CZ2003585A3 - Způsob zesilování stávající kovové konstrukce, způsob připojování odbočného potrubí ke stávajícímu hlavnímu potrubí, zesílená konstrukce a hlavní potrubí s připojeným odbočným potrubím - Google Patents

Description

Způsob zesilování stávající kovové konstrukce, způsob připojování odbočného potrubí ke stávajícímu hlavnímu potrubí, zesílená konstrukce a hlavní potrubí s připojeným odbočným potrubím

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu zesilování a/nebo rekonstrukce a/nebo opravy stávající kovové konstrukce, zejména stávajících kovových plošných částí větších stávajících konstrukcí. Konkrétněji se vynález týká zesilování a/nebo rekonstrukce kovových plošných částí, u nichž došlo ke zmenšení tlouštky korozí a/nebo opotřebení za provozu a které musí být proto vyměněny nebo zesíleny. Vynález se také týká zesilování potrubí a připojování odbočných potrubí ke stávajícím potrubím.

Dosavadní stav techniky

Kovové desky používané pro paluby trajektů Ro-Ro (nebo Ro-Pax) trpí korozí a rychlost koroze je v rozmezí od 0,1 do 0,3 mm za rok, s typickými úbytky 0,15 mm za rok. Podle pravidel a předpisů klasifikačních společností, jako je lodní rejstřík Lloydovy společnosti, musí být palubní plech vyměněn, když se původní tlouštka zmenší o 30%, protože dojde k významnému snížení mechanických vlastností. Požadavky na výměnu palubního plechu a odpovídající zmenšená tlouštka desek, vyjádřená jako funkce původní tlouštky desek pro typické části a konstrukční díly lodí, jsou specifikovány v technickém dokumentu rejstříku Lloydovy společnosti s názvem Měření tlouštky a detailní prohlídka lodí podle pravidel a předpisů rejstříku Lloydovy společnosti pro klasifikaci lodí - revize 2, leden 1997 (Thickness Measurement and • · • · · ·

Close-up Survey of Ships in Accordance with Lloyd's Register Rules and Regulations for Classification of Ships - Revision 2, January 1997). Zmenšení průřezového modulu a momentu setrvačnosti působí napětí a průhyby větší velikosti než jsou kritické hodnoty. Desky v jiných částech lodi musí být také vyměněny, když jejich tlouštka dosáhne hodnot specifikovaných klasifikačními společnostmi.

Běžná praxe vyžaduje, aby se palubní deska odstranila a nahradila se novou, aby se tak zvýšila životnost lodě. Tato metoda podle známého stavu techniky vyžaduje rozsáhlé práce a může zahrnovat výměnu primárních výztuh, oddělování trubek a kabelů, odstranění protipožární izolace atd. zespodu desek paluby, stavbu lešení a rozsáhlé svařování. To je obecně velmi nákladné, náročné na čas a může dokonce zavést vady ve svarech náchylné na únavu, nebot se tyto svary dají obtížně realizovat přímo na místě určení.

Vynález si klade za úkol vytvořit způsob konstrukčního zesilování a opravy vyztužených kovových desek bez potřeby výměny zužujících členů a jiných detailů.

Potrubí pro dopravu například plynu nebo ropy trpí stejnými problémy jako kovové desky použité pro palubní desky trajektů v tom, že podléhají korozi a vedou ke snížení konstrukční pevnosti a celistvosti. V současné době se potrubí opravují přivařováním ocelových plástů přímo ke stávajícím trubkám, což přináší riziko propálení trubek a výsledný výbuch. Tento způsob vyztužování je považován za nebezpečný a vyžaduje kvalitní montážní svary. I když je drahý, je tento způsob opravy nejekonomičtější pro rekonstrukci za • · • · • · · · provozu u potrubí, která nemohou být vyřazena z provozu. Budování souběžných náhradních potrubí není považováno za ekonomicky proveditelné.

Cílem vynálezu je vytvořit způsob vyztužování nebo opravy potrubí, která byla poškozena korozí, a to bez potřeby svařování přímo na stávajícím potrubí.

Připojování odbočných potrubí na potrubích, která jsou v provozu, je běžně považováno za proces, který je obtížný a nebezpečný, vyžadující speciální svařovací postupy pro připojování odbočného potrubí. Obvykle se odbočné potrubí nejprve přivaří přímo k hlavnímu potrubí a po té se hlavní potrubí uvnitř odbočného potrubí odvrtá skrz specielní potrubní tvarovku a ventilovou armaturu, připojené k odbočnému potrubí.

Cílem vynálezu je proto také vytvořit způsob připojování odbočného potrubí ke stávajícímu potrubí jednodušším a spolehlivějším způsobem než dosud. Ideálně by se také měla zlepšit pevnost spoje mezi hlavním potrubím a odbočným potrubím, jeho integrita a bezpečnost při jeho realizaci.

Podstata vynálezu

Vynález přináší způsob zesilování stávající kovové konstrukce, obsahující kroky: uložení zesilující kovové vrstvy na uvedené kovové konstrukci v odstupu od ní pro vytvoření nejméně jedné dutiny mezi povrchy uvedené kovové konstrukce a uvedené zesilující kovové vrstvy, obrácenými dovnitř vytvářené dutiny, vstřikování mezilehlé vrstvy z netvrzeného plastu do uvedené • · • ·· · • ·· ·

-4nejméně jedné dutiny, a vytvrzování plastu tak, né kovové konstrukce a dovnitř uvedené nejméně že ulpívá k uvedeným povrchům uvedezesilující kovové vrstvy, obráceným jedné dutiny.

Tento způsob, jak je popisovaný dále, umožňuje aby kovová plošná část stávající konstrukce, která dospěla do konce své životnosti, byla zesílena bez potřeby nahrazení a s malou přípravou, je konstrukce během konstrukce je pouze

To má za následek kratší dobu, po níž opravy mimo provoz. Výsledná zesílená o málo těžší než nová plošná kovová část, nahrazující starou plošnou kovovou část. Tento způsob umožňuje rekonstrukci trupů bez potřeby suchého doku. Zesilování přináší doprovodný zvukový útlum a izolaci. Plast může být samovytvrzovací, který se pouze nechá vytvrdit, nebo teplem vytvrzovatelný, který se zahřívá pro vytvrzování.

Způsob, jak je podrobněji popsán níže, dovoluje zesílení a/nebo rekonstrukci stávajícího hlavního potrubí nebo jeho pozměňování (přidáním odbočného potrubí) bez potřeby svařovat přímo na stávajícím hlavním potrubí. To snižuje riziko propálení, uvolňování plynu a výbuchu, čímž se výrazně zvýší bezpečnost osob provádějících úpravy. Přímým důsledkem tohoto procesu opravování je zjednodušování svářecích postupů a snižování rizika a nákladů postupů.

Vynález může být použit stejně tak jako pro opravu nebo rekonstrukci stávající kovové plošné části nebo potrubí na původní pevnost i pro jakoukoli stávající konstrukci, at novou nebo starou, pro její ochranu nebo zesilování podle potřeby.

-5Vynález dále přináší způsob připojování odbočného potrubí ke stávajícímu hlavnímu potrubí, obsahující kroky: uložení první kovové vrstvy okolo uvedeného hlavního potrubí v odstupu něj pro vytvoření utěsněné dutiny mezi vnitřním povrchem uvedené kovové vrstvy a vnějším povrchem uvedeného hlavního potrubí, uložení odbočného potrubí tak, že vnitřní průchodový prostor uvedeného odbočného potrubí je v podstatě kolmý k podélné ose uvedeného hlavního potrubí a ve styku s uvedeným vnějším povrchem uvedeného hlavního potrubí a utěsněný od uvedené první dutiny, uložení druhé kovové vrstvy okolo uvedeného odbočného potrubí v odstupu od potrubí pro vytvoření druhé dutiny mezi vnitřním povrchem této kovové vrstvy a vnějším povrchem uvedeného odbočného potrubí, vstřikování mezilehlé vrstvy z nevytvrzeného plastu do uvedených dutin, a vytvrzení plastu tak, že ulpívá k uvedeným povrchům uvedené kovové vrstvy, hlavního potrubí a odbočného potrubí, a odstranění té části stávajícího hlavního potrubí, která je ve styku s uvedeným vnitřním průchodovým prostorem, čímž se spojí uvedený vnitřní průchodový prostor odbočného potrubí s vnitřním průchodovým prostorem uvedeného hlavního potrubí.

Tento způsob, jak je patrné z dalšího popisu, vede k vytvoření pevného spoje mezi odbočným potrubím a hlavním potrubím, který se dá realizovat bezpečným způsobem.

Konstrukce vyplývající z použití vynálezu je podobná těm, jaké jsou popsány v americkém patentovém spisu US č.5 • · · · • · • · · ·

-6778 813, britském patentovém spisu GB-A-2 337 022 a britské patentové přihlášce č.9926333.7. Materiály a postupy popsané v těchto spisech mohou být použity v rámci vynálezu a konstrukce vytvořené podle vynálezu mohou využívat výhod popsaných v uvedených spisech.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých znázorňuje obr.l řez stávají konstrukcí s plošnými kovovými částmi, která byla zesílena nad touto plošnou kovovou částí při použití způsobu podle vynálezu, obr.2 půdorys kovové plošné části stávající konstrukce během jejího zesilování při použití způsobu podle vynálezu, obr.3 příčný řez typickou lodí, pro kterou může být vynález použit, obr.4 řez kovovou plošnou částí, která byla zesílena použitím způsobu podle vynálezu a která obklopuje místo pro upevnění nákladu, obr.5 řez kovovou plošnou částí stávající konstrukce, která byla zesílena v této části použitím způsobu podle vynálezu, obr.6 řez kovovou plošnou částí stávající konstrukce, která byla zesílena v této části použitím způsobu podle vynálezu, pro vytvoření kompozitního konstrukčního laminátu, obr.7a, 7b a 7c řezy kovovými plošnými částmi stávajících konstrukcí, které byly zesíleny v této části použitím způsobu podle vynálezu a u nichž zesilující kovové vrstvy obklopují podpůrné členy (ztužidla) kovových plošných částí, obr.8 podélný řez stávajícím hlavním potrubím, které bylo zesíleno opláštěním při použití způsobu podle vynálezu, obr.9a a 9b detaily obvodových koncových distančních prstenců s různými těsněními, které mohou být použity při způsobu podle vynálezu, obr.10 perspektivní pohled na stávající hlavní a odbočné ·· ···· • · • · · · · ·

potrubí, které byly zesíleny použitím způsobu podle vynálezu, přičemž odbočné potrubí může být stávající nebo nově připojené, obr.11 příčný řez stávajícím hlavním potrubím s odbočným potrubím, připojeným způsobem podle vynálezu a obr.12 příčný řez stávajícím hlavním potrubím s odbočným potrubím, připojeným alternativním způsobem podle vynálezu. Na obrázcích jsou stejné části označeny stejnými vztahovými značkami.

Příklady provedení vynálezu

Obr.l je příčný řez palubou trajektu Ro-Ro, která byla vyztužena způsobem podle vynálezu. Kovová plošná část (deska) 10, tvořící původní palubní podlahu, je nesena palubníky 12 a hlavičkovými výztuhami 17.. Ke spodní straně 16 kovové desky 10 jsou připojeny různé trubky a kabely 14, jakož i protipožádní izolační materiál 15.

Kovová deska 10 má původní tloušťku A, která je například v případě paluby trajektu Ro-Ro typicky v rozmezí od 10 mm do 20 mm. V typickém případě koroze a opotřebení snižují tloušťku kovové desky 10 o přibližně 0,15 mm ročně. Za těchto podmínek by bylo zapotřebí kovovou desku 10 vyměnit nebo vyztužit po přibližně dvaceti letech použití.

Způsob vyztužování podle vynálezu spočívá v tom, že se ke kovové desce 10 stávající konstrukce připojuje výztužná kovová vrstva 20. Kovová vrstva 20 je uspořádána tak, aby ležela v odstupu od kovové desky 10 a vytvářela tak mezi kovovou deskou 10 a výztužnou kovovou vrstvou 20 dutinu 40.. Do dutiny 40 se potom vstřikuje nebo vlévá mezilehlá jádrová vrstva z netvrzeného plastu. Když se plast vytvrdil (může se

• · · ·· ····

-8 — ···» · jednat o samotvrdicí plast, který nevyžaduje žádné působení k tomu, aby se vytvrzoval, nebo například plast, který vyžaduje pro vytvrzování ohřev), ulpívá k vnitřnímu povrchu 22 zesilující kovové vrstvy 20 s dostatečnou silou pro přenášení smykových zatížení mezi kovovou deskou 10 a zesilující vrstvou 20 pro vytvoření kompozitního konstrukčního členu způsobilého přenášet zatížení větší než je vlastní hmotnost. Obecně se všechny svary dokončí před vstřikováním plastu.

V provedení znázorněném na obr.l jsou mezi kovovou deskou 10 a výztužnou kovovou vrstvou 20 uloženy distanční prvky 30. Distanční prvky 30 mohou mít jakýkoli průřezový tvar, ale když jsou připojeny k vnitřnímu povrchu 18 (povrchu obráceného dovnitř dutiny) kovové desky 10 přilehlou plochou 34, typicky vyčnívají nad kovovou desku 10 ve stejné míře. Tato vzdálenost se může měnit od dutiny k dutině nebo se může měnit v dutině v závislosti na použití. Zesilující kovová vrstva 20 je potom připojena k druhé straně 32 distančních prvků 30., aby tak vytvářela dutinu 40. Způsob tak může být prováděn na deformovaných nebo i vybočených deskách. Zesilování poskytne hladký povrch zesílené strany. To je zvlášů ideální pro trajekty Ro-Ro, protože se získá hladká pojezdová plocha pro vozidla.

S výhodou jsou distanční prvky 30 vyrobeny z kovu a tímto způsobem mohou být přivařeny (při použití souvislých koutových svarů 35) k původní kovové desce 10 jakož i k zesilující vrstvě 20 při použití tupých svarů 36. S výhodou mohou být distanční prvky 30 použity pro dělení dutiny 40 mezi kovovou deskou 10 a zesilující kovovou vrstvou 20 na více malých dutin o velikosti umožňující, aby se do ní odlé·· ·♦·· ·· ···· ·· ···· • ·

-9val plast.

Konstrukce lodě 100, pro niž může být vynález použit, je znázorněna na obr.3. Tato loď má dvojitou konstrukci trupu s vnitřní a vnější postranní skořepinou 101, 102 a vnitřním a vnějším dnem 103, 104. Na obrázku je také znázorněna příčná přepážka 105 a paluba 106. Znázorněná konstrukce má outor 107, okrajnik 108 a rámové žebro 109. Vynález může být použit pro kteroukoli z těchto částí lodi a samozřejmě pro další části a jiné lodi, včetně lodí s jednoduchou konstrukcí trupu.

Nej lepší způsob, v současné době známý přihlašovateli, je připravit stávající kovovou desku (plošnou část) 10. a zajistit dobré spojení distančních prvků 30 a stávající kovové plošné části 10 otryskáním povrchu 18 kovové plošné části 10. Mohou však být použity jiné způsoby pro zajištění požadované drsnosti povrchu a natření a odstranění rzi z povrchu, vhodné pro pojení plastů. Ideálně by měl být povrch 18 prostý nečistot, prachu, oleje a vody.

Mezilehlá jádrová vrstva 40 by měla s výhodou mít modul pružnosti E nejméně 250 MPa, výhodněji 275 MPa, při maximální očekávané teplotě v okolí, v němž se má zesílení použít. Ve stavbě lodí by tato teplota mohla být 100°C.

Pevnost v trhání, tlaku a v tahu, jakož i roztažnost měly být maximalizovány tak, aby umožnily zesílené plošné části absorbovat energii v případě výskytů neobvyklých zatížení, jako nárazů. Zejména by měly být pevnosti plastu v tlaku a tahu optimálně nejméně 2 MPa a s výhodou 20 MPa.

-10«4 ·4·4

Pevnost v tlaku a v tahu mohou samozřejmě být značně větší než tato minima.

Tažnost plastu při nejnižší provozní teplotě by měla být větší než tažnost kovového plošné části nebo kovových vrstev. Přednostní hodnota tažnosti plastu při nejnižší provozní teplotě je 50%. Součinitel tepelné roztažnosti nebo smrštění platu musí být dostatečně blízko součiniteli tepelné roztažnosti kovové plošné části 10 a kovové vrstvy 20, takže výchylky teploty v očekávaném provozním rozmezí nevyvolá delaminaci. Míra, v níž se součinitele roztažnosti nebo smrštění dvou materiálů mohou od sebe odlišovat bude záviset zčásti na pružnosti plastu, ale předpokládá se, že součinitel tepelné roztažnosti nebo smrštění plastu může být přibližně desetinásobkem součinitele kovových vrstev. Součinitel tepelné roztažnosti může být řízen přidáváním plniv k plastu.

Pevnost spojení mezi plastem a do mezery obrácenými povrchy 18, 22 kovového panelu a vrstvy by měly být nejméně 0,5 MPa, s výhodou 6 MPa, v celém provozním rozsahu. Toho se s výhodou dosahuje vlastní lepivostí plastu ke kovu, ale mohou být použita lepivá činidla.

Je-li kovová plošná část 10 součást trupu lodi (jak je schematicky znázorněno na obr.3), zahrnují přídavné požadavky to, aby pevnost slepení v tahu napříč k rozhraní byla dostatečná k odolávání očekávanému hydrostatickému tlaku a delaminačním silám, majícím sklon rozrušit spojení s kovem. Plast musí být hydrolyticky stabilní jak vůči mořské, tak i sladké vodě, a v případě použití v ropném tankeru musí

-11také mít chemickou odolnost vůči olejům.

S výhodou může být plast elastomer a výztužná kovová vrstva 20 může být z oceli, nerezavějící oceli, hliníkové slitiny nebo jakéhokoli jiného typického kovu, spojeného se standardní konstrukční praxí. Elastomer proto může v podstatě obsahovat polyol (například polyester nebo polyether) spolu s isokyanátem nebo diisokyanátem, látku prodlužující řetězce a plnivo. Plnivo je použito podle potřeby pro zmenšování tepelného součinitele mezilehlé vrstvy, snižování ceny této vrstvy, jakož i pro řízení fyzikálních vlastností elastomeru. Mohou být obsaženy další přísady, například pro měnění mechanických vlastností nebo jiných parametrů (například lepení nebo odolnosti proti vodě a oleji), jakož i retardéry hoření.

Velikost a poloha požadovaných vstřikovacích otvorů budou záviset na dostupném zařízení pro vstřikování složek plastového materiálu a orientaci dutiny. Zpravidla připadá jeden vstřikovací otvor na dutinu. Otvory mohou být vytvořeny buď ve výztužné vrstvě 20 nebo v kovovém panelu 10 a měly by být umístěny tak, aby minimalizovaly nebo eliminovaly vystřikování. Vstřikovací otvory jsou ideálně rychle odpojovatelné otvory, kupříkladu jednocestné ventily, které mohou být odbroušeny po odlití. Mohou být uzavřeny zátkami, které se zbrousí do hladka po odlití.

V každé z více dutin se umístí více odvětrávacích průchodů pro umožňování odvádění vzduchu a pro zajištování, že nezůstane žádný prázdný prostor. Odvětrávací průchody mohou být se závitem, pro umožňování uložení zátek po výplně··

-12·· ·♦··

9 999 9

9999 9 • ·

9999 • · • · • · • · · • · ní, nebo pro uložení ventilů nebo mechanických zařízení, které se uzavřou po naplnění. Odvětrávací průchody a jakákoli zátka nebo ventil mohou být zbroušeny do hladka po té, co se plast vytvrdil.

Zátky, zavedené do vstřikovacích otvorů nebo odvětrávacích průchodů by měly být vyrobeny z materiálu majícího galvanické vlastnosti kompatibilní s kovovou vrstvou 20. Je-li kovová vrstva 20 z oceli, mohou být zátky z mosazi. Kovové zátky pro odvětrávací otvory nebo vstřikovací otvory mohou být vytvořeny v případě potřeby jako tepelně řízené ventily pro uvolňování tlaku.

Vstřikovací proces může být sledován pro zajišťování rovnoměrného plnění dutiny bez jakéhokoli zpětného tlaku, který by mohl působit vyboulení a nerovnost tloušťky desky, a pro zajištění, že se bude udržovat rozměrová přesnost (tloušťka jádra) ve specifikovaných mezích.

Po vyrobení a během životnosti zesílené konstrukce může být potřebné ověřovat, že elastomer správně ulpěl ke kovovým vrstvám. To se může provádět použitím zvukových, ultrazvukových nebo rentgenových postupů nebo jakýmkoli jiným vhodným kalibrovaným postupem.

Tímto způsobem může být kovová deska 10 stávající konstrukce zesílen bez odstraňování nebo oddělování součástí jako palubníků 12, trubek nebo kabelů 14 a protipožárního izolačního materiálu ze spodní strany 18.

Na povrch 18 kovové desky 10, obrácený dovnitř duti-13·· ··*· • * · • · • · • · ···· · ·* ···· • · · • · · • · · • · · · ·· ·· ·· ··* • · • · · • · • · · ·· ·· ·· ·· ny, mohou být také připojeny kovové nebo elastomerní podpůrné členy 50 jakéhokoli vhodného tvaru s plochými rovnoběžnými koncovými povrchy, a to mezi distančními prvky 30 před tím, než se připojí k distančním prvkům 30 zesilující kovová vrstva 20. Tyto podpůrné členy 50 podporují zesilující kovovou vrstvu 20 a zajišťují rozměrovou přesnost (tloušťku elastomeru a rovinnost zesilující kovové vrstvy).

Obr.2 znázorňuje v půdorysu typické distanční prvky 30 a podpůrné členy 50, které mohou být použity v rámci vynálezu. Nejvýhodněji jsou distanční prvky 30 obdélníkového průřezu, takže se mohou snadno spolu spojovat pro vytváření dutin vhodného tvaru pro vstřikování elastomeru. Plochý povrch 32 distančního prvku 30 zajistuje ideální dosedací plochu pro zesilující kovovou vrstvu 20 a podklad pro tupé svary 36 desek.

Tlouštka B zesilující kovové vrstvy 20 je s výhodou větší než 1 mm a může být jakkoli veliká pro zajišťování požadovaných konstrukčních parametrů a usnadňuje výrobu, manipulaci a svařování, jako 6 mm. Tlouštka 3 mm zajišťuje přídavných deset let používání při udržování palubových desek konstrukčně ekvivalentních nebo lepších než je stávající kovová deska 10. Tlouštka C plastu je optimálně od 10 mm do 25 mm, ale může být větší, v závislosti na použití a konstrukčních požadavcích. Například pro vrchy nádrží nosičů hromadných nákladů může být průměrná tlouštka jádra 100 mm.

Kompletní kryt paluby s tloušťkou B rovnou 3 mm a rozměrem C rovným 15 mm, s půdorysným rozměrem 140 metrů krát 19 metrů (typická paluba Ro-Ro trajektu) je co do hmot·· ··♦» ·· ··»· nosti ekvivalentní přibližně jednomu nákladnímu autu. Taková paluba umožní její používání jako trajektu po dobu minimálně dalších deseti let. Taková vyztužená paluba má zatížení vlastní hmotností přibližně 2,5 kN/m² ve srovnání se zatížením vlastní hmotností původní 12,5 mm tlusté paluby, které je 2,2 kN/m².

Obr.4 znázorňuje, jak by způsob mohl být použit pro palubu obklopující místo pro upevnění nákladu. V takovém případě (a za jakýchkoli okolností, kde stávající plošná část 10 nedosedá na kovový prvek nebo v blízkosti pravých úhlů, například u poklopů palubních průlezů) může být použit distanční prvek 30 pro vytváření postranní stěny mezi dutinou 40 a vnějškem zesilované konstrukce. K upevnění distančních prvků 30 ke stávající plošné části 10 jakož i místu pro upevnění nákladu a k připojení zesilující vrstvy k distančnímu prvku 30 potom mohou být použity koutové svary 35.

Obr.5 znázorňuje alternativní uložení zesilující vrstvy 20 vzhledem ke stávající plošné části. Ve znázorněném způsobu je zesilující vrstva připojena v odstupu od stávající zesilované desky paluby na stejné straně jako stávající palubníky 12 (například podélné nosníky nebo příčné trámce) a výztuhy 17. Toto provedení dovoluje vyztužovat trupy a boční konstrukce, u nichž je vnější povrch desky ve styku s kapalinou (mořskou vodou, ropou). Stejný způsob zesilování může být použit pro jiné uvnitř zesilované desky, kde je použitelný pro prodlužování životnosti nebo zvyšování únosnosti a odolnosti proti nárazům.

V příkladě znázorněném na obr.6 je zesilující deska

-15*♦* ···· • * · • · · • · • · to to · • · · • » to · • to «« to· ···· ·· to ·· · • · to · ·« ·· přivařována přímo na dolní konec 16 stávajících výztuh 17 při použití tupých svarů 36. Při takovém uspořádání může být vzhledem k velké hloubce dutiny výhodné ukládat do dutin pěnové formy 60 pro zmenšování celkové hmotnosti zesílení. I když to není přímo znázorněno na obr.6, může prostor nebo dutina mezi plošnými částmi 10 a 20 také obsahovat obslužné prostředky (potrubí, kabely), jak je popsáno v britské patentové přihlášce č.9926333.7.

Obr.7a znázorňuje alternativní uložení zesilující kovové vrstvy 20 vzhledem ke stávající konstrukci. Ve znázorněném provedení je zesilující vrstva 20 připojena, v odstupu od stávajícího vyztuženého panelu, na stejné straně jako stávající podpůrné konstrukční prvky 17. Zesilující vrstva 20 je ohnuta okolo hlavičkových výztuh tak, že hlavičkové výztuhy leží mezi stávajícím kovovou deskou 10 a zesilující kovovou vrstvou 20. V provedení znázorněném na obr.7a je zesilující kovová vrstva 20 přivařena k distančním prvkům 31, které jsou samy přivařeny k povrchu hlavičkových výztuh 17 na opačné straně výztuhy než na které je hlavičková výztuha připojena ke kovové desce 10. Distanční prvky mohou být kontinuální nebo přerušované, aby umožnily nevytvrzenému plastovému materiálu volně téci okolo hlavičkových výztuh 17 pro vymezování dutin s omezeným objemem, které obsahují jednu nebo více hlavičkových výztuh.

Obr.7b znázorňuje provedení, v němž nejsou pro připojení zesilující kovové vrstvy 20 k hlavičkovým výztuhám 17 použity distanční prvky 31. Provedení znázorněné na obr.7b také znázorňuje, že svary připojující zesilující kovové vrstvy 20 jsou provedeny na každé hlavičkové výztuze 17 podél

-16·«·· ·· ·<·· * · • · ··*· >

• · « • · · « ·· »· • * · *· její příruby.

Provedení znázorněné na obr.7c ukazuje kovovou vrstvu 20 připojenou k úhelníkovým výztuhám nebo v omezujícím případě příčným nosníkům nebo podélným nosníkům 12 podobným způsobem, jako se provádí připojení zesilující kovové vrstvy 20 k hlavičkové výztuze 17 znázorněné na obr.7a a 7b.

Ve všech provedeních znázorněných na obr.7 je zesilující kovová vrstva 20 ohnuta tak, že kovová vrstva 20 je v blízkosti palubníků 12 nebo hlavičkových výztuh 17 dále od kovového panelu 10 než v ostatních polohách. Kovová vrstva 20 může být ohnuta do jakéhokoli tvaru (například zakřivená, plochá atd.) a může být vytvořena z více desek, například jednoho mezi hlavičkovými výztuhami 17 nebo ze souvislého plechu. Výhoda provedení znázorněných na obr.7 spočívá v tom, že výztužná kovová vrstva 20 zjednodušuje vytváření vnitřního povlaku pro ukládání kvalitních povlaků, snižuje lokalizovaný ohyb desky při spoji mezi deskou a výztuhou, zmenšuje pravděpodobnost únavových lomů ve spojovacích svarech a poskytuje přídavné vyztužování pro stabilizaci nebo zesílení stávajících výztuh, které mohou být poškozeny nebo j inak.

Ve všech provedeních může být mezilehlá vrstva 40 vstřikována jak kovovou deskou 10 nebo zesilující kovovou vrstvou 20 v tolika polohách, jak je požadováno, aby se dutiny zcela vyplnily.

Provedení znázorněná na obr.7 jsou ideálně vhodná pro konstrukce, kde je na vnějším povrchu kovového panelu 10 ·· to··· ···· velký počet překážek, jako zařízení osazená na palubě, potrubí, průlezy atd., které by překážely ukládání kovové vrstvy znázorněné na obr.l. Toto provedení může být také použito pro konstrukce, které utrpěly poškození výztuh (vybočení nebo prohnutí) z lokálního přetížení.

V ještě dalším provedení se stávající výztuhy odříznou pro zkrácení jejich délky a ponechání zkrácených zbytkových částí, a zesilující vrstva se připojuje ke stávající plošné části v odstupu od uvedených zkrácených zbytkových částí. V takovém uspořádání je pro poskytnutí požadované tuhosti třeba, aby mezilehlá vrstva byla tlustší. Toto provedení je vhodné, když byla ztužidla deformována nebo poškozena nebo došlo k porušení stávajících svarů mezi ztužidly a palubním plechem.

Ve všech provedeních mohou být před připojením zesilující vrstvy praskliny ve svarech opraveny a mohou být provedené jiné údržbové práce.

Vynález byl výše popsán na použití pro palubu trajektu Ro-Ro. Vynález se však také hodí pro jiné oblasti použití, zejména ty, kde se očekávají velké plošná a příčná zatížení, například nárazová zatížení nebo kde je žádoucí vysoká lomová pevnost, vysoká únavová pevnost nebo vysoká odolnost proti šíření trhlin. Příklady takových konstrukcí jsou obložení tunelů, ortotropní mostové desky, ložné prostory, stropy nádrží lodí na hromadnou dopravu nákladů, trupy lodí, vnější konstrukce lodí, konstrukce off-shore (postavené mimo břeh), zejména helikoptéry, střechy stadionů a kontejnerové nádrže (containment vessel).

·· ···· ·· ···· ·· ft··· • ft ··· ··· ·

-18ftftftft

Příklad dalšího použití vynálezu je schematicky znázorněn na obr.8. který znázorňuje podélný řez stávajícím hlavním potrubím 210. které bylo zesíleno, rekonstruováno nebo opraveno při použití způsobu podle vynálezu. V tomto specifickém provedení se těsně přiloží k vnějšímu povrchu hlavního potrubí 210 obvodové koncové nebo mezilehlé prstencové distanční prvky 230 a k těmto distančním prvkům se připojí zesilující vrstva (trubicový plášť) 220, ležící v odstupu od stávajícího hlavního potrubí 210. Tímto způsobem se mezi zesilující vrstvou 220 a stávající trubkou 210 vytvoří dutina, která může být vyplněna mezilehlou vrstvou 240. Zesilující vrstva 220 může být vytvořena z více dílů, například ze dvou dílů půlkruhového průřezu, které jsou přivařeny k vnějšímu povrchu prstence 230 (na straně opačné vůči vnitřnímu povrchu, který je se styku s trubkou 210) a vzájemně k sobě použitím podélných svarů 221, jak je znázorněno na obr.10. Samozřejmě může být pro vytvoření zesilující vrstvy 220 jakýkoli počet sekcí.

Aby se předešlo přímému přivařování ke stávajícímu hlavnímu potrubí 210. které by mohlo vést k propálení nebo prasknutí stávající stěny potrubí, provedou se svary 236 v drážce s plným průnikem pouze mezi díly zesilující vrstvy 230 a prstenci 230 nebo mezi díly zesilující vrstvy 220.

Obvodové koncové nebo mezilehlé distanční prvky 230 jsou obecně ze stejného materiálu jako díly zesilující vrstvy 220 nebo z materiálu kompatibilního z hlediska svařování. V jednom provedení vynálezu jsou dva půlkruhové díly zesilující vrstvy 220 s prstencovými půlkruhovými koncovými dis• ·

-19tančními prvky 230, již přivařenými na jim odpovídajících plochách, uloženy okolo stávajícího potrubí 210 (například sevřeny na místě) a vytvoří se dva podélné svary 221. Tímto způsobem se vytvoří kompletní zesilující vrstva 220 okolo stávajícího potrubí 210. Obvodové smrštění svarů 210 táhne zesilující vrstvu těsněji okolo stávajícího potrubí a zajistí těsnější spojení (utěsnění) mezi distančními prvky 230 a stávajícím potrubím 210 pro vytváření vzduchotěsné prstencové dutiny.

Pro vytvoření úplné zesilující vrstvy mohou být použity dvě nebo více dílů zesilující vrstvy 220 s čtvrtkruhovými průřezy nebo s průřezy jiných částí kruhu. Zesilující vrstva 200 nemusí nutně přesně odpovídat tvaru stávajícího potrubí.

Na obr.9a je znázorněn na vnitřním povrchu prstencového distančního prvku 230 těsnicí profil 235 ve tvaru 0-kroužku. Na obr.9b je znázorněn na vnitřním povrchu distančního prvku 230 plochý těsnicí profil 237. Těsnicí profil 235 ve tvaru O-kroužku nebo plochý těsnicí profil 237, uložený na vnitřním povrchu prstencového distančního prvku 230, pro zajištění kontaktního těsnění ve styku s vnějškem stávajícího potrubí po sesazení sestavy. Alternativně mohou být těsnicí profily 235, 237 nahrazeny lepidlem, těsnícím okolo stávajícího potrubí.

Tímto způsobem zajištuje zesilující kovová vrstva 220 potřebnou obvodovou pevnost pro vnitřní tlak tekutiny v potrubí a mezilehlá vrstva 240 tvoří vrstvu pro ochranu stávajícího potrubí, která také působí jako účinné těsnění.

• · · ·

Obr.lO znázorňuje stávající hlavní potrubí 210 s odbočným potrubím 215, které bylo zesíleno při použití způsobu podle vynálezu. První zesilující kovová vrstva 220 je uložena okolo vnějšku stávajícího potrubí 210 a druhá zesilující kovová vrstva 225 je uložena okolo odbočného potrubí 215.

V provedení znázorněném na obr.10 jsou jak první zesilující kovová vrstva 220, tak i druhá zesilující kovová vrstva 225 vytvořeny ze dvou dílů půlkruhového průřezu, spojenými podél

V svarů na celou tloušťku stěny. Konce vyztužené části na hlavním potrubí 210 a odbočném potrubí 215 jsou opatřeny koncovými prstencovými distančními prvky 230, které zajišťují vytvoření vzduchotěsných dutin mezi výztuhou a stávajícími potrubími 220 a 210 a zesilujícími vrstvami 225, 215. Těsnicí detaily jsou podobné těm, jaké byly popsány na obr.9a a 9b. Do dutin se vstříkne plast (elastomer) pro vytvoření kompozitního spoje potrubí.

Na obr.11 a 12 jsou znázorněna dvě provedení způsobu připojování odbočného potrubí 215 ke stávajícímu hlavnímu potrubí 210. Na obr.11 je první zesilující kovová vrstva 220, která sestává ze dvou částí půlkruhového průřezu, s připojenými půlkruhovými koncovými prstencovými distančními prvky 230. uložena okolo stávajícího hlavního potrubí 210 a svařena podél podélných svarů 221, jak je znázorněno na obr.10. Okolo průchozího otvoru v první zesilující vrstvě (pro odbočné potrubí) a mezi stávajícím potrubím 210 a první zesilující vrstvou 210 je uložen kruhový prstencový distanční prvek 250. Kruhový prstencový distanční prvek má zakřivený horní a dolní povrch pro dobrý kontakt s první zesilující vrstvou 220 a stávajícím hlavním potrubím 210. Smrštění sva• ·· · • ·

-21rů v obvodovém směru těsně přitahuje zesílení a zlepšuje tak těsnění podél všech distančních prvků.

Odbočné potrubí 215 je přivařeno k první zesilující kovové vrstvě 220 tak, že jeho vrtání je souosé s průchozím otvorem a je v podstatě kolmé k ose stávajícího nebo hlavního potrubí 210. Druhá zesilující kovová vrstva 225, která sestává ze svou částí půlkruhového průřezu s jedním koncovým prstencovým distančním prvkem 230, se uloží okolo odbočného potrubí 215 a přivaří se podél svarů a k první výztužné vrstvě 220 s drážkou na plnou tloušťku stěny. Do vzduchotěsných dutin mezi první zesilující vrstvou 220 a stávajícím hlavním potrubím 210 a mezi druhou zesilující vrstvou 225 a odbočným potrubím 215 se vstřikuje plast 240, který se nechá vytvrdit pro vytvoření kompozitního spojení potrubí. Po té se k volnému konci odbočného potrubí připojí ventily, spojovací a navrtávací zařízení. Stěna původního hlavního potrubí se potom navrtá při použití stávající technologie, čímž se umožní, aby obsah hlavního potrubí procházel volně do odbočného potrubí, t.j. dutiny obou potrubí se dostanou do vzájemného styku.

Druhé provedení způsobu připojování odbočného potrubí podle vynálezu je znázorněno na obr.12. V tomto provedení je odbočné potrubí 215 přivařeno (koutovými svary s dostatečnou schopností a velikostí pro zajištění těsnosti pro účely vstřikování plastu) přímo ke stávajícímu potrubí 210 před tím, než se první zesilující kovová vrstva 220 a potom druhá zesilující kovová vrstva 225 připojí, jak je popsáno v předchozím provedení. Tento způsob má výhodu v tom, že není zapotřebí těsnění 250. Přivařování přímo ke stávajícímu potru···· • · ··· · • · ··· · ·· bí není považováno jako nevýhoda, protože svary jsou malé a nejsou konstrukčně podstatné. Zbývající pochody dokončování kompozitního spojení potrubí jsou stejné, jak bylo popsáno výše.

První a druhá zesilující kovová vrstva 220, 225 a mezilehlá vrstva 240 zajišťují T-spoje s výbornou pevností a tuhostí. Tloušťka zesilujících vrstev a mezilehlých vrstev jsou zvoleny tak, aby poskytly požadované konstrukční vlastnosti. Mezilehlá vrstva 240 účinně chrání stávající potrubí proti korozi a zajišťuje těsnění proti únikům. Kompozitní spoj trubek je robustní a tvárný. Je schopný odolávat značným rázovým zatížením a relativním posunům v důsledku sedání půdy.

Claims (32)

1. Způsob zesilování stávající kovové konstrukce, obsahující kroky:

uložení zesilující kovové vrstvy na uvedené kovové konstrukci v odstupu od ní pro vytvoření nejméně jedné dutiny mezi povrchy uvedené kovové konstrukce a uvedené zesilující kovové vrstvy, obrácenými dovnitř vytvářené dutiny, vstřikování mezilehlé vrstvy z netvrzeného plastu do uvedené nejméně jedné dutiny, a vytvrzování plastu tak, že ulpívá k uvedeným povrchům uvedené kovové konstrukce a zesilující kovové vrstvy, obráceným dovnitř uvedené nejméně jedné dutiny.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že krok uložení zesilující kovové vrstvy obsahuje kroky ulpívacího připojení distančních prvků na jedné jejich straně k povrchu uvedené kovové konstrukce, obrácenému dovnitř vytvářené dutiny, a ulpívacího připojení povrchu uvedené zesilovací kovové vrstvy, obráceného dovnitř vytvářené dutiny, k uvedeným distančním prvkům na jejich druhé straně.

3. Způsob podle nároku 2, vyznačený tím, že uvedené distanční prvky jsou kovové a uvedené kroky ulpívacího připojení obsahují svařování.

4. Způsob podle nároku 2 nebo 3, vyznačený tím, že distanční prvky jsou distanční prvky desek, distanční prvky vytvořené z plastu, obvodové věnce míst pro upevnění nákladu ·· ···· «φ ·Φ·Φ • φ φφφ φ φ φ · · • φ φφφφ φφφφ φφφφ φφ φ· ·· ·· nebo nebo rubové opěrné tyče.

5. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačený tím, že v uvedené nejméně jedné dutině jsou uspořádány podpůrné členy v dotyku s uvedeným povrchem uvedené kovové konstrukce a uvedeným povrchem uvedené zesilující kovové vrstvy, obrácenými dovnitř uvedené nejméně jedné dutiny.

6. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 5, vyznačený tím, že před uvedeným krokem uložení zesilující kovové vrstvy se uvedený povrch kovové konstrukce, orientovaný dovnitř vytvářené nejméně jedné dutiny, otryskává a čistí.

7. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 6, vyznačený tím, že zesilující kovová vrstva má tlouštku menší než 20 mm.

8. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 6, vyznačený tím, že uvedená mezilehlá vrstva má tlouštku nejméně 10 mm.

9. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 8, vyznačený tím, že uvedený plast je elastomer.

10. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 9, vyznačený tím, že stávající kovová konstrukce je obložení tunelu, mostovka, ložný prostor pro náklad, trup lodě, paluba lodě, přepážka, vnější konstrukce lodě, kontejnerová nádrž, stavební konstrukce, konstrukce off-shore, nebo potrubí nebo menší kovová část takové stávající konstrukce.

·· ···· ·« ··♦* ·· ···· ♦ · · · · · · · · • · · · · · · ·

11. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 9, vyznačený tím, že uvedená stávající kovová konstrukce je kovová plošná část větší stávající konstrukce.

12. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 9, vyznačený tím, že uvedená stávající kovová konstrukce je stávající kovová část díl větší stávající konstrukce.

13. Způsob podle nároku 11, vyznačený tím, že uvedená kovová plošná část je podporována nosníky, trámy nebo hlavičkovými výztuhami a uvedená zesilující kovová vrstva je uspořádána tak, že uvedené nosníky, trámy nebo hlavičkové výztuhy leží mezi uvedenou kovovou plošnou částí a uvedenou zesilující kovovou vrstvou.

14. Způsob podle nároku 13, vyznačený tím, že uvedená zesilující vrstva je ohnuta tak, že je v blízkosti uvedených nosníků nebo hlavičkových výztuh dále od uvedené kovové plošné části než v ostatních polohách.

15. Způsob podle nároku 13 nebo 14, vyznačený tím, že uvedená zesilující kovová vrstva je připojena k uvedeným nosníkům nebo hlavičkovým výztuhám na povrchu opačném vůči povrchu, než na kterém jsou uvedené nosníky nebo hlavičkové výztuhy připojeny k uvedené kovové plošné části.

16. Způsob podle nároku 15, vyznačený tím, že uvedená zesilující kovová vrstva je připojena k uvedeným nosníkům nebo hlavičkovým výztuhám prostřednictvím distančního prvku.

17. Nádrž se stávající plošnou částí zesílenou při

-26·· ··♦· ·« ···· ·· ···· • · · · · ··· · ·· ··· · · · · · • · · · · · · · 9 · • ·· · · · · ·· ·· ·· použití způsobu podle kteréhokoli z předchozích nároků.

18. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že uvedená stávající kovová konstrukce je trubka.

19. Způsob podle nároku 18, vyznačený tím, že uvedený krok uložení zesilující vrstvy obsahuje kroky, při nichž se uloží nejméně dva distanční prstence okolo vnějšího povrchu uvedené trubky a těsně se k němu připojí, a uvedená zesilující kovová vrstva se připojí mezi uvedené nejméně dva distanční prstence, čímž se vytvoří uvedená dutina mezi vnějším povrchem trubky a uvedenou zesilující vrstvou.

20. Způsob podle nároku 19, vyznačený tím, že zesilující vrstva sestává z nejméně dvou dílů s průřezy ve tvaru kruhových oblouků a vzájemně svařených v podélném směru trubky.

21. Způsob podle nároku 19 nebo 20, vyznačený tím, že uvedené nejméně dva distanční prstence obsahují těsnicí profil ve tvaru O-kroužku na vnitřním povrchu pro vytváření těsnění vůči vnějšímu povrchu trubky.

22. Způsob podle nároku 19 nebo 20, vyznačený tím, že uvedené nejméně dva prstence obsahují plochý těsnicí profil na vnitřním povrchu pro vytváření těsnění vůči vnějšímu povrchu trubky.

23. Způsob připojování odbočného potrubí ke stávajícímu hlavnímu potrubí, obsahující kroky:

uložení první kovové vrstvy okolo uvedeného hlavního potrubí • · · 9 · · · · ·

-27·· ·»· · ·« ···« • · · · · · ···· ···· · ·· ·· ·· 99 v odstupu něj pro vytvoření utěsněné dutiny mezi vnitřním povrchem uvedené kovové vrstvy a vnějším povrchem uvedeného hlavního potrubí, uložení odbočného potrubí tak, že vnitřní průchodový prostor uvedeného odbočného potrubí je v podstatě kolmý k podélné ose uvedeného hlavního potrubí a ve styku s uvedeným vnějším povrchem uvedeného hlavního potrubí a utěsněný od uvedené první dutiny, uložení druhé kovové vrstvy okolo uvedeného odbočného potrubí v odstupu od potrubí pro vytvoření druhé dutiny mezi vnitřním povrchem této kovové vrstvy a vnějším povrchem uvedeného odbočného potrubí, vstřikování mezilehlé vrstvy z nevytvrzeného plastu do uvedených dutin, a vytvrzení plastu tak, že ulpívá k uvedeným povrchům uvedené kovové vrstvy, hlavního potrubí a odbočného potrubí, a odstranění té části stávajícího hlavního potrubí, která je ve styku s uvedeným vnitřním průchodovým prostorem odbočného potrubí, čímž se spojí uvedený vnitřní průchodový prostor odbočného potrubí s vnitřním průchodovým prostorem uvedeného hlavního potrubí.

24. Způsob podle nároku 23, vyznačený tím, že uvedený krok uložení odbočného potrubí se provádí před uvedeným krokem uložení první kovové vrstvy a obsahuje přivaření uvedeného odbočného potrubí na konci k uvedenému hlavnímu potrubí.

25. Způsob podle nároku 24, vyznačený tím, že uvedený krok uložení první kovové vrstvy zahrnuje připojení uvedené první kovové vrstvy mezi nejméně dva distanční prstence okotttt tttt tttttttt tt· · tt· · • ·

-28• tt • ·· · · • · · · · · • » · · · · • · · · · · · ···· · ·· · ·· ·· ·· ♦· lo hlavního potrubí a okolo obvodu uvedeného odbočného potrubí .

26. Způsob podle nároku 23, vyznačený tím, že uvedené odbočné potrubí se přivaří k uvedené první kovové vrstvě v odstupu od uvedeného hlavního potrubí.

27. Způsob podle nároku 26, vyznačený tím, že dále obsahuje krok vytvoření těsného spojení mezi uvedeným vnějším povrchem uvedeného hlavního potrubí a uvedeným vnitřním povrchem uvedené první kovové vrstvy okolo vnitřního průchodového prostoru uvedeného odbočného potrubí.

28. Způsob podle kteréhokoli z nároků 23 až 27, vyznačený tím, že uvedený krok uložení druhé kovové vrstvy obsahuje přivařování konce uvedené druhé vrstvy k vnějšímu povrchu uvedené první kovové vrstvy.

29. Způsob připojování odbočného potrubí ke stávajícímu hlavnímu potrubí v podstatě jak byl popsán výše s odvoláním na připojené výkresy a jak je znázorněn na těchto výkresech.

30. Způsob zesilování stávající kovové konstrukce v podstatě jak je výše popsán, s odvoláním na připojené výkresy.

31. Zesílená kovová konstrukce, vytvořená způsobem zesilování podle kteréhokoli z nároků 1 až 22 a 30.

32. Hlavní potrubí s odbočným potrubím připojeným φφ φφφφ ♦ ΦΦΦ φφ »·*·

-29• Φ φφφ φ φφφ φφφ φ φ φφφφ φ φφφφ φφφφ φφ φφ φφ φφ způsobem připojování odbočného potrubí podle kteréhokoli z nároků 23 až 29.