ОПОРА ДЛЯ НАДЗЕМНОГО ТРУБОПРОВОДА

Полезная модель относится к области строительства магистральных трубопроводов и может быть использована при надземной прокладке трубопроводов в виде «змейки».
Высокие значения положительного температурного перепада приводят к возникновению значительных перемещений и суммарных продольных напряжений в трубопроводе. С целью компенсации продольных деформаций используется зигзагообразная прокладка трубопровода в виде «змейки», которая предполагает использование различных конструкций опор в зависимости от места ее расположения на зигзагообразном участке. Конструкция опор должна обеспечивать перемещения и суммарные продольные напряжения в трубопроводе в допустимых пределах.
Существуют различные конструкции опор, позволяющие трубопроводу перемещаться либо продольно, либо продольно-поперечно, либо оставаться неподвижным [Типовые расчеты при проектировании, строительстве и ремонте газонефтепроводов: учеб. пособие / Л.И. Быков, Ф.М. Мустафин, С.К. Рафиков и др.; под редакцией д-ра техн. наук, проф. Л.И. Быкова. - СПб.: Недра, 2011. - С. 460-461].
К основным недостаткам таких опор следует отнести сложность монтажа и металлоемкость конструкции.
Известна опора надземного трубопровода, включающая полый коробчатый корпус, хомут со стягивающими крепежными элементами, упругий элемент между трубой и хомутом [Патент №31272 РФ. Опора трубопровода / Ахвердов А.А., Киселев В.В. Опубл. 27.07.2003 // БИ. - №21].
Недостатком данного технического решения является то, что случайно попавшая жидкость в зазоры между прокладками может скапливаться и вызывать коррозию трубопровода. Заявленный признак, что размер, материал крепежных элементов и площадь прокладок выбираются из условия обеспечения удельного давления на упругий элемент, при котором сохраняются его упругие свойства, не обоснован. Не обоснован и выбор необходимого удельного давления на прокладки при стягивании хомутов крепежными элементами.
Наиболее близкой к заявленному техническому решению является опора для надземного трубопровода, включающая строительную конструкцию, полый коробчатый корпус, в основании которого располагается съемная прокладка, хомут со стягивающими крепежными элементами, упругий элемент между трубой и хомутом [Патент №122143 РФ. Опора надземного трубопровода / Киселев СВ., Смирнов Ю.А. Опубл. 20.11.2012 // БИ. - №32].
Недостатком прототипа является то, что в случае больших перемещений трубопровода опорная часть вместе с трубопроводом может опрокинуться или упасть со строительной конструкции, что приведет к аварийной ситуации. Кроме того, антифрикционная прокладка дает значительные поперечные перемещения опоры вместе с трубопроводом на вершине угла поворота при зигзагообразной прокладке, что, в свою очередь, приводит к возникновению значительного изгибающего момента, превышающего допустимые значения.
Задачей полезной модели является разработка новой конструкции опоры для надземного трубопровода с достижением следующего технического результата: снижение напряженно-деформированного состояния эксплуатируемого трубопровода от высоких значений температурного перепада за счет повышения сил сопротивления трубопровода как продольным, так и поперечным перемещениям.
1
2
1
2
2
0
Поставленная задача решается тем, что в опоре для надземного трубопровода, включающей строительную конструкцию, полый коробчатый корпус, съемную прокладку, хомут со стягивающими крепежными элементами, упругий элемент между трубой и хомутом, согласно полезной модели,  на строительной конструкции жестко закреплена связывающая плита с пазами, в которые вставляется основание полого коробчатого корпуса, а съемная прокладка расположена на связывающей плите и выполнена из материала, имеющего повышенный коэффициент трения по материалу полого коробчатого корпуса в пределах 0,6-1,0. Размеры паза подобраны таким образом, чтобы основание полого коробчатого корпуса не вышло из паза во время поперечных перемещений. Кроме того, материал упругого элемента между трубой и хомутом выбран из условия σ,σ≤[σ], в котором σ - напряжения сжатия, действующие на упругий элемент от действия веса трубопровода и определяемые из аналитического выражения  σ - напряжения сжатия упругого элемента хомутом и определяемые из аналитического выражения σ=kw,
где q - вес трубопровода единичной длины с продуктом, Н/м;
- расстояние между опорами, м;
H
D - наружный диаметр трубопровода, м;
С - ширина упругого элемента, измеряемая по продольной оси трубопровода и равная длине хомута, м;
0
3
k - коэффициент сопротивления упругого элемента сжатию, Н/м;
w - радиальное перемещение стенки хомута при сжатии упругого элемента, м;
[σ] - допускаемое напряжение на упругий элемент, выше которого упругий элемент теряет способность по назначению иметь высокий коэффициент трения, МПа.
На фиг. 1 изображен общий вид опоры для надземного трубопровода; на фиг. 2 изображен вид А фиг. 1; на фиг. 3 изображен монтаж основания полого коробчатого корпуса в пазы связывающей плиты.
Опора для надземного трубопровода содержит полый коробчатый корпус 1, основание которого вставлено в пазы жестко закрепленной со строительной конструкцией 2 связывающей плиты 3, на которой расположена съемная прокладка 4. Полый коробчатый корпус 1, в свою очередь, жестко соединен с хомутом 5, прижимающимся к трубопроводу крепежными элементами 6, и покрыт с внутренней стороны упругим элементом 7.
Опора для надземного трубопровода работает следующим образом.
На строительной конструкции 2 жестко закрепляют связывающую плиту 3, на которую укладывают съемную прокладку 4. В пазы связывающей плиты 3 вставляют основание полого коробчатого корпуса 1 с жестко соединенным на нем хомутом 5. В хомут вводят трубопровод и стягивают его крепежными элементами 6 и упругим элементом 7, расположенным между трубой и хомутом 5.
При воздействии температурного перепада трубопровод перемещается вдоль своей оси, скользя по упругому элементу 7 в хомуте 5. На вершине угла поворота зигзагообразно проложенного трубопровода перемещения в основном происходят поперек оси, в этом случае основание полого коробчатого корпуса 1 скользит по съемной прокладке 4 в пазах связывающей плиты 3.
С увеличением сил прижатия хомута 5 к трубопроводу через упругий элемент 7 регулируют напряженно-деформированное состояние эксплуатируемого трубопровода в продольном направлении.
Выбрав материал прокладки 4 в зависимости от необходимого коэффициента трения, регулируют напряженно-деформированное состояние эксплуатируемого трубопровода в поперечном направлении.
В зависимости от материала прокладки 4 и силы прижатия хомута 5 к трубопроводу опора может быть либо продольно-подвижной, либо неподвижной, либо свободно-подвижной, если движение возможно как в продольном, так и в поперечном направлении.
т
В качестве материала упругого элемента и съемной прокладки можно использовать резину различных марок в зависимости от необходимого коэффициента трения ƒ, который может варьировать от 0,6 до 1,0. Предлагаемое техническое решение отлично подойдет при прокладке надземных трубопроводов в виде «змейки», поскольку такая конструкция предполагает использование и неподвижных опор по концам зигзагообразно проложенного участка, и продольно-подвижных опор между неподвижно-закрепленным концом и вершиной угла поворота, и свободно-подвижных опор на вершине угла поворота. Коэффициент трения в предлагаемой конструкции опоры существенно влияет на напряженно-деформированное состояние эксплуатируемого трубопровода и его обоснованный подбор позволит обеспечить наименьшие суммарные продольные напряжения и допустимые перемещения трубопровода при его эксплуатации.