RU208410U1 - Опора для надземного трубопровода - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области строительства магистральных трубопроводов и может быть использована при надземной прокладке трубопроводов в виде «змейки».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.Опора для надземного трубопровода включает строительную конструкцию, полый коробчатый корпус, в основании которого располагается съемная прокладка, хомут со стягивающими крепежными элементами, упругий элемент между трубой и хомутом. При этом упругий элемент между трубой и хомутом выполнен без зазоров, на строительной конструкции жестко закреплена связывающая плита с пазами, в которые вставляется основание полого коробчатого корпуса, а съемная прокладка выполнена из материала, имеющего повышенный коэффициент трения 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 σ1σ2≤ [σ], в котором σ1- напряжения сжатия, действующие на упругий элемент от действия веса трубопровода и определяемые из аналитического выраженияσ2- напряжения сжатия упругого элемента хомутом и определяемые из аналитического выражения σ2=k0w,где q - вес трубопровода единичной длины с продуктом, Н/м;- расстояние между опорами, м;Dн- наружный диаметр трубопровода, м;С - ширина упругого элемента, измеряемая по продольной оси трубопровода и равная длине хомута, м;k0- коэффициент сопротивления упругого элемента сжатию, Н/м3;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.

Description

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.

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 σ₁,σ₂≤[σ], в котором σ₁ - напряжения сжатия, действующие на упругий элемент от действия веса трубопровода и определяемые из аналитического выражения

σ₂ - напряжения сжатия упругого элемента хомутом и определяемые из аналитического выражения σ₂=k₀w,

где q - вес трубопровода единичной длины с продуктом, Н/м;

- расстояние между опорами, м;

D_H - наружный диаметр трубопровода, м;

С - ширина упругого элемента, измеряемая по продольной оси трубопровода и равная длине хомута, м;

k₀ - коэффициент сопротивления упругого элемента сжатию, Н/м³;

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.

В качестве материала упругого элемента и съемной прокладки можно использовать резину различных марок в зависимости от необходимого коэффициента трения ƒ_т, 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.

Claims (10)

1. Опора для надземного трубопровода, включающая строительную конструкцию, полый коробчатый корпус, съемную прокладку, хомут со стягивающими крепежными элементами, упругий элемент между трубой и хомутом, отличающаяся тем, что на строительной конструкции жестко закреплена связывающая плита с пазами, в которые вставлено 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.

2. Опора для надземного трубопровода по п. 1, отличающаяся тем, что размеры паза подобраны таким образом, чтобы основание полого коробчатого корпуса не вышло из паза во время поперечных перемещений.

3. Опора для надземного трубопровода по п. 1, отличающаяся тем, что материал упругого элемента между трубой и хомутом, а также усилие прижатия хомута к трубопроводу крепежными элементами, выбраны из условия σ_1,σ₂ ≤ [σ], в котором σ₁ - напряжения сжатия, действующие на упругий элемент от действия веса трубопровода и определяемые из аналитического выражения

σ₂ - напряжения сжатия упругого элемента хомутом и определяемые из аналитического выражения σ₂=k₀w,

где q - вес трубопровода единичной длины с продуктом, Н/м;

- расстояние между опорами, м;

D_H - наружный диаметр трубопровода, м;

С - ширина упругого элемента, измеряемая по продольной оси трубопровода и равная длине хомута, м;

k₀ - коэффициент сопротивления упругого элемента сжатию, Н/м³;

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 по материалу трубопровода, МПа.

Images