ЭЛЕМЕНТ НЕПОДВИЖНОЙ ОПОРЫ ДЛЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО ИЗОЛИРОВАННОГО ТРУБОПРОВОДА
ELEMENT OF FIXED SUPPORT FOR PRE-INSULATED PIPELINE

Область техники
Изобретение относится к конструктивным элементам предварительно изолированных стальных трубопроводов с тепловой изоляцией для использования в строительстве и теплоэнергетике при прокладке, в частности, тепловых сетей, водоводов и иных трубопроводов.
Неподвижные опоры применяют для закрепления трубопроводов. Эти опоры воспринимают усилия и моменты, действующие на трубопровод, предотвращают сдвиги в продольном или поперечном направлении при эксплуатации трубопроводов и являются одними из важнейших конструктивных деталей трубопровода. Для предварительно изолированных трубопроводов применяют предварительно изолированные элементы неподвижных опор. Элементы неподвижных опор с помощью наружных упорных устройств закрепляют в железобетонные щиты, рамочные металлические конструкции или другие неподвижные опорные конструкции.
Уровень техники
Известна неподвижная опора, которая включает патрубок с пенополиуретановой теплоизоляцией, пропущенный через отверстие в щите и соединенный с ним, металлические обечайки, прикрепленные к щиту с двух сторон, центрирующие опоры, установленные на патрубке, а также мастичную ленту, нанесенную на обечайки, и термоусаживаемый элемент, усадка которого осуществлена поверх обечаек, расположенных по обе стороны щита, термоусаживаемый элемент.
Пространство между полиэтиленовыми трубами-оболочками и патрубком заполнено пенополиуретановой теплоизоляцией [Патент №114503 РФ, МПК F16L 59/135, F16L 59/14. Неподвижная опора с изоляцией из пенополиуретана / Наркевич С.Л (BY), Павлюк Е.С. (BY) ООО "СМИТ-ЯРЦЕВО" (RU). - 2011135776/06, Заявл. 29.08.2011, опубл. 27.03.2012] [1].
Конструкция такой неподвижной опоры имеет большую металлоемкость, т.к. требует применения металлического щита большой толщины, имеет большие местные тепловые потери. На трубопроводах большого диаметра с высокими температурами теплоносителя может происходить разрушение неподвижной опоры из-за температурного расширения металлического щита.
Известна конструкция предварительно изолированного элемента неподвижной опоры, в которой труба и кожух неподвижной опоры жестко связаны между собой с помощью продольных ребер [Типовые решения прокладки трубопроводов тепловых сетей в пенополимерминеральной (ППМ) изоляции: Конструкции и детали; ATP 313.ТС-014.000. - М.: ОАО «Объединение ВНИПИэнергопром, 2005 г.] [2].
Недостатком этой конструкции является возникновение значительных напряжений из-за температурных расширений трубы и кожуха, обусловленное разницей их температур. Эти неблагоприятные факторы могут привести к отрыву ребер и разрушению неподвижной опоры. Кроме того, наличие ребер создает сложности при уплотнении внутреннего кольцевого зазора между кожухом и трубой при устройстве тепловой изоляции такой конструкции.
Известен элемент неподвижной опоры, в котором нагрузки и моменты от трубопровода с помощью ребер и плоских колец передаются на конструкцию неподвижной опоры. Концентрично трубе в щите неподвижной опоры проходит патрубок, кольцевой зазор между ним и трубопроводом заполнен тепловой изоляцией, ребра и плоские упорные кольца помещены в кожух, имеющий коническую и цилиндрическую части, коническая часть кожуха приваривается к паре плоских колец, наружный диаметр цилиндрической части кожуха равен наружному диаметру изоляции предизолированного трубопровода, а пространство, образованное трубой и кожухом, заполнено тепловой изоляцией [Типовые решения прокладки трубопроводов тепловых сетей в изоляции из пенополиуритана: Конструкции и детали 313.ТС-002.000. - М.: АООТ «Объединение ВНИПИэнергопром, 1995 г.] [3].
Недостатком указанной конструкции является сложность изготовления, трудоемкость, малая толщина изоляции между трубой и патрубком, проходящим через опору.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом является снижение вплоть до исключения напряжения в конструкции, возникающего вследствие разницы температур трубы и кожуха, упрощение конструкции элемента неподвижной опоры, снижение местных тепловых потерь, повышение надежности и долговечности опоры при эксплуатации.
Для достижения указанного результата в элементе неподвижной опоры предварительно изолированного трубопровода, содержащем трубу, с концентрично надетым на нее цилиндрическим кожухом, имеющим жесткое соединение с неподвижной опорой при помощи упоров, и по две пары колец, охватывающих трубу по концам кожуха с температурным зазором между ними. При этом каждое кольцо из пары, непосредственно примыкающей к торцам кожуха, жестко соединено с кожухом. Вторая пара колец имеет жесткое соединение с трубой и с наружной стороны усилена ребрами. Высота ребер не превышает ширины колец, соединенных с трубой. Внешний диаметр кожуха и колец соответствует внешнему диаметру изоляции трубопровода.
Ширина колец соединенных с кожухом составляет не менее двойной толщины стенки кожуха.
Краткое описание чертежей
Для однозначного понимания и пояснения к описанию приложены чертежи.
Фиг. 1 - показана конструкция элемента неподвижной опоры в поперечном разрезе;
Фиг. 2 - торцевой узел А элемента неподвижной опоры, поперечный разрез.
Элемент неподвижной опоры включает трубу 1, кожух 2, охватывающий часть трубы и установленный в щите, рамке, или в бугельной неподвижной опоре при помощи наружных упоров 4. По торцам кожуха установлены две пары колец 3 и 3'. Одна пара колец 3 жестко примыкает к кожуху 2 элемента, например, при помощи сварного соединения. Вторая пара колец 3' жестко соединена с трубой 1 и усилена ребрами 5. Между кольцами 3 и 3' имеется температурный зазор. Кольцевой зазор между кожухом 2 и трубой 1 заполнен изоляцией 6 через отверстие 7. Внешний диаметр кожуха 2 и внешние диаметры колец 3 и 3' практически равны внешнему диаметру изоляции трубопровода.
Удобству работ по изоляции стыка между элементом неподвижной опоры и предварительно изолированным трубопроводом, качеству изоляции и, в конечном итоге, надежности опоры способствует оптимальный размер высоты ребер 5. Высота ребер не должна превышать ширины колец 3', соединенных с трубой.
Для устранения возможной деформации кожуха, создания надежного упора между кольцами 3 и 3' ширина колец 3 должна быть не менее двойной толщины стенки кожуха.
Сборку устройства осуществляют следующим образом.
На торцах кожуха 2 жестко закрепляют по кольцу 3 из пары колец 3, например, с помощью сварки. Полученную сборную деталь устанавливают на трубе 1 и с каждого торца сборной детали, состоящей из кожуха 2 с кольцами 3 по его торцам, устанавливают кольца 3'. Кольца 3' жестко соединяют с трубой 1, предпочтительнее сваркой, таким образом, что между кольцами 3 и 3' остается температурный зазор. Для усиления фиксации второй пары колец 3' с трубой 1 на ней устанавливают ребра 5. На кожухе 2 устанавливают и закрепляют наружные упоры 4. Такое крепление предпочтительнее выполнять при помощи сварки. Кольцевой зазор между трубой 1 и кожухом 2 заполняют изоляционным составом 6, например пенополиуретаном через отверстие 7.
В настоящем техническом решении упоры для фиксации кожуха на трубе и в неподвижной опоре разделены на две группы: внешние и внутренние. Внутренние упорные элементы фиксируют кожух на трубе, при этом фиксацию кожуха на трубе осуществляют упорным способом, т.е. внутренний упор с каждой стороны элемента неподвижной опоры работает только в одном направлении. Внешние упоры фиксируют кожух в неподвижной опоре и их конкретное исполнение зависит от конструкции неподвижной опоры. Например, для установки элемента неподвижной опоры в железобетонный щит могут быть использованы внешние упоры в виде плоских колец аналогично применяемым в щитовых неподвижных опорах серии 5.903-15 выпуск 7-95 [Типовая документация на конструкции, изделия и узлы зданий и сооружений. Серия 5.903-13. Изделия и детали трубопроводов для тепловых сетей. - Выпуск 7-95: Опоры трубопроводов неподвижные: рабочие чертежи. - М.: АООТ «СЕВЗАПЭНЕРГО-МОНТАЖПРОЕКТ», 1995 г.] [4].
Для установки элемента неподвижной опоры в рамочные металлические конструкции опор применяют обычно внешние упоры в виде отдельных деталей, аналогично применяемым в двух-, четырехупорных неподвижных опорах серии 5.903-15 выпуск 7-95 [4].
Разделение системы упоров на две функциональные группы: внешние и внутренние позволяет упростить изоляцию неподвижной опоры и исключить применение сложных конусных элементов, применяемых в известных решениях и в существующей практике. Кожух также играет роль опорного элемента при изоляции стыка между элементом неподвижной опоры и предварительно изолированным трубопроводом.
Выравнивание толщины изоляции между трубой и кожухом, монтируемым в неподвижную опору и толщины изоляции предварительно изолированного трубопровода, позволяет снизить местные тепловые потери.
Предлагаемая конструкция решает поставленные задачи и имеет следующие преимущества:
- конструкция перестает быть чувствительной к разнице температур кожуха и трубы, становится более надежной и долговечной;
- конструкция проста в осуществлении;
- кольцевое пространство между трубой и кожухом легко и надежно изолируется благодаря тому, что система кожух-труба-кольца имеет закрытый объем.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Патент №114503 РФ, МПК F16L 59/135, F16L 59/14. Неподвижная опора с изоляцией из пенополиуретана / Наркевич С.Л (BY), Павлюк Е.С.(BY) ООО "СМИТ-ЯРЦЕВО" (RU). - 2011135776/06, Заявл. 29.08.2011., опубл. 27.03.2012.
2. Типовые решения прокладки трубопроводов тепловых сетей в пенополимерминеральной (ППМ) изоляции: Конструкции и детали; ATP 313.ТС-014.000. - М.: ОАО «Объединение ВНИПИэнергопром, 2005 г.
3. Типовые решения прокладки трубопроводов тепловых сетей в изоляции из пенополиуретана: Конструкции и детали 313.ТС-002.000. - М.: АООТ «Объединение ВНИПИэнергопром, 1995 г.
4. Типовая документация на конструкции, изделия и узлы зданий и сооружений. Серия 5.903-13. Изделия и детали трубопроводов для тепловых сетей. - Выпуск 7-95: Опоры трубопроводов неподвижные: рабочие чертежи. - М.: АООТ «СЕВЗАПЭНЕРГОМОНТАЖПРОЕКТ», 1995 г.