RU601U1 - Свободно стоящая металлическая дымовая труба - Google Patents

Abstract

1. Свободно стоящая металлическая дымовая труба содержащая плиту основания и набор и скрепленных между собой болтовым соединением, каждая из которых содержит наружную несущую металлическую обечайку с приваренными к ней фланцами и внутреннюю армированную футеровку, отличающаяся тем, что с целью увеличения . высоты и надежности за счет обеспечения оптимальной жесткости и несущей способности при одновременном снижении силовых грузок, царги выполнены цилиндрическими, цокольная часть трубы содержит на равномерно расположенных по наружному периметру обечаек вертикальных ребер жесткости, имеющих высоту вертикалы грани 0,05 - 0,10 полной высоты трубы, длину горизонтальной грани 0,5 - 0,7 диаметр трубы и скрепленных по этим граням с наружной поверхностью обечаек и плитой основания соответственно, каждая царга содержит набор равномерно расположенных по наружному периметру вертикальных прифланцевых ребер жесткости, имеющих высоту вертикальной грани 0,05 0,20 высоты царги, длину горизонтальной грани 0,8-1,0 ширины наружной части фланца и скрепленных по этим граням с наружной поверхностью обечайки и поверхности фланца соответственно, внутренняя футеровка царг выполнена из жесткого в отвержденном состоянии термокислотоупорного материала с температурным коэффициентом расширения, определяемым следующим соотношением: альфа ф>= альфа об *((Тоб-Тот)/(Тф-Тот)). альфа ф - температурный коэффициент линейного расширения материала футеровки, 1/К; где альфа об - температурный коэффициент линейного расширения металла обечайки царги, 1/К; Тоб - рабочая среднеобъемная температура обечайки, К; Тф - рабочая среднеобъемная температура футеро

Description

j .

СВОБОДНО СТОЯЩАЯ МЕТМ1ШЕСКАЯ ДЫМОВАЯ ТРУБА.

Полезная модель относится к строительству,а более конкрвтжо -к свободно стоящим дымовым трубам и может быть йспожьзована джя сооррсений этого класса повыш@мжой высотностж.

Современные дымовы© трубы энергетических установок представляют собой сложны© инженерные сооружения,важнейшим критерием совершенства ж эффективности которых является высота выброса и рассеивания вредных газообразных и дисперсных веществ,что практически определяется абсолютной высотой самой трубы. Наряду с этим,большое значение имеют простота и надежность конструк да,©е монтажа к эксплуатации при минимально возможных материалоемкости и стоимости.Наиболее полно указанному комплексу требований отвечают свободно стоящи® ДЫМОВЫ® трубы,н© имеющие существенно усложняющих конструкцию внешних поддеривающих элементов типа набора растяжек или несущих пространственных металлических каркасов.В число таких свободно стоящих труб входят металлические дымовые трубы,которые сохраняют свое пд акгическое значение и широкую применяемость,несмотря на конкуренцао труб этого класса других конструкций,например,железобетонных.

Известна свободно стоящая металлическая дымовая труба высотой 60м,включающая плиту основания, коническую цокольную часть высотой около 0,25 общей высоты трубы и вышерасположенную цилиндрическую часть из набора металлических царг, скрепленных между собой кольцевыми стыковыми сварныма швами и жмеющжх внутреннюю кирпичную футеровку ( см.книгу И.А.Шижова и др.Дымовые трубы энергетических установок М., Энергия, 1976, с. 11-12, рис. 1-8 ) .

А ,

04 Н 12/28

..-. ,..,.Ъ

ее большой конусности,необходимость спецжаяьных конструктивных меропршгтий дал обеспечения точной предсварочной стыковка кромок тонкостенных металлических обечаек царг,высокая трудоемкость ж недостаточная надежность кирпичной футеровки,а также отсутствие конструктивных устройств для гашения колебаний трубы от ветровых нагрузок.

Наиболее близким техническим решением является свободно стоящая металлическая труба,вкякяающая плиту основания,коначескую цокольную часть и вышерасположенную цилиндрическую часть,состоящую из набора царг,соединенных между собой болтами,каждая из которых содержит несущую металлическую обечайку с приваренными- к ней фланцами и внутреннюю армированную футеровку ( см.авторское свидетельство СССР № 1500748 по кл. Е 04 Н IS/SS .

НедостатЕэм этой конструкции является разунифицированность цоксшьной конической царги с основным набором цилиндрических царг, а также,как показывает опыт прочностных расчетов высотных труб, значительные,превышающе диаметр цилиндрической части в два и болев раза, диаметры основания конической царги для обеспечешш требуемой жесткости и несущей способности наиболее нагруженной цокольной части трубы.Последнее обстоятельство обычно приводит к необходимости изготовления обечайки и футеровка конической цокольной царги на месте возведения трубы,что значительно усложняет технологический процесс и увеличивает сроки монтажа. В конструкции оте сутствуют конструктивные элементы повышения жесткости тонкостен ных несущих обечаек царг:- и гашения колебаний трубы от ветровых нагрузок.Перечисленные недостатки существенно ограничивают несущую способность конструкции и,как следствие,абсолютную и относительную ( отношение полной высоты трубы к диаметру) высоту трубы. Например,в указанной выше кшгге И.А.Шишкова и др. ( с. 137) не рекомендуется сооружение свободно стоящих металлических дымовых

- $ труй с относительной высотой более 20,что при часто встречающемся диаметре 2,1м означает предельную абсолютную высоту 42м,а при диаметре Зм-высоту не более 60м. Целью полезной модели является устранение указанных недостатков и увеличение высотности свободно стоящей металлической дымовой трубы при сохранении надежной работоспособности за счет комплексного обеспечения оптимальной жесткости и несущей способности с одновременным снижением силовых нагрузок от ветровых воздействий. Указанная цель достигается совокупностью технических решений по отношению к известной конструкции свободно стоящей дымовой трубы, содержащей плиту основания и набор царг,скрепленных между собой болтовыми со единениями, каждая из которых содержит несущую металяическую обечайку с приваренными к ней фланцами и внутреннюю армарованную футеровку,В полезной модели царги выполнены цилиндрическими,цокольная часть трубы снабжена набором разномерно расположенных по наружному периметру обечаек вертикальных ребер жесткости,имеющих высоту вертикальной грани 0,05-0,10 полной высоты трубы,длину горизонтальной грани 0,5-0,7 диаметр трубы и скрепленных по этим граням с наружной поверхностью обечайки: царгк и с шштой основания соответственно,Каждая царга содержит набор |аш ьмерЕо расподоженных по наружномог периметру обечаек вертикальных прифланцевых ребер жесткости,имеющих высоту вертикальной грани 0,05-0,20 высоты царги,длину горизонтальной грани 0,,0 ширины наружной части фланца и скрепленных по этим граням с наружной поверхностью обечайки царги и фланца соответственно,Внутренняя армированная: футеровка царг,: выполнена из жесткого в отвераденном состоянии те1мо:кислотоупорного материала с температурным коэффициентом линейного расширения,удовлетворяющим следущеь/цг соотношению: -.ffPS S/

где оСср -температурный коэффщиент линейного расширения материала футеровки, 1/К;

й1о -температурный коэффициент линейного расширения металла обечайки царшД/К;

о5-ра.( среднеобъемная температура обечайки царгиД; Т,| -рабочая среднеобъемная. температура футеровки,К; Х -температура,отверждения материала футеровки,К.

Верхняя часть трубы на длине 0,25-0,40 полной высоты снабжена аэродинамическими гасителями колебаний, выполненными в виде двух-четырех геликоидных лент шириной 0,01-0,1 диаметра трубы, имеющих шаг 1,0-3,0 диаметра трубы.и равномерно расположенных на наружной поверхности трубы,

Содержащеся в полезной модеяи конструктивные признаки в виде наборов вертикальных ребер жесткости,имеющх определенные размеры,цокольной части трубы i прифланцевой зоны царг в сочетании с однотипной цилиндрической формой царг решают задачу обеспечения оптимальной жесткости и несущей способности трубы, состоя- щей из унифш ярованных по типоразмерам узлов,в зависимости от ее абсолютной высоты.Решению этой задачи служит также внутренняя б утеровка из жесткого в отвержденном состоянии и имеющего оговоренный температурный коэфф щнент линейного расш1рения материала,которая при этих условиях наряду с основной функцией термокислотной защиты выполняет также функщш подкрепляющего элемента для тонкостенной несущей металлической обечайки царги.оффект аэродинамических гасителей колебаний заключается в нарушении когеррентности срыва вихрей ветрового потока при обтекании трубы,происходящем при этом резком снижении циклических поперечных нагрузок и,как

fo

следствие,резкое снижеше амплитуды поперечных колебаний трубы. Все приведенные в полезной модели количествейшые признаки получены и обоснованы по итогам комплекса проектно-расчетных и экспериментальных исследований и проверены с положительными результатами на практике возведения высотных дымовых труб.

Перечисленный перечень конструктивных решений представляет собой совокупность существенных признаков полезной мод ели, обеспечивающих получение требуемого технического результата-увеличение высотности свободно стоящей металлической трубы при сохранешж надежной ее работоспособности.Б настоящее время обоснована и доказана возможность возведешш дымовых труб такой конструкщиссооошшешенйем высоты и диаметра от 20 до 50 и абсолютной высотой до 120м при Диаметре не более 3,2м,

При практической реализации полезной мэделж возможны конкретные варианты выполнешю отдельных узлов,имеющие своей.целью улучшение отдельных технических характеристик трубы,

При расположении царги с проемами для ввода газоходов выше вертикальных цокольных ребер жесткости,данная царга усилена вертикальными ребрами жесткости прямоугольной формы,равномерно расположенными по наружной периметру обечайки в промежутках между проемами и скрепленными по трем граням с наружной поверхностью обечайки до всей высоте и взаимно обращенными друг: к другу поверхностями фланцев.

Для улучшеьшя работоспособности внутренней футеровки фланцы царг могут иметь кольцевое выступание внутрь обечайки царги на величину, равную толщюе футеровки.

Для обеспечения совмещения зашитных и несущих свойств внутренней армированной футеровки в качестве жесткого в отвержденном состоянии термокислотизуупорного материала с требуемым температурным коэффициентом линейного расширения материала может быть исполь 4 - r/SJ

зован торкрет-бетон.

В целях обеспечения дяительной жесткости,надежной герметизации и контрОБКи болтовое фланцевое соединение царг дополнительно скреплено сварнышг швам-i по кольцевой внешней кромке стыка фланцев и периметрам стыков с поверхностью фланца всех головок болтов и гаек.

Длл обеспечения возможности монтажа и его упрощения при сооружении высотных дымовых труб царги верхней части трубы имеют пошшенную массу за счет уменьшенной высоты этих царг до 0,3-1,5 дитютра трубы.

Особенность напряженного состояния дымовых труб-ослабление напряжений по мере перехода от основания трубы к вершкне,позволяет дифференцировать толщину несущих обечаек зависимости от высоты их нахождения в составе трубы.Расчеты показывают,что без ущерба для несущей способност трубы,обечайки верхней ее части на длине 0,25-0,4 полной высоты могут иметь толщину 0,7-0,9 толщины обечаек царг няжерасположенной части,что дает при сооружении эконошда металла.

Для упрощения изготовления и снижеш-ет отходов металла при раскрое аэродЕ намическиго гасителя колебаний,он может быть выполнен из набора одинаковых листовых элементов длиной 0,05-0,30 диаметра трубы,имеющ&1х прямолинейные торцевые и дугообразные эквидистантные боковые грани.Для более точной стыковки торцевых граней при монтаже геликоидной поверхности листовому элементу может быть пррздана винтообразная форма с расхождением торцевых граней на угол 0,05-0,15 рад.

На фиг.1 показана дымовая труба,общий вид; на фиг.2-узел 1 на фит.1; на фиг.З-узел П на фиг.1; на фиг.4-разрез А-А на фиг.1; на фиг.5-вариант выполнения узла П на фиг.1;на фиг.б-вариант выполнения разреза А-А на фиг,1.

с.

основанТШ 1,набор цилиндрических царг 2,каждая из которых включает наружную несущую металлическую обечайку 3 с приваренными к ней флаицш/Е 4, предназначенныки для соединения соседних царг между собой,и внутреннюю армированную футеровку 5. Пркольнал часть трубы имеет набор вертикальных ребер жесткости 6, осуществяяюпщх силовую связь ствола трубы с плитой основш-шя 1. Каждая из царг 2 имеет в прифланцевых зонах набор вертикальных ребер жесткости 7, усилжвающх соединение фланцев 4 с обечайкой 3 и увеличивающих ее УСТОЙЧИВОСТЬ,Внутренняя армированная футеровка 5 выполнена из жесткого в отвержденном состоянии термокислотоупорного материала и в силу обладания определенным температурным коэффициентом линейного расширения этим требованиям удовлетворяет,например,торкрет-бетон) осуществляет постоянное подкрепление тонкостенной несущей обечайки 3,что также увеличивает устойчивость последней.Верхняя часть трубы снабжена аэродинамическим гасителем колебаний 8,выполненным в виде двух-четырех геликоидных лент 9 ( на фиг,1 показан гаситель из двух лент). Соединение царг 2 между собой осуществлено путем стяпшания фланцев 4 при помощи болтов 10 и гаек 11.В конкретных вариантах выполнешзя фланцы 4 царг 2 могут иметь ( см.фжг.б) выступающую внутрь обечайки 3 кольцевую часть шириной, равной толщине футеровки 5,а соединение фланцев 4 при помощи болтов 10 и гаек 11 может быть дополнительно усилено и загерметизировано сварными швами 12,13 и 14. Сложная пространственная конструкция геликоидных лент 9 аэродинамического гасителя колебаний 8 может быть вьшолнена в упрощенном варианте набором одинаковых листовых элементов 15,монтируемых всты один за другим.

Свободно стоящую металлическую дымовую трубу по заявляемой полезной модели изготавливают следующ ™ образом.Все детали и узлы трубы-плита основания 1,набор цокольных ребер жесткости 6,набор царг 2 в сборе,включая нанесение футеровки и установку элементов

.;,

гаштеля колебаний,изготавливают в заводских условиях и в комплекте доставляют на место возведения трубы.На закрепленную.с помощью анкерных болтов на фундаменте,плиту основания 1 монтируют царги 2 цокольной части,которые посредством цокольных ребер жесткости 6 скрепляют сварными швамй с плитой основания 1,Поеле этого производят последовательный монтаж вышерасположенных царг 2 со скреплением их мевду собой болтовым соединением 10,11 и,в случае налишш соответствующих требований проекта,сварными швами 12,13 и 14. Мэнтаж трубы упрощен за счет однотипной ц ЫП-тндрической формы всех царг и трубы в целом, я может быть выполнен с помощью самоходных подъе).1но-монталшых кранов и(11ли}при необходимости,специальных подъемников,устанавливае1ШХ на трубе. После подсоединешш газоходов от энергетической установки труба готова к эксплуатации.

Опыт изготовления и монтажа первых дыьювых труб по заявляемой полезной модели показал,что наряду с увеличением высотности и обеспечением надежной .работоспособности,конструкция и технология ее производства позволяют осуществлять возведение трубы в сжатые сроки,составляющие 7-15 суток,что особенно важно при замене вьшедщах из строя труб действующих энергетических установок.

. ГГГАз У

Claims (9)

1. Свободно стоящая металлическая дымовая труба содержащая плиту основания и набор и скрепленных между собой болтовым соединением, каждая из которых содержит наружную несущую металлическую обечайку с приваренными к ней фланцами и внутреннюю армированную футеровку, отличающаяся тем, что с целью увеличения . высоты и надежности за счет обеспечения оптимальной жесткости и несущей способности при одновременном снижении силовых грузок, царги выполнены цилиндрическими, цокольная часть трубы содержит на равномерно расположенных по наружному периметру обечаек вертикальных ребер жесткости, имеющих высоту вертикалы грани 0,05 - 0,10 полной высоты трубы, длину горизонтальной грани 0,5 - 0,7 диаметр трубы и скрепленных по этим граням с наружной поверхностью обечаек и плитой основания соответственно, каждая царга содержит набор равномерно расположенных по наружному периметру вертикальных прифланцевых ребер жесткости, имеющих высоту вертикальной грани 0,05 0,20 высоты царги, длину горизонтальной грани 0,8-1,0 ширины наружной части фланца и скрепленных по этим граням с наружной поверхностью обечайки и поверхности фланца соответственно, внутренняя футеровка царг выполнена из жесткого в отвержденном состоянии термокислотоупорного материала с температурным коэффициентом расширения, определяемым следующим соотношением: альфа ф>= альфа об *((Тоб-Тот)/(Тф-Тот)). альфа ф - температурный коэффициент линейного расширения материала футеровки, 1/К; где альфа об - температурный коэффициент линейного расширения металла обечайки царги, 1/К; Тоб - рабочая среднеобъемная температура обечайки, К; Тф - рабочая среднеобъемная температура футеровки, К; Тот -температура отверждения материала футеровки, К; а верхняя часть трубы на длине 0,25 - 0,45 полной высоты снабжена аэродинамическими гасителями колебаний, выполненными в виде двух - четырех равномерно расположенных по наружному периметру геликоидных лент шириной 0,01 - 0,1 диаметра трубы, имеющих шаг 1,0 - 3,0 диаметра трубы.

2. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что царга с проемами для ввода газоходов, расположенная выше вертикальных цокольных ребер жесткости, содержит набор вертикальных ребер жесткости прямоугольной формы, равномерно расположенных по наружному периметру в промежутках между проемами и скрепленных по трем граням с наружной поверхностью обечайки по всей ее высоте и взаимно обращенными друг к другу поверхностями фланцев.

3. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что с целью улучшения работоспособности внутренней футеровки, фланцы царг выполнены с кольцевым выступанием внутрь обечайки на величину, равную толщине футеровки.

4. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве жесткого в отвержденном состоянии термокислотоупорного материала футеровки использован торкрет бетон.

5. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что с целью обеспечения длительной жесткости, надежной герметизации и контровки, болтовое фланцевое соединение царг скреплено сварными швами по кольцевой внешней кромке стыка фланцев и периметрам стыков с поверхностью фланцев всех головок болтов и гаек.

6. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью упрощения монтажа верхней части трубы за счет снижения массы высокорасположенных царг, царги верхней части трубы выполнены высотой 0,3 - 1,5 диаметра трубы.

7. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью снижения материалоемкости и массы, несущие металлические обечайки царг верхней части трубы на длине 0,25 - 0,4 полной высоты трубы выполнены толщиной 0,7 - 0,9 толщины обечаек нижерасположенных царг.

8. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью упрощения изготовления и снижения отходов при раскрое металла аэродинамического гасителя колебаний, он выполнен из набора одинаковых листовых элементов длиной 0,05 - 0,20 диаметра трубы, имеющих прямолинейные торцевые и дугообразные эквидистантные боковые грани.

9. Труба по пп. 1 и 8 отличающаяся тем, что с целью улучшения монтажной стыковки торцевых граней листовых элементов геликоидной поверхности, каждому элементу придана винтообразная форма с расхождением торцевых прямолинейных граней на угол 0,05 - 0,15 рад.