно размещены демпфирующие элементы, состоящие из конусообразного пружинного держателя, в котором закреплена ось демпфирующего опорного ролика, выполненного из диэлектрического материала.
Преимуществом данного устройства являются хорошие демпфирующие показатели опорно-направляющего кольца.
Недостатком опорно-направляющего кольца является малая площадь контакта опорного ролика с внутренней поверхностью защитного кожуха, так как на опоры воздействуют значительные нагрузки от веса протаскиваемого трубопровода, а также значительные продольные усилия, при этом в этих условиях происходит интенсивное деформирование роликов. Также, полукруглые сегменты, при сборе в кольцо, скрепляются с помощью метизов (болтов, гаек, шайб), что существенно замедляет процесс монтажа. Конусообразный пружинный держатель опорных роликов сложен в изготовлении и удорожает стоимость опорно-направляющего кольца.
Общими существенными признаками с заявляемым техническим решением является наличие полукруглых сегментов, соединенных между собой с образованием замкнутого по периметру кольца, болтовое соединение отогнутых наружу стыковочных концов полукруглых сегментов, снабженных ребрами жесткости, демпфирующие элементы, состоящие из корпуса с пружиной и демпфирующих опорных роликов из диэлектрического материала, размещённые по окружности опорно-направляющего кольца
Технический результат,достигаемый при осуществлениипредлагаемого технического решения, заключается в расширении арсенала технических средств аналогичного назначения с одновременнымуменьшением времени, затрачиваемого на монтаж опорно-направляющего кольца на трубопровод, а также снижением нагрузок на демпфирующие опорные ролики.
Технический результат достигается тем, что опорно-направляющее кольцо для трубопровода содержит полукруглые сегменты, стыковочные концы которых отогнуты наружу и снабжены ребрами жесткости, соединены при этом между собой разъёмным болтовым соединением. По окружности кольца равномерно распределены демпфирующие элементы, состоящие из корпуса с пружиной и демпфирующих опорных роликов из диэлектрического материала. С одной стороны соединение стыковочных концов полукруглых сегментов выполнено в виде шарнира, а корпус демпфирующего элемента состоит из двух прямоугольных рам, внешней и внутренней, при чем внутренняя закреплена на корпусе полукруглого сегмента. Прямоугольные рамы корпуса выполнены с возможностью вертикального перемещения друг относительно друга, при этом вертикальное перемещение ограничено упорами, расположенными по периметру каждой  из рам. На противоположных боковых сторонах внешней рамы корпуса демпфирующего элемента  расположено две пары проушин, в которых размещены оси вращения двух демпфирующих опорных роликов бочкообразной формы. Боковые стороны внешней рамы соединены перемычкой, параллельной оси вращения демпфирующих опорных роликов, при этом на внутренней поверхности перемычки расположена втулка,  выполняющая роль фиксатора конца одного из концов пружины, установленной перпендикулярно оси вращения демпфирующих опорных роликов, противоположный конец которой закреплен с помощью  фиксатора в виде втулки, закрепленной на корпусе полукруглого сегмента.
Предлагаемое техническое решение позволяет избежать опасных перегрузок конструкции и обеспечить плавность хода благодаря тому, что демпфирующие элементы выполнены из 2-х подпружиненных демпфирующих опорных роликов, что позволяет при преодолении препятствия распределить нагрузку по площади поверхности демпфирующих опорных роликов при протаскивании трубопровода. Бочкообразная форма демпфирующих опорных роликов обеспечивает  соприкосновение поверхности демпфирующего опорного ролика с внутренней поверхностью кожуха на большей площади, таким образом, уменьшается  нагрузка на демпфирующий опорный ролик  и  увеличивается срок его службы.
Шарнирное соединение полукруглых сегментов обеспечивает сокращение времени монтажа опорно-направляющего кольца на трубопроводе.
Для лучшего понимания сущности предлагаемого технического решения ниже на неограничивающих примерах представлены графические материалы, где:
На Фиг. 1 представлено опорно-направляющее кольцо на трубе, протаскиваемой сквозь кожух;
На Фиг. 2 представлен вид слева на опорно-направляющее кольцо на эксплуатируемом трубопроводе.
На Фиг. 3 представлено изометрическое изображение опорно-направляющего кольца;
На Фиг. 4 показан демпфирующий элемент;
На Фиг. 5 представлено поперечное сечение А-А с Фиг. 4 демпфирующего элемента;
На Фиг. 6 представлен продольный разрез Б-Б с Фиг. 5 демпфирующего элемента.
Опорно-направляющее кольцо для трубопровода (Фиг.1, Фиг.2, Фиг.3) содержит два полукруглых сегмента 1 (Фиг. 2), стыковочные концы 2 которых с одной стороны отогнуты наружу, усилены ребрами жесткости 3 и соединены между собой путем разъёмного болтового соединения 4. С другой стороны полукруглых сегментов их концы соединены шарниром 5. По окружности равномерно распределены в радиальном направлении подпружиненные демпфирующие элементы 6, в виде корпуса 7 (фиг.3, фиг. 4), состоящего из прямоугольных внутренней  8 (фиг. 4) и внешней 9 рам, образованных сочленением торцевых 10 (фиг. 6) и боковых 11 стенок (фиг. 5). Вертикальные перемещения внутренней  и внешней  рам корпуса ограничены относительно друг друга торцевыми 12 (фиг. 6) и боковыми 13(фиг. 5)  упорами. На боковых стенках 11 внешней рамы корпуса демпфирующего элемента имеются проушины 14 (фиг. 4), в которых размещены оси 15 двух демпфирующих опорных роликов 16 бочкообразной формы, выполненных из диэлектрического материала. Боковые стенки корпуса внешней рамы соединены перемычкой 17(фиг. 5), на нижней горизонтальной поверхности которой размещена втулка 18, выполняющая роль верхнего фиксатора пружины 19, установленной перпендикулярно оси вращения демпфирующих опорных роликов, а нижний фиксатор пружины выполнен в виде втулки 20, размещенной на поверхности полукруглого сегмента. Высота демпфирующего элемента 6 при полностью согнутых пружинах превышает высоту болтового соединения 4 полукруглого сегмента 1.
При протаскивании трубы через защитный кожух на трубу монтируют опорно-направляющее кольцо, предварительно со снятыми болтовыми соединениями 4. Поворотом вокруг шарнира 5 закрывают опорно-направляющее кольцо на трубопроводе, после чего полукруглые сегменты 1 состыковывают друг с другом на поверхности трубы с помощью болтовых соединений 4. Затем  трубу, с размещенным на ней опорно-направляющим кольцом начинают протаскивать через защитный кожух. При протаскивании нагрузка с трубы передается на полукруглые сегменты 1, и  через демпфирующие опорные ролики из диэлектрического материала на демпфирующие элементы 6.
Пример практического исполнения.
Было изготовлено два вида опорно-направляющих колец внутренним диаметром 279 мм, в которых полукруглые сегменты выполнены из металлических полос, расположенных по окружности. Первое опорно-направляющее кольцо было без шарнира, а второе с шарниром, при этом время монтажа опорно-направляющего кольца с шарниром снизилось на 30-40% относительно опорно-направляющего кольца без шарнира. Трубоукладчиками (на фигурах не показано) трубопровод со смонтированными опорно-направляющими кольцами протаскивали в уложенный под дорогой защитный кожух (Фиг. 1), при этом усилие протаскивания трубы уменьшилось на 15 %.
Заявляемое опорно-направляющее кольцо для трубопровода имеет следующие преимущества:
- сокращается время для протаскивания трубопровода; повышается износостойкость ОНК;
Увеличение опор качения позволяет значительно уменьшить трение и соответственно усилие, необходимое для протаскивания трубопровода в защитный кожух.