НЕПОДВИЖНАЯ ОПОРА С ИЗОЛЯЦИЕЙ ИЗ ПЕНОПОЛИУРЕТАНА

Полезная модель относится к конструктивным элементам стальных трубопроводов с тепловой изоляцией из пенополиуретана (ППУ) в гидрозащитной полиэтиленовой оболочке и предназначена для использования в строительстве и теплоэнергетике, в частности, для тепловых сетей, водопроводов и нефтяных трубопроводов и т.п.
Известна неподвижная опора для подземных теплопроводов (RU 63898 U1, 2007 г.), содержащая заглубленное основание, выполненное в виде железобетонного щита с вмонтированным в него участком металлической трубы, опорную конструкцию, включающую два упора, установленных на участок металлической трубы с обеих сторон щита и упирающихся в него через прокладочные кольца; теплоизоляцию из ППУ, оболочку из полиэтилена, термоусаживающуюся манжету, проводник-индикатор системы ОДК, в которой опорная конструкция содержит закладную гильзу, жестко закрепленную в отверстии щита, текстолитовый центратор металлической трубы в щите, два опорных кольца, установленные на герметизирующий уплотнитель в выемках щита и скрепленные между собой с помощью элементов резьбового соединения, при этом прокладочные кольца выполнены из фторопласта.
Известна неподвижная опора для транспортирования горячей воды в системе коммунального хозяйства (RU 38886 U1, 2004 г.), которая включает пластмассовый патрубок, упорный элемент, теплоизоляционное покрытие, наружную гидроизоляционную оболочку. Патрубок снабжен дополнительной оболочкой, установленной на наружной поверхности патрубка и жестко соединенной с ним и с теплоизоляцией. Дополнительная оболочка снабжена упорным кольцом. Патрубок выполнен из двух частей, соединенных втулкой. При этом патрубок имеет шероховатую наружную поверхность, на которой могут быть расположены продольные, поперечные или по винтовым линиям риски для прочного соединения патрубка с дополнительной оболочкой. Дополнительная оболочка выполнена из намотанного на патрубок стеклопластикового, органопластикового, или углепластикового материала, или из намотанной на него металлической полосы или проволоки. Дополнительная оболочка имеет шероховатую наружную поверхность или снабжена поперечными, или продольными, или выполненными по винтовой линии рисками или ребрами для более прочного соединения дополнительной оболочки с теплоизоляцией. Дополнительная оболочка, имея меньший коэффициент теплового расширения, ограничивает радиальное расширение патрубка при транспортировании горячей воды и препятствует его разрыву. При этом часть нагрузки воспринимается дополнительной оболочкой, имеющей лучшие прочностные характеристики.
Конструкция данной неподвижной опоры предназначена специально для транспортирования горячей воды, что ограничивает область ее использования.
Ближайшим аналогом предложенной полезной модели является неподвижная опора для теплоизолированных трубопроводов по патенту RU 88098 U1, 2009 г. Данная неподвижная опора включает патрубок, пропущенный через щит (плиту) и жестко соединенный с ней. Защитные оболочки концентрично охватывают патрубок по обе стороны плиты и жестко соединены с ней. Теплоизоляционный материал, например ППУ, заполняет кольцевые пространства между патрубком, защитными оболочками и плитой. Патрубок жестко соединен с плитой при помощи косынок. В кольцевых пространствах между патрубком и защитными оболочками установлены центрирующие опоры. Защитные оболочки выполнены из металла, их наружный диаметр соответствует наружному диаметру полиэтиленовой оболочки трубопровода. Использование неподвижной опоры связано с необходимостью соединения патрубка с трубой трубопровода, например, сварочным швом. Полученный стык изолируют с помощью защитной муфты, выполненной, например, из полимера и имеющей отверстия для заливки пространства пенополиуретановой композицией, используемой в качестве теплоизоляционного материала. Впоследствии отверстия закрывают пробками. Защитные оболочки выполнены с возможностью установки на каждую из них с охватом защитной муфты, соединяющей полимерную оболочку трубопровода с защитной оболочкой (металлической) и имеют возможность быть охваченными термоусадочными манжетами, охватывающими одновременно и защитную муфту, соединяющую полимерную оболочку трубопровода с металлической защитной оболочкой. В качестве полимера защитной муфты может быть применен полиэтилен. Наличие полиэтиленовой оболочки у теплоизолированного трубопровода позволяет выполнить его гидроизолированным.
К недостаткам данной конструкции относится повышенная сложность сборки, невозможность обеспечения герметичности, без установки термоусадочных манжет и как следствие увеличенная материалоемкость, а также увеличенная масса изделия.
Задачей, решаемой полезной моделью является упрощение конструкции и изготовления неподвижной опоры, получение надежной герметичной системы, позволяющей ускорить технологический процесс производства (сборки неподвижной опоры), снизить материалоемкость изделия и его вес.
Поставленная задача решается за счет того, что неподвижная опора с теплоизоляцией из ППУ включает патрубок с пенополиуретановой теплоизоляцией, пропущенный через отверстие в щите, металлические обечайки, концентрично патрубку прикрепленные к щиту с двух сторон, центрирующие опоры с проложенной через них системой оперативно дистанционного контроля (СОДК), установленные на патрубке, а также мастичная лента нанесенная на обечайки, и термоусаживаемый элемент, усадка которого осуществлена поверх обечаек. При этом термоусаживаемый элемент, выполненный на трубе-оболочке, установлен концентрично относительно патрубка с двух сторон щита и изготовлен из полиэтилена в виде термо-усаживаемого раструба. С одного конца труба-оболочка частью с термо-усаживаемым элементом охватывает обечайку после его усадки на мастичную ленту, а вторая часть трубы-оболочки является не термоусаживаемой и соответствует диаметру гидрозащитной оболочки трубопровода.
Общими признаками предложенного технического решения и полезной модели по патенту RU 88098 U1 являются следующие признаки:
- патрубок;
- патрубок пропущен через отверстие щита и прикреплен к нему;
-
- обечайки (в прототипе - защитные оболочки) образуют осевое отверстие, соосное отверстию щита для пропуска патрубка;
- имеется мастичная лента (герметизирующий элемент);
- имеется термоусаживаемый элемент, усадка которого осуществляется поверх обечаек (в прототипе - термоусаживаемая муфта)
Отличительными признаками предложенной полезной модели являются следующие признаки:
- неподвижная опора снабжена гидрозащитными полиэтиленовыми трубами-оболочками, расположенными по обе стороны щита;
- мастичная лента нанесена на наружную поверхность обечаек;
- термоусаживаемый элемент образован на концах полиэтиленовых труб-оболочек со стороны щита и выполнен в виде термоусаживаемого раструба, охватывающего соответствующую обечайку после усадки поверх мастичной ленты.
Технический результат от использования полезной модели заключается в усовершенствовании конструкции и упрощении изготовления неподвижной опоры, получении надежной герметичной системы, позволяющей ускорить технологический процесс производства (сборки опоры), и, как следствие, повысить производительность труда при одновременном уменьшении материалоемкости изделия и улучшении защиты от воздействия коррозии, т.е. от проникновения влаги, за счет чего обеспечивается надежность и прочность конструкции в целом, что приводит к увеличению срока эксплуатации опоры.
Достижение указанного технического результата обусловливается тем, что опору в виде щита с отверстием для прохода патрубка устанавливают на патрубок и жестко соединяют любым из известных способов, например сваркой. По обе стороны щита, концентрично и соосно патрубку приваривают цилиндрические обечайки, наносят мастичную ленту на наружную поверхность стенок обечаек, надевают на патрубок с каждой стороны щита полиэтиленовые трубы-оболочки с термоусаживаемыми элементами, удерживаемые на заданном расстоянии от патрубка надетыми на патрубок центрирующими элементами - центрирующими опорами с проложенной системой оперативно дистанционного контроля. При этом концы каждой полиэтиленовой трубы-оболочки, обращенные к щиту, с одной стороны, обращенной к щиту, предварительно подвергнуты механическому воздействию (термоформованию) по увеличению диаметра для образования термоусаживаемых элементов в виде раструба, т.е. раструб выполнен на конце с одной торцевой стороны полиэтиленовой трубы-оболочки. Производят нагрев для обеспечения усадки термоусаживаемых элементов
выполненных в виде раструбов, а затем заполняют полость между патрубком и полиэтиленовой трубой-оболочкой с термоусаживаемым элементом вспенивающимся теплоизоляционным материалом (например, ППУ - пенополиуретановой теплоизоляцией) и вспенивают его. При этом уменьшается материалоемкость конструкции, так как функцию гидроизоляции и функцию термоусаживаемого элемента выполняет один элемент - полиэтиленовая труба-оболочка с термоусаживаемым элементом, выполненным в виде раструба.
Замена цилиндрической полиэтиленовой манжеты на трубу-оболочку с односторонним термоусаживаемым элементом - гладким раструбом, существенно упрощает конструкцию опоры, значительно ускоряет и упрощает процесс сборки, а также массу изделия. Раструбные соединения чрезвычайно просты и эффективно проявили себя при выполнении санитарно-технических работ, а также при соединении безнапорных железобетонных труб.
Поскольку термоусаживаемый элемент трубы-оболочки надвигается и усаживается на обечайку до упора в щит, то в процессе хранения на складе или у потребителя металлическая обечайка не подвергается коррозии, а теплоизолирующая композиция надежно защищена от проникновения к ней влаги. Этот же эффект проявляется не только при хранении, но и при эксплуатации неподвижной опоры.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором изображена неподвижная опора в разрезе.
Неподвижная опора - это один из важнейших конструктивных элементов предизолированных труб в системе трубопроводов. Неподвижные опоры обеспечивают восприятие нагрузок и предотвращают сдвиг в продольном или поперечном, направлении при эксплуатации трубопроводов тепловых сетей или сетей горячего водоснабжения, в частности, при бесканальном способе прокладки.
Неподвижная опора состоит из стального патрубка 1, центрирующих опор 2, тепловой изоляции 3 из ПНУ, провода-индикатора системы оперативного дистанционного контроля (СОДК) 4, гидрозащитной полиэтиленовой трубы-оболочки 5 с термоусаживаемым элементом выполненном в виде раструба, обечайки с антикоррозийным покрытием 6, мастичной клеевой ленты 7 и стального щита 8 с отверстием для пропуска патрубка 1.
Центрирующие опоры 2 установлены между патрубком 1 и полиэтиленовой трубой-оболочкой 5.
Термоусаживаемый элемент (раструб) полиэтиленовой трубы-оболочки выполнен на конце с одной торцевой стороны каждой полиэтиленовой трубы-оболочки и изготовлен методом термоформования.
Термоформование - процесс изменения заготовки из полимерного материала нагретой до размягченного состояния, с приложением необходимых усилий для преобразования в изделие с новыми объемными размерами и последующим охлаждением. При изготовлении гидроизоляции изделий, таких как неподвижная опора, используют заготовки из полиэтиленовой трубы-оболочки трубных марок, полученные методом непрерывной экструзии на автоматических линиях. В процессе производства полиэтиленовые заготовки обрабатываются коронным разрядом, для активации внутренней поверхности трубы-оболочки с целью увеличения адгезии к изолирующему материалу и отрезаются необходимой длины.
Данные мерные заготовки предварительно подогревают до необходимой температуры, выдерживают определенное время в печи для создания оптимальных условий и подготовки свойств материала для проведения процесса термоформования.
Применение метода термоформования обусловлено необходимостью изменения (увеличения) с торцевой части диаметрального размера полиэтиленовой трубы-оболочки и получения на части длины трубы-оболочки термоусаживаемого элемента в виде раструба.
При этом изменение диаметрального размера происходит только с одной стороны на трубе-оболочке и на необходимую длину в зависимости от диаметра трубопровода и длины обечайки. Процесс термоформования проводится методом внутреннего пневмораздува с калибровкой по наружному диаметру и быстрого охлаждения в форме. Полученный таким образом раструб имеет гладкую внутреннюю и наружную поверхность, которая необходима при дальнейшем соединении с обечайкой.
При сборке обечайка 6 входит внутрь раструба на полиэтиленовой трубе-оболочке 5, т.е. внутрь термоусаживаемого элемента. Гладкий термоусаживаемый раструб на трубе-оболочке надвигают на обечайку до упора его торца в стальной щит 8. Термоусаживаемый раструб полиэтиленовой трубы-оболочки 5 располагается внахлест с обечайкой 6 таким образом, что оси соединяемых участков находятся на одной прямой.
Соединение обечайки 6 и термоусаживаемого элемента в виде раструба на части длины полиэтиленовой трубы-оболочки 5 происходит за счет нагрева термоусаживаемого элемента трубы-оболочки и его усадки с охватом подготовленной (прогретой) мастичной ленты 7, нанесенной на наружную поверхность обечайки так, что она располагается между обечайкой и полиэтиленовой трубой-оболочкой, образуя надежное герметичное соединение, не нуждающееся в дальнейшем обслуживании.
Сборка устройства осуществляется следующим образом.
В щит 8 устанавливают патрубок 1 и жестко его соединяют известными способами, например сваркой. В зависимости от диаметра трубопровода, для усиления конструкции, могут использоваться косынки. Затем по обе стороны щита 8, концентрично патрубку, приваривают металлические обечайки 6. На патрубок 1, надевают центрирующие опоры 2 и проводят через них систему оперативно дистанционного контроля 4.
На металлические обечайки 6, расположенные по обе стороны щита, надвигают термоусаживаемые элементы, выполненные в виде раструба на концевом участке каждой трубы-оболочки и расположенные также по обе стороны щита. Термоусаживаемые элементы образованы на части длины гидрозащитной полиэтиленовой трубы-оболочки 5, прокладывая между ними мастичную ленту 7. Затем газовой горелкой подготавливают мастичную ленту (она должна подплавиться и стать мягкой), а затем этой же горелкой прогревают (усаживают) термоусаживаемый элемент, выполненный в виде раструба. Так как полиэтилен имеет эффект «памяти формы», при его нагреве он стремится возвратиться в первоначальное состояние т.е. к первоначальной форме и размеру, при этом термоусаживаемый раструб уменьшается в диаметре и принимает цилиндрическую форму, присущую ему первоначально в момент изготовления, а расплав мастичной ленты, обладающий хорошими адгезионными свойствами к двум материалам, обеспечит надежное герметичное соединение не нуждающееся в обслуживании. Затем заполняют пространство (полость) между патрубком и гидрозащитной полиэтиленовой трубой-оболочкой пенополиуретановой теплоизоляцией - вспенивающимся теплоизоляционным материалом.