ТЕПЛОИЗОЛИРОВАННАЯ ОПОРА ТРУБЫ
HEAT-INSULATED PIPE SUPPORT

Изобретение относится к теплоизолированной опоре трубы для трубопровода, в частности для низкотемпературного трубопровода, содержащей согласованную с поперечным сечением трубопровода сквозную приемную полость для участка трубы, окружающий приемную полость теплоизолирующий слой из жесткого изолирующего материала, наружную защитную облицовку, расположенный между теплоизолирующим слоем и наружной защитной облицовкой паровой барьер, по меньшей мере две охватывающих опору трубы, выполненных в форме части окружности оболочки опоры, которые соединены друг с другом при помощи стяжных винтов, при этом нижняя оболочка опоры соединена с удерживающим опору трубы основанием, а также осевую фиксацию элементов опоры по отношению к оболочкам опоры.
В криогенных системах трубопроводов, которые, например, транспортируют сжиженные газы, применяют такие теплоизолированные опоры трубы, которые вследствие больших температурных удлинений трубопровода должны скользить по основанию, например, по стальной конструкции. Для преодоления силы трения опорной поверхности сила от трубопровода должна передаваться через теплоизолирующий слой на наружные оболочки опоры, состоящие из металла, и, таким образом, на основание.
Известные теплоизолированные опоры трубы (DE 102009008140 А1 и DE 102005013728 А1) хотя и оправдали себя на практике наилучшим образом, однако в известных опорах трубы при экстремальных условиях, в частности при очень больших температурных удлинениях, может произойти то, что теплоизолирующий слой нагружается настолько сильно, что возникают повреждения опоры трубы, так как пары материалов, состоящие из изолирующей пены и парового барьера и/или парового барьера и защитной облицовки, не могут передавать необходимые силы, так что внутренняя часть опоры трубы смещается по отношению к наружным оболочкам опоры и разрывает паровой барьер. Обычно пытаются передавать необходимую силу посредством трения, однако при этом требуются очень большие силы прижатия, которые должны образовываться посредством привинчивания оболочек опоры. Так как теплоизолирующий слой также подвержен тепловому расширению, винтовые соединения оболочек опоры зачастую оснащают тарельчатыми пружинами, чтобы компенсировать изменения диаметра. Однако одного этого мероприятия зачастую недостаточно при наиболее экстремальных условиях.
Поэтому в основе изобретения лежит задача создать теплоизолированную опору трубы, которая даже при наиболее экстремальных условиях не подвержена повреждениям и даже при наибольших температурных удлинениях трубопровода полностью выполняет свою функцию.
Согласно изобретению эта задача решена посредством того, что оболочки опоры на обоих концах опоры выполнены в осевом направлении короче, чем остальные элементы опоры, при этом оставлен свободный участок опоры, который не перекрыт оболочками опоры, причем в области расположенных по обеим сторонам свободных участков опоры предусмотрены упорные элементы, которые непосредственно прилегают к торцевым концам оболочек опоры, и упорные элементы зафиксированы при помощи ввинченных в радиальном направлении винтов с головкой, которые насквозь через защитную облицовку и паровой барьер закреплены в жестком теплоизолирующем слое.
При помощи предложенной в изобретении конструкции теплоизолирующий слой меньше нагружается, так что почти не возникают относительные перемещения между оболочками опоры и теплоизолирующим слоем. Этот положительный эффект обеспечивает то, что гарантирован долговечный герметически закрытый паровой барьер, так что в этом отношении при помощи предложенной в изобретении конструкции также достигается чрезвычайно положительный эффект. Упорные элементы могут быть выполнены в виде расположенных на расстоянии друг от друга металлических колодок, которые соответственно закреплены при помощи по меньшей мере одного винта. В предпочтительном варианте выполнения металлические колодки выполнены несколько более длинными и закреплены при помощи двух винтов, соответственно расположенных друг за другом в осевом направлении, так что обеспечивается оптимальная стабильность.
Альтернативно упорные элементы могут быть также образованы в виде выполненных в форме части окружности металлических элементов, которые проходят вдоль дуги окружности соответствующих оболочек опоры и закреплены при помощи множества винтов, ввинченных на расстоянии друг от друга.
Особенно стабильная конструкция обеспечивается посредством того, что образованные в форме части окружности металлические элементы выполнены несколько более широкими и соответственно закреплены при помощи по меньшей мере двух рядов винтов, расположенных в осевом направлении друг за другом, при этом винты различных рядов могут быть смещены в окружном направлении друг по отношению к другу.
В качестве материала для теплоизолирующего слоя обычно применяют пену высокой плотности, например полиуретановую жесткую пену. Исходят из того, чтобы ввинчиваемые в теплоизолирующий слой винты прочно закреплялись в нем. Поэтому предпочтительно винты ввинчивают в дюбели, которые установлены в теплоизолирующем слое.
В качестве дюбелей пригодны, например, стандартные пластмассовые винтовые дюбели, которые обеспечивают хорошую возможность закрепления.
Для установки дюбелей выполняют предварительно просверленные глухие отверстия, которые рациональным образом выполнены в виде ступенчатых отверстий.
При монтаже глухие отверстия перед установкой дюбелей по меньшей мере частично заполняют клеящей массой, так что обеспечивается оптимальная посадка дюбелей в теплоизолирующем слое. Кроме того, рациональным образом дюбели перед ввинчиванием винтов в свою очередь по меньшей мере частично заполняют клеящей массой, чтобы выполнить посадку винтов еще более прочной и надежной.
Предпочтительно применяют дюбели с тарельчатыми головками, которые при установленном дюбеле опираются снаружи на защитную облицовку.
Чтобы обеспечить оптимальную посадку упорных элементов, на своих обращенных к опоре трубы нижних сторонах они могут быть снабжены вокруг отверстий для винтов цилиндрическими цековками, которые перекрывают тарельчатые головки дюбелей.
Чтобы иметь возможность сохранять паровой барьер даже при экстремальных ситуациях, при монтаже между головками винтов и защитной облицовкой, а также между упорными элементами и защитной облицовкой может наноситься клеящее вещество, которое оптимально влияет на герметичность парового барьера.
Кроме того, предложенная в изобретении конструкция имеет преимущество, состоящее в том, что она может быть также выполнена в качестве дополнительного оборудования в известных опорах труб, находящихся в эксплуатации. Для этого требуется, чтобы был предусмотрен щиток для примыкания к наружной оболочке изоляции трубы, при этом щиток частично перекрывает защитную облицовку опоры трубы. При таком процессе переоборудования дюбель и винты предпочтительно также проходят насквозь через щиток.
Изобретение показано в качестве примера на чертежах и подробно описано ниже со ссылками на чертежи. На них изображено:
фиг. 1 - вид с торцевой стороны первого варианта выполнения опоры трубы согласно изобретению,
фиг. 2 - вид сбоку в направлении стрелки II на фиг. 1,
фиг. 3 - опора трубы согласно фиг. 1 и 2 в перспективном изображении,
фиг. 4 - такое же перспективное изображение, как на фиг. 3, модифицированного варианта выполнения,
фиг. 5 - торцевой вид следующего варианта выполнения предложенной в изобретении опоры трубы,
фиг. 6 - вид сбоку опоры трубы согласно фиг. 5 в направлении стрелки VI,
фиг. 7 - опора трубы согласно фиг. 5 и 6 в перспективном изображении,
фиг. 8 - такое же перспективное изображение, как на фиг. 7, модифицированного варианта выполнения опоры трубы согласно фиг. 5-7,
фиг. 9 - сильно увеличенное изображение сечения вдоль линии IX-IX на фиг. 1, и
фиг. 10 - такое же сечение, как на фиг. 9, для переоборудования традиционной опоры трубы.
На фиг. 1-3 представлен первый вариант выполнения теплоизолированной опоры 1 трубы, которая предусмотрена для удерживания низкотемпературного трубопровода. Опора 1 трубы имеет в своей середине приемную полость 2 для участка трубы, при этом приемная полость 2 окружена теплоизолирующим слоем 3 из жесткого изолирующего материала. В качестве изолирующего материала применяют, как правило, пену высокой плотности, в частности, полиуретановую жесткую пену.
Как, в частности, следует из увеличенного фрагмента согласно фиг.9, теплоизолирующий слой 3 окружен наружной защитной облицовкой 4, которая предпочтительно состоит из металлического листа. Между теплоизолирующим слоем 3 и защитной облицовкой 4 предусмотрен паровой барьер 5.
Эта конструкция окружена двумя образованными в форме части окружности оболочками 6 и 7 опоры, которые выполнены приблизительно в форме половины окружности. Оболочки 6 и 7 опоры прижимаются при помощи винтовых соединений 8 к конструкции опоры, так что вследствие этого образуется компактный узел. При этом винтовые соединения 8 оснащены тарельчатыми пружинами, чтобы воспринимать возможные удлинения и усадку конструкции опоры.
Нижняя оболочка 6 опоры неподвижно соединена с базовым элементом 9, при этом оба элемента, поскольку они предпочтительно состоят из стали, сварены друг с другом. Нижняя сторона 10 базового элемента 9 может свободно скользить по гладкому основанию, если опорой трубы является плавающая опора.
В показанных на чертежах вариантах выполнения теплоизолирующий слой 3 состоит из трех концентрически расположенных друг по отношению к другу втулок 11, 12, 13 из вспененного материала, которые установлены друг в друге с геометрическим замыканием и соответственно разделены посередине, при этом отдельные сечения смещены друг по отношению к другу. Отдельные втулки 11, 12, 13 из вспененного материала могут иметь различные плотности, при этом внутренняя втулка 11, которая непосредственно находится в соединении с изолируемой трубой, имеет наивысшую плотность. Свободные цилиндрические и торцевые поверхности трех втулок 11, 12, 13 из вспененного материала загерметизированы, чтобы обеспечить удовлетворительный паровой барьер. Альтернативно обе наружные втулки 12, 13 из вспененного материала могут быть также совместно изготовлены из одной заготовки.
Оболочки 6, 7 опоры на обоих концах опоры выполнены в осевом направлении короче, чем остальные элементы опоры, при этом на обеих сторонах опоры 1 трубы на защитной облицовке 4 остается свободный участок 14 опоры, который не перекрыт оболочками 6, 7 опоры. В области расположенных по обеим сторонам свободных участков 14 опоры предусмотрены упорные элементы 15, которые непосредственно прилегают к торцевым концам оболочек 6, 7 опоры. В показанном на фиг. 1-3 варианте выполнения упорные элементы 15 выполнены в виде расположенных на расстоянии друг от друга металлических колодок 16, которые зафиксированы при помощи ввинченных в радиальном направлении винтов 17 с головками. Как, в частности, следует из фиг. 9, винты 17 с головкой закреплены насквозь через защитную облицовку 4 и паровой барьер 5 в теплоизолирующем слое 3.
Согласно детальному изображению на фиг. 9 винты 17 ввинчены в дюбели 18, которые перед этим размещены в теплоизолирующем слое 3. В качестве дюбелей 18 могут применяться стандартные пластмассовые винтовые дюбели, которые снабжены тарельчатыми головками 19.
Для установки дюбелей 18 предварительно просверливают глухие отверстия, которые рациональным образом выполнены в виде ступенчатых отверстий. Перед установкой в глухие отверстия дюбелей 18 эти отверстия по меньшей мере частично заполняют клеящей массой, чтобы оптимизировать посадку дюбелей в глухих отверстиях.
Перед ввинчиванием в дюбели 18 винтов 17 дюбели 18 также по меньшей мере частично заполняют клеящей массой, так что посадка винтов в дюбелях также оптимизируется.
Как, в частности, следует из фиг. 9, тарельчатые головки 19 дюбелей 18 опираются снаружи на защитную облицовку 4, а дюбели проходят насквозь через защитную облицовку 4 и паровой барьер 5 в теплоизолирующий слой 3.
Металлические колодки 16 на своих нижних сторонах, обращенных к опоре 1 трубы, снабжены вокруг отверстий для винтов цилиндрическими цековками 20, которые перекрывают тарельчатые головки 19 дюбелей 18.
На фиг. 4 показана опора 21 трубы, которая обладает по существу такими же признаками, как первый вариант выполнения, показанный на фиг. 1-3. В соответствии с этим одинаковые конструкционные элементы обозначены одними и теми же номерами позиций. Единственное отличие состоит в том, что металлические колодки 22 выполнены продольными в осевом направлении опоры 21 трубы, и что эти металлические колодки 22 соответственно закреплены двумя винтами 17 с головкой, расположенными друг за другом в осевом направлении. Вследствие этих мероприятий стабильность опоры 21 трубы несколько улучшена по сравнению с опорой 1 трубы.
На фиг. 5-7 показан третий вариант выполнения опоры 23 трубы, который вплоть до упорных элементов 15 выполнен идентичным вариантам выполнения, показанным на фиг. 1-4. В этом варианте выполнения упорные элементы 15 образованы в виде выполненных в форме части окружности металлических элементов 24, которые проходят вдоль дуги окружности соответствующих оболочек 6, 7 опоры и закреплены при помощи множества винтов 17 с головками, ввинченных на расстоянии друг от друга. При помощи этих выполненных в форме части окружности металлических элементов 24 осевые торцевые поверхности оболочек 6, 7 опоры приобретают непрерывный упор. В варианте выполнения, показанном на фиг. 5-7, соответствующие упорные элементы 15 проходят вокруг почти всей расположенной с торцевой стороны дуги окружности соответствующей оболочки 6 или же 7 опоры. При этом винты 17 с головками ввинчены в соответствующие винтовые дюбели 18, так же, как на детальном виде согласно фиг. 9.
На фиг. 8 показана модификация варианта выполнения, представленного на фиг. 5-7. Согласно фиг. 8 в этой опоре 25 трубы упорные элементы 15 выполнены усиленными, а именно, выполненные в форме части окружности металлические элементы 26 образованы несколько более широкими, чем металлические элементы 24 варианта выполнения, показанного на фиг. 5-7. Эти металлические элементы 26 закреплены при помощи двух рядов болтов 17 с головками, расположенных в осевом направлении друг за другом, при этом винты 17 различных рядов расположены со смещением друг относительно друга в окружном направлении.
Во всех четырех вариантах выполнения следует обратить внимание на то, чтобы паровой барьер 5 сохранялся даже при экстремальных нагрузках. С этой целью между головками винтов 17 и защитной облицовкой 4 с одной стороны и между упорными элементами 15 и защитной облицовкой 4 с другой стороны, предусмотрен слой клеящего вещества, который служит для интеграции конструкции, чтобы образовался герметично замкнутый паровой барьер.
Традиционные известные опоры труб могут быть без проблем переоборудованы согласно новому стандарту, описанному выше.
Для этого требуется, чтобы, как показано на фиг.10, дополнительно был прикреплен щиток 27, примыкающий к наружной оболочке изоляции трубы. При этом щиток 27 частично перекрывает защитную облицовку 4, так что винты 17 проходят также через щиток 27, чтобы закреплять его на соответствующей опоре трубы. В этом варианте выполнения дюбели 18 проходят также насквозь через щиток 27, при этом тарельчатые головки 19 дюбелей 18 в смонтированном состоянии опираются на верхнюю сторону щитка 27. Таким образом, переоборудование традиционных теплоизолированных опор труб согласно новому стандарту возможно без проблем и с малыми техническими затратами.
Список обозначений
1 опора трубы
2 приемная полость
3 теплоизолирующий слой
4 защитная облицовка
5 паровой барьер
6 оболочка опоры
7 оболочка опоры
8 винтовые соединения
9 базовый элемент
10 нижняя сторона базового элемента
11 втулка из вспененного материала
12 втулка из вспененного материала
13 втулка из вспененного материала
14 свободный участок опоры
15 упорные элементы
16 металлические колодки
17 винты с головками
18 дюбели
19 тарельчатые головки
20 цековки
21 опора трубы
22 металлические колодки
23 опора трубы
24 выполненные в форме части окружности металлические элементы
25 опора трубы
26 выполненные в форме части окружности металлические элементы
27 щиток