Опора подвесная с сигнализатором нагрузки для участков подземной прокладки трубопроводов

Заявляемая полезная модель относится к области строительства, эксплуатации и ремонту трубопроводов, транспортирующих газ, нефть и другие продукты, и может быть использовано в качестве подвески опоры трубопровода на участке с просадочными грунтами, в т.ч. в условиях обводненных участков и многолетнемерзлых грунтов.
Известна опора подвесная для участков подземной прокладки трубопроводов, содержащая взаимосопряженные подвижную и неподвижную части, при этом подвижная часть включает в себя ложемент, выполненный в виде полуцилиндра, в котором размещен трубопроводов, зафиксированный при помощи, по меньшей мере, одного разъемного полухомута, а неподвижная часть опоры включает в себя ростверк с расположенными сверху опорными плитами, при этом подвижная часть опоры сопряжена с неподвижной частью посредством гибкой цепной подвески, состоящей из двух ветвей, которые соединены с одного конца с ложементом и с другого конца с регулировочным винтом, опирающимся через опорные шайбы и гайки на опорную плиту ростверка [патент RU 2601651 С1, дата публикации 10.11.2016, МПК F16L 3/14].
Недостатком данной опоры подвесной является отсутствие возможности визуального контроля нагрузки на опору и перераспределения нагрузки между соседними опорами трубопровода в случае возникновения пиковых нагрузок на крайние опоры участка трубопровода, на участке с просадочными и многолетнемерзлыми грунтами, например, при просадке смежного с ним участка трубопровода, проложенного в грунте без подвесных опор.
Техническая проблема, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, состоит в обеспечении автоматического процесса компенсации просадки смежного участка трубопровода, проложенного в грунте без подвесных опор, путем перераспределения нагрузки с перегруженных крайних опор подвесных на промежуточные опоры подвесные трубопровода, проложенного в условиях обводненных участков и многолетнемерзлых грунтов.
Технический результат, достигаемый при реализации заявляемой полезной модели, заключается в повышении надежности эксплуатации и устойчивости трубопровода, закрепленного на подвесных опорах, за счет установки на опорах подвесных участка трубопровода, проложенного на обводненных участках и/или многолетнемерзлых грунтов, пружинного сигнализатора нагрузки, обеспечивающего перераспределение нагрузок, возникающих на подвесных опорах вышеуказанного участка трубопровода при просадке смежного с ним участка трубопровода, проложенного в грунте без подвесных опор, путем передачи части нагрузки с перегруженной крайней опоры на соседние опоры за счет сжатия пружин сигнализатора нагрузки, а так же визуализации фактической вертикальной нагрузки на опору.
Заявляемый технический результат достигается за счет того, что опора подвесная с сигнализатором нагрузки для участков подземной прокладки трубопроводов, содержащая взаимосопряженные подвижную и неподвижную части, при этом подвижная часть включает в себя ложемент, выполненный в виде полуцилиндра, в котором размещен трубопроводов, зафиксированный при помощи по меньшей мере одного разъемного полухомута, а неподвижная часть опоры включает в себя ростверк с расположенными сверху опорными плитами, причем подвижная часть опоры сопряжена с неподвижной частью посредством гибкой цепной подвески, состоящей из двух ветвей, которые соединены с одного конца с ложементом и с другого конца с регулировочным винтом, опирающимся через опорные шайбы и гайки на опорную плиту ростверка, при этом опора подвесная дополнительно снабжена сигнализатором нагрузки, установленным на каждой ветви гибкой цепной подвески на регулировочном винте между опорной шайбой и гайкой, причем сигнализатор нагрузки включает в себя пакет тарельчатых пружин и вертикально расположенную вблизи пакета тарельчатых пружин линейку, предназначенную для визуального контроля нагрузки на опору.
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели линейка разделена на две зоны: «норма» - для визуализации номинальной нагрузки до 110 тс и сверхнормативная зона - для визуализации нагрузки от 110 тс до предельного значения, соответствующего упругой деформации ростверка.
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели пакет тарельчатых пружин состоит из четырнадцати пружин.
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели высота одной тарельчатой пружины в свободной состоянии составляет не менее 30 мм, при этом сжатие одной пружины составляет 10 мм.
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели высота пакета тарельчатых пружин в свободном состоянии составляет не менее 420 мм.
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели над пакетом тарельчатых пружин установлен указатель.
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели линейка закреплена на кронштейне.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 схематично представлен вид поперек оси трубопровода на заявляемую конструкцию подвесной опоры для двухсвайного фундамента; на фиг. 2 - представлен вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - представлена схема участка трубопровода.
Позициями на чертежах обозначены:
1 - ростверк;
2 - свайный фундамент;
3 - ложемент;
4 - трубопровод;
5 - гибкая цепная подвеска;
6 - регулировочный винт;
7 - шайба сферическая;
8 - шайба опорная;
9 - гайка;
10 - контргайка;
11 - сигнализатор нагрузки;
12 - тарельчатая пружина;
13 - указатель;
14 - линейка;
15 - кронштейн;
16 - смежный участок трубопровода без опор;
17 - крайние опоры с сигнализатором нагрузки;
18 - промежуточные опоры
Заявленная опора подвесная с сигнализатором нагрузки для участков подземной прокладки трубопроводов (фиг. 1) содержит взаимосопряженные подвижную и неподвижную части, взаимодействующие друг с другом за счет соединяющей их гибкой цепной подвески, обеспечивающей передачу вертикальной нагрузки от трубопровода на надземный ростверк 1, закрепленный на свайном фундаменте 2.
Подвижная часть опоры представляет собой сложнопрофильную конструкцию и включает ложемент 3 для размещения поддерживаемого трубопровода 4, выполненный в виде полуцилиндра и усиленный по меньшей мере тремя плоскими полукольцевыми шпангоутами (на чертежах не показано). Шпангоуты расположены с внешней стороны ложемента 3 и выполнены в форме плоских полуколец. Ширина полукольца шпангоута зависит от диаметра трубопровода и расчетной нагрузки. К торцам ложемента 3 присоединен посредством разъемного соединения по меньшей мере один полухомут (на чертежах не показан), обеспечивающий фиксацию трубопровода 4 в ложементе 3 посредством болтового соединения (на чертежах не показано).
Подвижная часть опоры сопряжена с неподвижной частью посредством гибкой цепной подвески 5, состоящей из двух ветвей. Гибкая цепная подвеска 5 выполнена в виде цепи, шарнирно соединенной с одного конца с ложементом 3 и с другого конца - с регулировочным винтом 6, опирающимся через опорные шайбы 8, сферические шайбы 7 и гайки 9 на опорную плиту (на чертежах не показана) ростверка 1. Применение сферических шайб 7 обеспечивает беспрепятственный наклон регулировочных винтов 6 в случае наклона гибкой цепной подвески 5 при горизонтальном перемещении трубопровода 4.
Плавное регулирование планово-высотного положения подвесной опоры обеспечивается резьбовой парой - регулировочный винт 6 и гайка 9, расположенных на опорной плите (на чертежах не показана) ростверка 1.
Неподвижная часть опоры представляет собой ростверк 1 и узлы его крепления к свайному фундаменту 2. На ростверке 1 размещены две опорные плиты (на чертежах не показано) с отверстиями, через которые вводится регулировочный винт 6, устанавливаемый через опорные шайбы 8 и гаек 9 и 10 на опорную плиту (на чертежах не показан) ростверка 1.
Дополнительно опора подвесная снабжена сигнализатором 11 нагрузки (фиг. 1, фиг. 2), включающим в себя пакет тарельчатых пружин 12, установленный на каждой ветви гибкой цепной подвески 5 на регулировочном винте 6 между гайкой 9 и сферической шайбой 7, и вертикальную линейку 14, установленную близи пакета тарельчатых пружин 12, предназначенную для визуального контроля нагрузки на опору. Линейка 14 закреплена при помощи кронштейна 15, при этом над пакетом тарельчатых пружин 12 установлен указатель 13 нагрузки.
Сигнализатор 11 нагрузки предназначен для обеспечения визуального контроля нагрузки на опору в зоне до номинальной нагрузки и в зоне упругой деформации опоры (ростверка), а также для перераспределения нагрузки между крайними 17 и промежуточными опорами 18 подвесными участка трубопровода (фиг. 4), проложенного в условиях обводненных участков и многолетнемерзлых грунтов, в случае просадки смежного с ним участка трубопровода, проложенного в грунте без подвесных опор, путем передачи части нагрузки с перегруженной крайней опоры 17 на соседние промежуточные опоры 18 за счет сжатия тарельчатых пружин 12.
Для обеспечения номинальной нагрузки 110 тс целесообразно использовать в частном случае пакет тарельчатых пружин 12, состоящий из четырнадцати пружин (№529 II-2-1-400×224×20×10 хим. фос. по ГОСТ 3057-90 «Пружины тарельчатые») с максимальной нагрузкой 75 тс. Таким образом, для двух ветвей гибкой цепной подвески 5 общая максимальная нагрузка составит 150 тс.
В предпочтительном варианте реализации полезной модели высота h одной тарельчатой пружины 12 в свободной состоянии составляет не менее 30 мм, а высота Н пакета тарельчатых пружин 12 в свободном состоянии составляет не менее 420 мм, сжатие одной пружины составляет 10 мм, компенсация просадки смежного участка трубопровода составляет 140 мм.
Визуально величина нагрузки на опору подвесную определяется по линейке 14, разделенной на 2 зоны, при помощи указателя 13:
- «Норма» зона - визуализация номинальной нагрузки до 110 тс;
- «Сверхнормативная зона» - визуализация нагрузки от 110 тс до предельного значения, соответствующего упругой деформации ростверка 1, ориентировочно 140 тс (уточняется при испытаниях);
Опора подвесная с сигнализатором нагрузки работает следующим образом.
При заданном планово-высотном положении трубопровода, крайние опоры подвесные 17, участка трубопровода, проложенного в условиях обводненных участков и многолетнемерзлых грунтов, находятся под номинальной нагрузкой до 110 тс, при этом тарельчатые пружины 12 находятся в свободной состоянии, а на линейке 13 указатель 14 находится в зоне «Норма».
В случае просадки смежного участка 16 подземного трубопровода (трубопровод обозначен пунктиром на фиг. 3), проложенного в грунте без опор (фиг. 3), на крайних опорах подвесных 17 участка трубопровода с опорами возникают пиковые нагрузки. Сигнализатор 11 нагрузки компенсирует просадку смежного участка трубопровода 16 за счет сжатия тарельчатых пружин 12 на крайних опорах подвесных 17 и перераспределяя тем самым нагрузку на промежуточные опоры подвесные 18. Так, например, сжатие тарельчатых пружин 12 на 140 мм может компенсировать просадку смежного участка 16 подземного трубопровода на 420 мм на расстоянии 40 м от крайней опоры подвесной 17. Для дальнейшей компенсации просадки трубопровода смежного участка 16 необходимо ослаблять гибкую цепную подвеску 5 на крайних опорах подвесных 17 регулировочными винтами 6 до нулевой нагрузки.
Таким образом, сигнализатор 11 нагрузки позволяет перераспределить нагрузки, возникающие при просадке смежного участка 16 трубопровода, проложенного в грунте без подвесных опор, между промежуточными опорами подвесными 18 и крайними опорами подвесной 17, что снижает воздействие пиковых нагрузок на крайние опоры подвесные 17, а так же предотвращает излом трубопровода на крайней опоре подвесной 17, тем самым обеспечивая надежность эксплуатации и устойчивость трубопровода, закрепленного на подвесных опорах.