ЦЕНТРИРУЮЩАЯ ОПОРА С ИЗМЕНЯЕМОЙ ВЫСОТОЙ НОЖЕК

Настоящая полезная модель относится к конструкциям типа «труба в трубе», в частности к устройствам центрирования и фиксации соосного расположения внешней трубы относительно внутренней трубы и может быть использована, например, при изготовлении предварительно термоизолированных труб (далее - ПИ-трубы) и предварительно термоизолированных фасонных изделий (далее - ПИ-фасонные изделия).
Важнейшими областями применения ПИ-труб и ПИ-фасонных изделий являются тепловые сети и трубопроводы горячего водоснабжения населенных пунктов и промышленных объектов. Типоразмеры ПИ-труб и ПИ-фасонных изделий, а также технические требования к ним, регламентируются рядом национальных и международных стандартов, в частности, ГОСТ 30732-2006, EN 253, EN 448.
Основные принципы конструкции ПИ-труб и ПИ-фасонных изделий известны достаточно давно и раскрыты во многих публикациях и патентах, например, в [1]. ПИ-труба представляет собой жесткую конструкцию, состоящую из металлической или пластиковой внутренней (проводящей) трубы, по которой производится транспортировка жидкого или газообразного вещества. Поверх внутренней трубы соосно с ней смонтирована наружная пластиковая или металлическая труба (далее - труба-оболочка), а межтрубное пространство между наружной поверхностью внутренней трубы и внутренней поверхностью трубы-оболочки заполнено термоизоляционным материалом, как правило, жестким пенополиуретаном, снижающим до минимума теплообмен между транспортируемым по внутренней трубе веществом и внешней средой. Дополнительно вдоль оси ПИ-трубы в толще термоизоляции обычно протянуто два (или более) неизолированных металлических проводника системы оперативного дистанционного контроля состояния термоизоляции (далее - СОДК). При изготовлении ПИ-труб используются центрирующие опоры (называемые также центраторами), монтируемые с шагом порядка 0,8-1,5 м на наружной поверхности проводящей трубы и обеспечивающие ее соосность с трубой-оболочкой, а также фиксацию проводников СОДК примерно в средней части термоизоляционного слоя.
Известна центрирующая опора [2], выполненная из полиэтилена или полипропилена и имеющая форму плоской ленты, на одном конце которой имеется зубчатая гребенка с прижимами, образующие щелевидный проход, а с другой стороны ленты имеется ответная зубчатая гребенка, вместе образующие стяжной замок. На одной плоскости ленты выполнены поперечные пластинчатые ножки одинаковой высоты, на вершинах которых с одной стороны выполнен скос. Длина ленты с гребенчатым замком и высота ножки центрирующей опоры подобраны для монтажа на проводящую трубу определенного наружного диаметра и обеспечения соосности трубы-оболочки в ПИ-трубе при определенной величине зазора между ними в радиальном направлении. Данная центрирующая опора по технической сущности и достигаемым результатам является наиболее близкой к заявляемой.
В тоже время, упомянутая выше известная центрирующая опора имеет весьма существенный недостаток: она может достаточно хорошо обеспечивать соосность конструкции ПИ-трубы только при определенном сочетании наружного диаметра проводящей трубы и внутреннего диаметра трубы-оболочки, т.е. при строго определенной величине зазора между проводящей трубой и трубой-оболочкой в радиальном направлении. На практике же применяются ПИ-трубы с несколькими различными значениями толщины термоизоляционного слоя (см., например, ГОСТ 30732-2006), т.е. при неизменном значении наружного диаметра проводящей трубы внутренний диаметр трубы-оболочки может иметь несколько существенно различающихся значений. Это означает, что для обеспечения точности центрирования (соосности) в ПИ-трубе трубы-оболочки и проводящей трубы в пределах установленного стандартами допуска необходимо использовать несколько центрирующих опор ленточного типа одинаковой длины, обеспечивающих при замыкании стяжного замка одинаковый номинальный диаметр посадки на внутреннюю трубу, и с несколькими адекватно подобранными значениями высоты ножек.
Кроме того, внутренний диаметр трубы-оболочки зависит от материала, из которого она изготовлена. Действующими стандартами установлен ряд номинальных значений наружного диаметра и толщины стенок труб-оболочек из полиэтилена и тонколистовой оцинкованной стали, применяемых для изготовления ПИ-труб и ПИ-фасонных изделий. С увеличением наружного диаметра от 90 мм до 1200 мм толщина полиэтиленовых труб-оболочек существенно возрастает (от 2,2 мм до 14,9 мм по ГОСТ 30732-2006), в то время как толщина труб-оболочек из тонколистовой оцинкованной стали изменяется мало и не превышает 1,0 мм (см., например, ГОСТ 30732-2006). Это означает, что для обеспечения точности центрирования проводящей трубы с трубой-оболочкой в ПИ-трубе одного и того же типоразмера необходимо иметь два вида центрирующих опор (отдельно для полиэтиленовой и для стальной труб-оболочек), различающихся по высоте ножек.
Еще сложнее ситуация в случае некоторых видов ПИ-фасонных изделий, имеющих изогнутые участки стальной проводящей трубы, наружная труба-оболочка которых изготавливается из сегментов прямой полиэтиленовой трубы-оболочки или из сегментов спирально-навивного воздуховода из тонколистовой оцинкованной стали. В поперечном сечении толщина термоизоляционного слоя на изогнутых участках таких изделий в разных радиальных направлениях варьируется в широких пределах и может уменьшаться в некоторых местах до 50% от ее номинального значения на прямых участках изделия (например, см. EN 448), значительно увеличиваясь при этом в диаметрально противоположном направлении. Установить известную центрирующую опору с одинаковой высотой ножек в таком сечении ПИ-фасонного изделия весьма проблематично.
Таким образом, для обеспечения достаточной степени соосности внутренней трубы и трубы-оболочки ПИ-труб всех типоразмеров и исполнений требуется обширный ассортимент центрирующих опор известных конструкций, а в упомянутом выше случае установки центрирующих опор на изогнутых частях проводящей трубы ПИ-фасонных изделий центрирующие опоры известного типа конструктивного исполнения могут иметь лишь весьма ограниченное применение. Учитывая то обстоятельство, что центрирующие опоры изготавливаются, как правило, из полипропилена и/или полиэтилена и их сополимеров методом литья под давлением, то расширение ассортимента центрирующих опор ведет к большим дополнительным затратам на дорогостоящее технологическое оборудование и литьевые формы, требует дополнительных складских площадей и ухудшает процесс логистики.
Задачей полезной модели является создание центрирующей опоры, которая простым и надежным образом обеспечивала бы возможность изменения высоты ее ножек до нужных значений непосредственно при сборке ПИ-труб и ПИ-фасонных изделий, а также повышение точности центрирования проводящей трубы и трубы-оболочки ПИ-труб и ПИ-фасонных изделий.
Достигаемый технический результат заключается в том, что уменьшается ассортимент центрирующих опор, необходимых для производства ПИ-труб и ПИ-фасонных изделий всех типоразмеров и исполнений, упрощается процесс монтажа центрирующих опор при производстве ПИ-труб и ПИ-фасонных изделий, обеспечивается более точное центрирование проводящей трубы и трубы-оболочки, особенно на изогнутых участках ПИ-фасонных изделий, улучшается равномерность распределения толщины термоизоляционного слоя в изделиях, за счет чего повышаются их теплоизоляционные характеристики, а также снижаются производственные затраты на изготовление центрирующих опор.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается в заявляемой центрирующей опоре, предназначенной для обеспечения соосности конструкции типа «труба в трубе» и выполненной из полимерного упруго-эластичного материала в виде снабженной на концах стяжным замком плоской ленты, длина которой выбрана в соответствии с диаметром внутренней трубы, на наружной поверхности которой перпендикулярно расположены равномерно распределенные по длине и выполненные заодно с лентой, по меньшей мере, четыре пластинчатые ножки равной высоты, а на внутренней поверхности ленты расположены выполненные заодно с лентой пластинчатые выступы, являющиеся продолжением ножек, при этом на концах ножек с одной стороны выполнены фаски и, по меньшей мере, две ножки снабжены устройством фиксации проводников системы оперативного дистанционного контроля (СОДК), выполненным в виде ушка с отверстием, за счет того, что центрирующая опора дополнительно для каждой из, по меньшей мере, части ножек содержит, по меньшей мере, одну полую надставку из полимерного материала, выполненную с возможностью установки на ножке со стороны ее конца с увеличением общей высоты ножки на заданную величину, при этом на верхней грани надставки выполнена фаска, на противолежащих боковых поверхностях ножки в зоне установки надставки выполнены поперечные фиксирующие выступы, а на поверхности посадочной полости наставки выполнены соответствующие поперечные фиксирующие пазы, причем поперечные фиксирующие выступы и поперечные фиксирующие пазы выполнены с возможностью формирования замкового соединения, а форма и размеры ножки в зоне установки надставки и соответствующие форма и размеры посадочной полости надставки выбраны постоянными для всех длин ленты и всех высот ножки.
В заявляемой центрирующей опоре базовая (исходная) высота ножек подобрана таким образом, что после монтажа центрирующей опоры на проводящей трубе определенного наружного диаметра обеспечивается в пределах допуска по ГОСТ 30732-2006 соосность размещения трубы-оболочки, имеющей минимальный возможный внутренний диаметр (при минимальной толщине термоизоляционного слоя согласно вышеуказанному стандарту).
В заявляемой центрирующей опоре верхняя часть ножек центрирующей опоры содержит элементы замкового соединения (замка-защелки) - поперечные фиксирующие выступы, и для увеличения общей высоты ножек центрирующей опоры используются содержащие ответную часть замков-защелок - поперечные фиксирующие пазы, специальные полые надставки типа колпачков, которые надеваются на ножку, образуя замок-защелку, и прочно фиксируются на ней вручную простым нажатием.
Для предотвращения смещения надставки в процессе изготовления ПИ-трубы или ПИ-фасонного изделия (в частности, при запенивании межтрубного пространства) в направлении оси труб в заявляемой центрирующей опоре могут быть предусмотрены соответствующие средства фиксации. Так, для этих целей, по меньшей мере, на одной боковой поверхности ножки может быть выполнен фиксирующий продольный паз и, по меньшей мере, на одной соответствующей внутренней поверхности надставки может быть выполнен соответствующий пазу продольный фиксирующий выступ.
Поперечные фиксирующие выступы на ножках и поперечные фиксирующие пазы на поверхности посадочной полости надставок, в общем случае, могут иметь любую форму, размеры и место расположения (при условии, что они образуют две части замка-защелки), а в предпочтительных формах реализации заявляемой центрирующей опоры имеют зубчатую форму и расположены по одному на противолежащих широких боковых поверхностях ножки и на поверхности посадочной полости надставки.
В общем случае, каждая ножка, или, по крайней мере, часть ножек центрирующей опоры в рабочем положении (установленной на проводящей трубе ПИ-труб или ПИ-фасонных изделий) снабжены надставками (по одной для каждой ножки, если есть). При этом, предпочтительно, может быть предусмотрено наличие более, чем одной надставки разного типоразмера (высоты). Предпочтительно, когда при наличии для каждой ножки более одной надставки, надставки выполнены с возможностью увеличения общей высоты ножки на различную заданную величину, при условии установки надставок по одной на ножку. Таким образом, надставки имеют высоту, образующую стандартный дискретный ряд значений, например, 3 мм, 6 мм, 9 мм и т.д. или любой другой подходящий дискретный ряд значений. Выбором надставки необходимой высоты обеспечивается возможность увеличения высоты каждой ножки центрирующей опоры до необходимого значения, причем, при необходимости, каждую ножку одной центрирующей опоры можно изменить на разную дискретную высоту с помощью соответственно подобранных надставок из стандартного набора.
Исходя из вышеизложенного, надставки предпочтительно выполнены с возможностью увеличения общей высоты ножки на заданную величину, выбранную из дискретного ряда целых величин, предпочтительно из дискретного ряда величин, содержащего значения с равным шагом, предпочтительно с шагом 3 мм.
С учетом значений диаметра внутренних труб, для установки на которые предназначена заявляемая центрирующая опора, на наружной поверхности ленты центрирующей опоры, предпочтительно расположено, по меньшей мере, шесть пластинчатых ножек равной высоты.
В предпочтительных формах реализации расположенные на концах ленты ответные элементы стяжного замка выполнены заодно с лентой, при этом один конец выполнен в виде зубчатой гребенки, а второй, приемный конец выполнен в виде замкнутой с четырех сторон прямоугольной гильзы с возможностью фиксации в ней зубчатой гребенки от размыкания стяжного замка. При этом размеры, форма выполнения зубцов гребенки, их количество и т.п. в рамках заявляемой полезной модели не являются существенными и подробно рассматриваться не будут.
Также предпочтительными являются формы реализации, в которых устройство фиксации проводников системы оперативного дистанционного контроля расположено предпочтительно посредине высоты ножки.
Как уже было упомянуто выше, заявляемая центрирующая опора в общем случае выполнена из любого подходящего полимерного материала, предпочтительно, из полимерного материала, выбранного из группы, включающей, по меньшей мере, полиэтилен и полипропилен.
Описанные выше и другие достоинства и преимущества заявляемой центрирующей опоры более подробно будут рассмотрены ниже на примере одной из возможных предпочтительных, но не ограничивающих форм реализации со ссылками на позиции фигур чертежей, на которых схематично представлены:
Фиг.1 - общий вид центрирующей опоры, на части ножек которой установлены надставки;
Фиг.2 - общий вид надставки.
На Фиг.1 схематично представлен общий вид центрирующей опоры, которая выполнена в виде плоской ленты 1, на концах которой выполнены ответные элементы стяжного замка: зубчатая гребенка 2 и замкнутая с четырех сторон прямоугольная гильза 3. Длина ленты 1 вместе с элементами стяжного замка подобрана соответственно наружному диаметру внутренней (проводящей) трубы, на которую монтируется данная центрирующая опора. На наружной поверхности ленты 1 перпендикулярно этой поверхности расположены равномерно распределенные по длине и выполненные заодно с лентой, в данной форме реализации, шесть пластинчатых ножек 4 равной высоты. Исходная (базовая) высота ножек 4 подобрана таким образом, что после монтажа центрирующей опоры обеспечивается в пределах допуска по ГОСТ 30732-2006 соосность размещения трубы-оболочки относительно проводящей трубы (на чертеже не изображены) при минимально возможной разнице внутреннего диаметра трубы-оболочки и наружного диаметра проводящей трубы. По меньшей мере, на двух ножках 4 имеется также устройство для фиксации проводников СОДК в виде ушка 5 с отверстием 6 в центре, расположенного предпочтительно посредине высоты ножки 4, а на концах ножек 4 с одной стороны выполнены фаски 7 для облегчения перемещения трубы-оболочки во время монтажа. С внутренней стороны ленты 1 выполнены пластинчатые выступы 8, являющиеся продолжением ножек 4 и передающие усилие давления на ножку проводящей трубе. Дополнительно на верхней части ножек 4 в зоне установки надставки 9 выполнены поперечные фиксирующие выступы 10, таким образом, что верхняя часть ножек 4 центрирующей опоры выполнена в виде элемента замка-защелки, выделенного на чертеже пунктирной круговой линией без указания номера позиции, имеющего универсальную (одинаковую) форму и единые для всех ножек 4 и всех центрирующих опор данного типа размеры (независимо от длины ленты, высоты ножек и т.д.). В данной форме реализации элемент замка-защелки образован двумя параллельными основанию (поперечными высоте ножки) стопорными зубчатыми фиксирующими выступами 10, расположенными на противолежащих широких боковых поверхностях ножки 4. Кроме того, в зоне установки надставки 9 на одной из широких боковых поверхностей ножки 4 выполнен продольный (параллельный высоте ножки) паз 11.
Центрирующая опора выполнена из пластика (предпочтительно из полипропилена или полиэтилена) в монолитном исполнении.
Для увеличения высоты ножки 4 на заданную величину, на нее дополнительно устанавливают надставку 9 (Фиг.2). Надставка 9 выполнена в монолитном исполнении из полимерного материала (предпочтительно из полипропилена или полиэтилена) и имеет форму колпачка с фасонным углублением снизу, определяющим посадочную полость. На верхней грани надставки 9 выполнена фаска 12, а на поверхности посадочной полости наставки 9 выполнены поперечные фиксирующие пазы 13, представляющие собой ответные части замка-защелки ножек 4 центрирующей опоры. В данной форме реализации ответная часть замка-защелки надставки 9 сформирована двумя пазами 13 по форме зубчатых выступов 10 ножки 4, при взаимном контакте (защелкивании) предотвращающих возможность снятия надставки 9 после ее фиксации на ножке 4 центрирующей опоры в направлении, перпендикулярном оси трубы. Размеры надставки 9 подобраны таким образом, что после фиксации ее с помощью замка-защелки на ножке 4 центрирующей опоры общая высота ножки 4 с надставкой 9 увеличивается относительно исходной (базовой) высоты на определенную заданную величину. Надставка 9 может иметь несколько исполнений (предпочтительно не менее двух), отличающихся друг от друга по номинальному значению увеличения высоты ножки 4 центрирующей опоры, причем номинальные значения увеличения высоты ножки 4 центрирующей опоры образуют дискретный ряд заданных значений, например 3 мм, 6 мм, 9 мм, 12 мм и т.д. или любой другой подходящий дискретный ряд значений. На поверхности посадочной полости надставки 9 выполнен также один продольный выступ 14, форма, размер и расположение которого соответствуют форме, размеру и расположению продольного паза 11, выполненного на ножке 4. Замковое соединение, образуемое продольным выступом 14 и продольным пазом 11 после установки надставки 9 на ножке 4, предотвращает возможность сдвига надставки 9 в направлении оси трубы. На надставке 9, на одной из ее широких боковых поверхностей со стороны открытого конца может быть выполнен также вырез 15 для беспрепятственного размещения ушка 5 при установке надставки 9. Все надставки имеют предпочтительно одинаковую форму и размеры элементов ответной части замка-защелки, которые не зависят от изменения других размеров надставки.
Заявляемая центрирующая опора монтируется следующим образом.
В зависимости от конструкции ПИ-трубы или ПИ-фасонного изделия, а также в зависимости от наружного диаметра проводящей трубы и внутреннего диаметра трубы-оболочки определяют необходимость установки надставки 9 для каждой ножки 4, а также требуемый типоразмер (высоту) надставки 9. Для различных ножек 4 или для части из ножек 4 могут быть выбраны различные типоразмеры надставок 9. Надставки 9 устанавливают путем совмещения поперечных фиксирующих пазов 13 надставки 9 с поперечными фиксирующими выступами 10 ножки 4, формируя замок-защелку. При этом совмещают также продольный фиксирующий выступ 14 надставки 9 с фиксирующим продольным пазом 11 ножки 4, также с формированием замкового соединения. Ушки 5, при их наличии на данной ножке 4, располагаются в зоне вырезов 15 надставки 9.
При монтаже ленту 1 центрирующей опоры оборачивают по наружному диаметру проводящей трубы ножками 4 наружу и плотно фиксируют ее положение на трубе, сжимая до упора стяжной замок и фиксируя тем самым зубчатую гребенку 2 в замкнутой с четырех сторон прямоугольной гильзе 3.
Через отверстия 6 ушек 5 продевают проводники СОДК. После установки необходимого количества центрирующих опор с шагом примерно 0,8-1,5 м вдоль всей длины проводящей трубы и фиксации в ушках 5 всех опор проводников СОДК выполняют монтаж наружной трубы-оболочки, который облегчен за счет наличия фасок 7 на ножках 4 (в случае отсутствия на них надставок 9) и 12 на надставках 9. Межтрубное пространство заполняют термоизоляционным материалом.
Источники информации.
1. US 3540487, F16L 9/18.
2. Центраторы для труб ППУ. Каталог продукции ООО «ТСМ Трейд». [найдено 10.03.2009]. - Найдено из Интернет: http://www.tsmtrade.ru.