Анкерная система для закрепления трубопровода (варианты).
Анкерная система для закрепления трубопровода, включающая левый и правый анкерный блоки, соединенные седельным хомутом, изготовленным из высокопрочного полиэфирного или полиамидного корда. Седельный хомут предотвращает плавание трубопровода в случае его погружения в воду. В результате гибкого смещения по поверхности трубопровода, седельный хомут предотвращает образование вмятин трубопровода, что привело бы к ослаблению трубопровода и способствовало изгибанию трубопровода. Каждый анкерный блок включает винтовую лопасть анкера, соединенную со стержнем анкера, погруженные глубоко в почву. Стержень анкера соединен с удлинительным стержнем при помощи нижней соединительной муфты. Держатель хомута, имеющий трубчатый корпус с втулкой, опирается на удлинительный стержень. Каждый конец седельного хомута прикреплен к втулке держателя хомута анкерного блока. Держатели хомута могут вращаться вокруг удлинительного стержня для уменьшения напряжения, когда вода заставляет трубопровод подниматься относительно седельного хомута. Втулка держателя хомута направлена радиально вовне от оси трубчатого корпуса. Вследствие этого, под действием механического напряжения на втулку, держатель хомута и удлинительный стержень могут изогнуться от трубопровода, предотвращая образование вмятин и прогиба трубопровода.
Область техники
Техническое решение касается анкерных систем для закрепления трубопровода, предназначенных для удержания трубопровода относительно уровня грунта и относится к области общего машиностроения, в частности, к конструкции устройств для закрепления труб.
Уровень техники
Существует ряд систем опор для трубопроводов, которые выполняют функции анкерования и стабилизации газо- и нефтепроводов и других типов трубопроводов. проходящих через озера, реки, болота и зоны вечной мерзлоты. Такие сооружения играют важную роль, предотвращая смещение трубопровода, которое может привести к ухудшению качества трубопроводной системы и, в конечном счете, к утечкам, взрывам и ущербу для окружающей среды. Смещение трубопровода часто бывает вызвано воздействием воды, которая стремится поддерживать на своей поверхности нефте- и газопроводы, обладающие избыточной плавучестью, В связи с этим был разработан ряд анкерных и весовых конструкций, ни одна из которых не решила данную проблему полностью.
К сожалению, большая протяженность трубопроводов приводит к возникновению значительной подъемной силы и к необходимости анкерования трубопровода через регулярные промежутки. Отсутствие надлежащего закрепления участка трубопровода может привести к плаванию этой секции, вызывая при этом значительное механическое напряжение на соседнем, правильно закрепленном участке. Это часто приводит к возникновению прогиба в месте установки анкера.
Обычно, до возникновения прогиба трубопровод может выдерживать воздействие значительного момента силы. Однако после возникновения некоторой деформации трубопровода естественная прочность последнего, являющаяся следствием круглого поперечного сечения, быстро утрачивается. К сожалению, известные на сегодняшний день анкерные крепления способствуют возникновению прогиба трубопроводов, что является одной из существенных составляющих данной проблемы. Как правило, она обусловлена жесткими конструкциями, которые применяются для предотвращения поднятия трубопровода. В большинстве случаев жесткие конструкции не могут равномерно распределить механическое напряжение по большой площади, тем самым способствуя деформации трубопровода.
Еще одной причиной прогиба трубопроводов при использовании известных анкерных устройств для крепления является сдавливание трубопровода с боковых сторон. Разъединение направленных вверх сил трубопроводом может привести к подъему ограничительных устройств, проходящих по верху трубопровода. В результате концы ограничительных устройств на каждой стороне трубопровода принудительно сдвигаются по направлению друг к другу, и в трубопроводе образуются вмятины. Качество трубопровода, в котором образовались вмятины, быстро снижается. При этом в нем может произойти разрыв.
Кроме того, если трубопровод крепится на анкерных устройствах в траншее. большинство конструкций для анкерования трубопровода требуют спуска рабочих в траншею для присоединения анкерных устройств. В результате рабочие подвергаются риску, связанному с оползнями, в связи с чем траншеи должны сооружаться по дорогостоящей методике в соответствии с требованиями правил безопасности.
Известно устройство для крепления трубопровода по патенту США 
5,730,552, предусматривающее соединительные конструкции, как можно шире распределяющие воздействующие силы во избежание деформации трубопровода, чтобы уменьшить вероятность деформации трубопровода, и конструкции, позволяющие рабочим прикреплять соединительные конструкции, не спускаясь в траншею.
Недостатком известного устройства является наличие риска деформации самого устройства для крепления трубопровода и его элементов, в частности, стержня анкера. удлинительного стержня, нижней соединительной муфты, крепежного элемента и держателя седельного хомута.
Раскрытие полезной модели
Задачей, на решение которой направлена данная полезная модель, является создание устройства закрепления трубопровода, которое бы позволило как можно шире распределить воздействующие силы во избежание деформации трубопровода и позволить рабочим прикреплять соединительные конструкции, не спускаясь в траншею, и при этом повысить механическую целостность самого устройства и его элементов, чтобы уменьшить риск их деформации.
Для решения этой задачи предлагается новая анкерная система для закрепления трубопровода, которое снижает механическое напряжение в трубопроводе. Анкерная система для закрепления трубопровода в настоящей полезной модели предусматривает:
(a) Спиральный анкер. Конструкция спирального анкера сочетает в себе удобство установки ниже поверхности грунта со способностью противостоять нежелательному выходу из грунта. Стержень анкера, изготовленный из стали, соответствующей стандарту ASTM A322-07, марка 1330 с измененным химическим составом, и имеющий квадратное сечение с длиной стороны 1,5 дюйма (3.8 см) плюс-минус 7% либо 1.75 дюймов (4.445 см) плюс-минус 7%, присоединяется к винтовым лопастям, из которых он выступает вертикально. В стержне анкера предусмотрено нижнее клинообразное острие и верхнее отверстие под болт, с помощью которого он присоединяется к нижней соединительной муфте.
(b) Нижняя соединительная муфта. Нижняя соединительная муфта представляет собой трубчатую втулку, которая соединяет стержень анкера с вертикальным удлинительным стержнем. Сталь муфты соответствует требованиям стандарта ASTM A-148. марка 105-85. В применениях, где для установки спирального анкера требуется большой крутящий момент, трубчатая втулка нижней соединительной муфты должна иметь квадратное поперечное сечение и предусматривать нижнюю пару отверстий под болты для присоединения стержня анкера и верхнюю пару отверстий под болты для присоединения удлинительного стержня. В приложениях с малым крутящим моментом нижняя соединительная муфта может иметь круглое поперечное сечение и предусматривать внутреннюю резьбу, соответствующую наружной резьбе стержня анкера и удлинительного стержня.
(c) Удлинительный стержень. Удлинительный стержень представляет собой сплошной стальной корпус, изготовленный из стали, соответствующей стандарту ASTM A322-07, марка 1330 с измененным химическим составом, и имеющий в поперечном сечении форму квадрата с длиной стороны 1.5 дюйма (3.8 см) плюс-минус 7% либо 1.75 дюймов (4.445 см) плюс-минус 7%, как правило, имеющий отверстия под болт как со стороны верхнего, так и со стороны нижнего конца. Нижний конец крепится болтовым соединением к верхней паре болтовых отверстий нижней соединительной муфты. Сталь болтов, используемых для соединения, изготовлена в соответствии со стандартом SAE J429, марка 5.
(d) Седельный хомут, включающий силовой пояс, имеющий два конца, каждый из которых завершается петлей. Петля с каждой стороны проходит через канал во втулке, опирающейся на держатель хомута, и присоединяется к ней. Седельный хомут охватывает трубопровод сверху, предотвращая плавание трубопровода в случае его погружения в воду.
(е) Держатель хомута. Держатель хомута представляет собой трубчатый корпус с каналом, через который проходит удлинительный стержень, что позволяет держателю свободно вращаться на удлинительном стержне. Сталь держателя хомута соответствует требованиям стандарта ASTM А-148, марка 90-60. Во втулке, опирающейся на трубчатый корпус, предусмотрен канал, расположенный радиально снаружи относительно центра канала трубчатого корпуса.
(О Удлиненная распорная гильза, имеющая трубчатый корпус (как правило, с круглым поперечным сечением) в качестве дополнительной детали, поддерживается удлинительным стержнем над держателем хомута. Нижнее отверстие распорной гильзы опирается на верхнюю часть держателя хомута. Распорная гильза позволяет рабочим отжимать вниз держатель и, тем самым, седельный хомут, пока седельный хомут не будет плотно натянут на верхнюю часть трубопровода. Благодаря длине распорной гильзы, эту задачу можно выполнять в безопасных условиях, не спускаясь в траншею для трубопровода.
(g) Верхняя соединительная муфта, аналогичная по своей конструкции нижней соединительной муфте, присоединяется к удлинительному стержню с помощью верхнего отверстия под болт. Сталь муфты соответствует требованиям стандарта ASTM А-148, марка 105-85. Верхняя соединительная муфта предотвращает смещение распорной гильзы и держателя хомута в верхнем направлении. Эта мера позволяет не допустить смещение вверх петлевого конца силового пояса и предотвратить плавание трубопровода. Как правило, верхняя соединительная муфта расположена на высоте вблизи верхней поверхности трубопровода, где рабочим обеспечивается удобный доступ к ней без необходимости спускаться в траншею. Верхняя и нижняя пара отверстий под болт позволяет устанавливать верхнюю соединительную муфту с помощью верхней пары отверстий, что обеспечивает очень плотную посадку.
Таким образом, основное преимущество настоящей полезной модели заключается в создание нового анкерной системы, элементы конструкции которой изготовлены из стали определенных стандартов, соответствующих требованию механических свойств, обеспечивающих снижение вероятности деформации анкерной системы, ее элементов и закрепленного трубопровода.
Еще одним преимуществом является использование стержня анкера и удлинительного стержня, которые имеют в поперечном сечении форму квадрата. Вследствие наличия у стержней ребер, конструкция анкерного устройства будет более устойчивой к механическим деформациям, что приведет к повышению безопасности рабочих и снизит вероятность повреждения трубопровода.
Краткое описание чертежей
ФИГ.1 представляет собой вид сбоку одного из вариантов настоящей полезной модели с дополнительно установленной распорной гильзой;
ФИГ.2 представляет собой вид сбоку второго варианта настоящей полезной модели без дополнительно установленной распорной гильзы;
ФИГ.3 представляет собой несколько увеличенный вид седельного хомута. держателя хомута, дополнительной распорной гильзы и верхней соединительной муфты:
ФИГ.4 представляет собой несколько увеличенный вид правого анкерного блока;
ФИГ.5 представляет собой несколько увеличенный вид седельного хомута, держателя хомута и верхней соединительной муфты;
ФИГ.6 представляет собой вид сбоку держателя хомута;
ФИГ.7 представляет собой вид сбоку винтовых лопастей, прикрепленных к стержню анкера;
ФИГ.8 представляет собой вид сбоку дополнительной распорной гильзы;
ФИГ.9 представляет собой ортогональную проекцию соединительной муфты;
ФИГ.10 представляет собой вид сверху держателя хомута;
ФИГ.11 представляет собой поперечный разрез держателя хомута, показанного на ФИГ.6, по линиям 11-11;
ФИГ.12 представляет собой поперечный разрез, аналогичный ФИГ. 11 для второго вида держателя хомута;
ФИГ.13 представляет собой вид сбоку держателя хомута, представленного на ФИГ.10 в направлении линий 13-13, показывающий вид сбоку прикрепленной распорной гильзы;
ФИГ.14 представляет собой поперечный разрез соединительной муфты, представленной на ФИГ.9, по линиям 14-14;
ФИГ.15 представляет собой несколько уменьшенный вид сверху анкера, представленного на ФИГ.7;
ФИГ.16 представляет собой схематический вид сверху одного из вариантов настоящей полезной модели с седельным хомутом, установленным перпендикулярно трубопроводу;
ФИГ.17 представляет собой схематический вид сверху одного из вариантов настоящей полезной модели с седельным хомутом, установленным под небольшим углом к трубопроводу;
ФИГ.18 представляет собой поперечный разрез держателя хомута, представленного на ФИГ.10, по линиям 18-18;
ФИГ.19 представляет собой вид варианта настоящей полезной модели. приведенного на ФИГ.1, где со стороны трубопровода к седельному хомуту прилагается значительная сила, направленная вертикально вверх;
ФИГ.20 представляет собой вид альтернативного варианта соединительной муфты. имеющей полый цилиндрический корпус;
ФИГ.21 представляет собой поперечный разрез соединительной муфты, представленной на ФИГ.20, по линиям 21-21;
ФИГ.22 представляет собой поперечный разрез держателя хомута, когда трубопровод не плавает, как показано на ФИГ.1; и
ФИГ.23 представляет собой поперечный разрез держателя хомута, когда трубопровод приподнимается вверх силой воды, как показано на ФИГ.19.
Осуществление полезной модели
На ФИГ.1 показан вариант анкерной системы для закрепления трубопровода 10, созданного в соответствии с принципами настоящей полезной модели. Седельный хомут 20 надевается сверху на трубопровод и прикрепляется к левому анкерному блоку 11 и правому анкерному блоку аналогичной конструкции 12. Каждый седельный хомут снабжен левой и правой петлей и удерживается держателем хомута 40, который опирается на удлинительный стержень 120. Дополнительная распорная гильза 60 предотвращает вертикальное смещение держателя хомута, а ее собственное смещение предотвращает верхняя соединительная муфта 80. Удлинительный стержень 120 присоединяется к стержню анкера 160 при помощи нижней соединительной муфты 100.
Сталь стержня анкера 160 и удлинительного стержня 120 изготовлена в соответствии с ASTM A322-07, марка 1330 с измененным химическим составом. Механические свойства стержня анкера 160 и удлинительного стержня 120 приведены в таблице 1:
| Таблица 1 | ||
| - Механические свойства материала стержня анкера и удлинительного стержня. | ||
| п/п | Наименование параметра | Значение |
| 1 | Предел текучести,  т МПа | 655, не менее |
| 2 | Предел прочности на растяжение 0, МПа | 900, не менее |
| 3 | Относительное удлинение при разрыве  , % | 12, не менее |
Сталь держателя хомута 40 соответствует требованиям стандарта ASTM А-148. марка 90-60, Механические свойства стали держателя хомута 40 приведены в таблице 2:
| Таблица 2 | ||
| - Механические свойства стали держателя хомута | ||
| п/п | Наименование параметра | Значение |
| 1 | Предел текучести, т МПа | 415, не менее |
| 2 | Предел прочности на растяжение 0, МПа | 620, не менее |
| 3 | Относительное удлинение при разрыве , % | 20, не менее |
| 4 | Относительное сужение Y, % | 40, не менее |
Стержень анкера крепится к винтовой лопасти анкера 140, которая предотвращает вертикальное смещение всего устройства, даже когда трубопровод 500 пытается всплыть под действием воды, как показано на ФИГ.19, и выступает из нее вертикально,
Как детально показано на ФИГ.4 и 7, винтовая лопасть анкера 140 используется для анкерования системы для крепления трубопровода 10. Винтовая лопасть анкера 140 обеспечивает преимущество, поскольку ее можно погружать в грунт с помощью существующего тяжелого оборудования без необходимости выемки грунта. При этом такой анкер очень трудно извлечь. Винтовая лопасть анкера 140 имеет пластинчатый корпус 141 с внешней закраиной 142 и внутренней закраиной 143, прикрепленными к стержню анкера 160. Верхняя радиальная кромка 144 и нижняя радиальная кромка 145 лучше видны на ФИГ.4.
Как показано на ФИГ.4 и 7, винтовая лопасть анкера 140 имеет диаметр от 152.4 до 609.6 мм и толщину от 9.525 мм до 25.4 мм. Винтовая лопасть анкера может иметь левовинтовую или правовинтовую резьбу, а ее ведущая кромка (144 или 145, соответственно направлению резьбы) заострена под углом 45 градусов, при этом спираль анкера имеет от 1 до 7 завитков.
Сталь винтовой лопасти анкера 140 соответствует стандарту ASTM A36, и имеет механические свойства, соответствующие требованиям, приведенным в таблице 3:
| Таблица 3 | ||
| - Механические свойства материала винтовой лопасти анкера | ||
| п/п | Наименование параметра | Значение |
| 1 | Предел текучести. т МПа | 300, не менее |
| 2 | Предел прочности на растяжение 0, МПа | 550, не менее |
| 3 | Относительное удлинение при разрыве , % | 18, не менее |
Как показано на ФИГ.4, стержень анкера 160 прикреплен к винтовой лопасти анкера 140. Предпочтительный вариант стержня анкера 160 предусматривает сплошной стальной корпус 161 с плоскими боковыми сторонами 162 и квадратным поперечным сечением с длиной стороны 1.5 дюйма (3.8 см) плюс-минус 7% либо 1.75 дюймов (4.445 см) плюс-минус 7%. Нижняя часть 165 предусматривает клинообразное острие 166, которое немного уменьшает величину энергии, необходимой для погружения стержня анкера и винтовой лопасти анкера в грунт. Верхняя часть 163 корпуса 161 предусматривает отверстие под болт, которое используется для прикрепления стержня анкера 160 к нижней соединительной муфте 100.
Как показано на ФИГ.1 и 4, нижняя соединительная муфта 100 соединяет стержень анкера 160 с удлинительным стержнем 120. В предпочтительном варианте реализации нижняя соединительная муфта 100 и верхняя соединительная муфта 80 имеют одинаковую конструкцию. Соединительные муфты 80, 100 различаются только своим расположением.
Сталь нижней соединительной муфты 100 и верхней соединительной муфты 80 должна соответствовать требованиям стандарта ASTM А-148, марка 105-85, и иметь механические свойства, приведенные в таблице 4:
| Таблица 4 | ||
| - Механические свойства материала муфты. | ||
| п/п | Наименование параметра | Значение |
| 1 | Предел текучести, т МПа | 585, не менее |
| 2 | Предел прочности на растяжение 0, МПа | 725, не менее |
| 3 | Относительное удлинение при разрыве , % | 17, не менее |
| 4 | Относительное сужение Y, % | 35, не менее |
Как показано на ФИГ.9 и 14, соединительная муфта 80 имеет квадратный трубчатый корпус 81 с закругленными углами. На верхнем конце 82 имеются отверстия под болт 83 на противоположных сторонах, при этом на нижнем конце 85 также имеются отверстия под болт 86 на противоположных сторонах, что позволяет прикреплять соединительную муфту, как показано на ФИГ.1, с помощью верхнего болта 84 и нижнего болта 86. Осевой канал 88 на шаг больше в поперечном сечении, чем стержень анкера 160 и удлинительный стержень 120. Канал 88 должен плотно прилегать к стержню анкера 160 и удлинительному стержню 120 для уменьшения механического напряжения в болтах. используемых для скрепления стержня анкера, нижней соединительной муфты и удлинительного стержня.
Сталь болтов изготовлена в соответствии со стандартом SAE J429, марка 5. Механические свойства должны соответствовать параметрам, приведенным в таблице 5:
| Таблица 5 | ||
| - Механические свойства материала болтов | ||
| п/п | Наименование параметра | Значение |
| 1 | Предел текучести, т МПа | 634,3, не менее |
| 2 | Предел прочности на растяжение 0, МПа | 827,4, не менее |
| 3 | Относительное удлинение при разрыве , % | 14, не менее |
| 4 | Относительное сужение Y, % | 35, не менее |
Второй вариант соединительной муфты 180 показан на ФИГ.20 и 21. Круглая соединительная муфта 180 может использоваться для присоединения стержня анкера 160 к удлинительному стержню 120, когда, с учетом грунтовых условий, для установки винтовой лопасти анкера 140 требуется крутящий момент меньше средней величины. Круглая соединительная муфта 180 имеет трубчатый корпус 181 с круглым поперечным сечением, как показано на ФИГ.21. И верхний конец 182, и нижний конец 183 снабжены внутренней резьбой 184. В применениях, где используется круглая соединительная муфта 180, нижняя часть 127 удлинительного стержня 120 и верхняя часть 163 стержня анкера 160 должны иметь резьбу. Направление резьбы выбирается таким, чтобы соединение между удлинительным стержнем 120, круглой соединительной муфтой 180 и стержнем анкера 160 затягивалось при повороте спирального анкера в направлении, при котором он глубже уходит в грунт.
Как показано на ФИГ.1, удлинительный стержень 120 присоединяет верхнюю часть 163 стержня анкера 160 и поддерживает держатель хомута 40 и, дополнительно, удлиненную распорную гильзу 60. В предпочтительном варианте реализации удлинительный стержень 120 образован сплошным металлическим корпусом 121 с плоскими боковыми сторонами 122. Как показано на ФИГ.22 и 23. внутренняя сторона 123 обращена к трубопроводу 500. Наружная сторона 124 обращена в противоположном направлении - от трубопровода. Верхняя часть 125 имеет отверстие под болт (не показано) для прикрепления верхней соединительной муфты 80. В предпочтительном варианте полезной модели нижняя часть 127 имеет отверстие под болт для присоединения к нижней соединительной муфте 100. Во втором варианте полезной модели нижняя часть 127 снабжена резьбой для обеспечения соединения с круглой соединительной муфтой 180, имеющей внутреннюю резьбу.
Первый вид держателя хомута 40 предусматривает трубчатый корпус 41 с втулкой 47, которая прикрепляется с помощью сварного соединения 54. Трубчатый корпус 41 имеет верхнюю часть 42 и нижнюю часть 43. Осевой канал 44 проходит через корпус 41, который открыт с обоих концов. Как показано на ФИГ.22 и 23, осевой канал 44 имеет внутреннюю верхнюю поверхность 45 и внутреннюю нижнюю поверхность 46.
Как показано на ФИГ.10, втулка 47 предусматривает С-образную скобу 49, образующую канал 48 и верхнее отверстие 50, через которое проходит петля держателя хомута 22 или 23, Втулка 47 имеет две боковые стенки 55, разделенные средней стенкой 56, как показано на ФИГ.10. Пара наклоненных под углом краев 51 и горизонтальный край 52 образуют пазовый нижний вырез 53, показанный на ФИГ.13 и 18.
Как показано на ФИГ.10-12, 18 и 19, держатель хомута 40 поворачивается вокруг удлиняющего стержня 120. Поэтому, как можно видеть при сравнении ФИГ.16 и 17, держатели хомута соответствующих левого и правого анкерных блоков 11, 12 стремятся поворачиваться, позволяя расположить седельный хомут непосредственным образом между держателями хомута 40. Поэтому, в случае смещения трубопровода или анкерных блоков 11, 12, держатели хомута 40 при необходимости поворачиваются, уменьшая механическое напряжение в трубопроводе, вызываемое седельным хомутом 20.
Второй вид держателя хомута 40 показан на ФИГ.5 и 12. Этот вид в целом аналогичен первому, но корпус 41 и втулка 47 отлиты в виде единой детали, а не соединены сварным соединением 54.
Седельный хомут 20 проходит по верхней части 501 трубы 500 и соединяет держатель хомута 40 каждого анкерного блока 11, 12. Центральная часть силового пояса седельного хомута 20 опирается на верхнюю поверхность 501 трубопровода 500, тогда как боковые части силового пояса 26 седельного хомута 20 касаются боковых сторон 503 трубы. Как показано на ФИГ.3-5, седельный хомут 20 включает силовой пояс, завершающийся левой петлей 22 и правой петлей 23. Каждая петля образована посредством сшитого соединения 24.
В предпочтительном варианте реализации силовой пояс седельного хомута 20 выполнен из полиэфирного корда шириной, несколько превышающей среднюю стенку 56 втулки 47 держателя хомута 40, как показано на ФИГ.16 и 17. В качестве альтернативного варианта можно использовать другие материалы, но их следует выбирать с учетом прочности и способности противостоять воздействию воды и абразивному износу.
В качестве варианта, распорная гильза 60 с трубчатым корпусом 61, имеющим круглое поперечное сечение, может опираться на удлинительный стержень 120 между держателем хомута 40 и верхней соединительной муфтой 80. Использование такой распорной гильзы позволяет рабочему проталкивать держатель хомута 40 вниз в положение, показанное на ФИГ.1. Эту работу можно выполнять на расстоянии, находясь в безопасном положении. Например, в ситуации, когда труба проложена в траншее, рабочий может использовать распорную гильзу, чтобы не спускаться в траншею. Трубчатый корпус 61 распорной гильзы по своей конструкции аналогичен железной трубе и предусматривает верхнюю часть 62, имеющую верхнее отверстие 63, и нижнюю часть 64, имеющую нижнее отверстие 65.
Верхняя соединительная муфта 80 крепится к отверстию под болт в верхней части 125 удлинительного стержня 120, После ее прикрепления к удлиняющему стержню, устанавливается распорная гильза 60. При этом держатель хомута 40 не может быть смещен относительно верхней части удлиняющего стержня из-за перемещения вверх трубопровода 500.
Анкерная система для закрепления трубопровода 10 настоящей полезной модели применяется для предотвращения плавания трубопровода из-за условий стоячей воды или высокой влажности, предотвращая тем самым смещение трубопровода и связанные с этим механические напряжения и повреждения. В целях использования анкерной системы для закрепления трубопровода, с противоположных сторон трубопровода на некотором расстоянии устанавливаются правый и левый анкерные блоки 11,12. Седельный хомут 20 прикрепляется к каждому анкерному блоку и охватывает верхнюю часть трубопровода, тем самым предотвращая его смещение.
Как правило, для выполнения этой задачи анкер погружается в грунт по обе стороны трубопровода с помощью существующих средств. После этого удлинительный стержень можно прикрепить к верхней части стержня анкера, а сам анкер погружать в грунт на большую глубину, пока над поверхностью грунта не останется верхняя часть удлиняющего стержня приблизительно нужной длины. Если трубопровод проложен в траншее 510, как показано на ФИГ.1, то обычно желательно оставить видимой как можно большую часть удлинительного стержня для обеспечения удобного доступа рабочим, находящимся рядом с траншеей, к верхней части удлинительного стержня. Если трубопровод не проложен в траншее, или проложен в неглубокой траншее, как показано на ФИГ.2, то только небольшая часть удлинительного стержня остается над поверхностью, как показано на этом рисунке.
После того как анкер и удлинительный стержень будут установлены с каждой стороны трубопровода, седельный хомут 20 с каждой из петель 22, 23, присоединенной к держателю хомута 40, помещается сверху трубопровода 500, а держатели хомута устанавливаются в нужное положение с удлинительными стержнями 120, проходящими через осевой канал 44 держателей хомута 40, как показано на ФИГ.1 и 2.
Если часть удлинительного стержня 120, выступающая за пределы держателя хомута, невелика, то верхнюю соединительную муфту 80 можно установить с нижним болтом/гайкой 87, как показано на ФИГ.4.
Однако если часть удлинительного стержня, выступающая за пределы держателя хомута, несколько больше, то верхний болт/гайку 84 следует использовать для прикрепления верхней соединительной муфты 80 к удлинительному стержню 120. как показано на ФИГ.5. Использование верхнего болта 84 приводит к тому, что большая часть верхней соединительной муфты 80 располагается ниже отверстия под болт в верхней части 125 удлинительного стержня.
Однако если часть удлинительного стержня, выступающая за пределы держателя хомута, достаточно велика, то распорную гильзу 60 нужной длины следует установить над верхней частью удлинительного стержня, как показано на ФИГ.1 и 3. прежде чем прикреплять верхнюю соединительную муфту 80. Использование распорной гильзы позволяет рабочим прикреплять верхнюю соединительную муфту 80, находясь на относительно безопасном расстоянии. Установив распорную гильзу, установщик определяет, следует ли для крепления верхней соединительной муфты использовать верхние отверстия под болты 83 или нижние отверстия под болты 86.
В случае, когда присутствует вода 511, как показано на ФИГ.19, трубопровод может попытаться всплыть, в результате возникнет направленная вертикально вверх сила, воздействующая на седельный хомут 20. При достаточной величине эта сила может вызвать перемещение держателей хомута 40 из ненапряженного положения, показанного на ФИГ.22, в напряженное положение, показанное на ФИГ.23. В напряженном положении внутренняя верхняя поверхность 45 осевого канала 44 держателя хомута 40 прижимается к внутренней стороне 123 удлинительного стержня 120, а внутренняя нижняя поверхность 46 осевого канала 44 держателя хомута 40 прижимается к наружной стороне 124 удлинительного стержня. Напряженное положение, в котором удлинительный стержень 120 слегка наклонен в направлении от трубопровода, обычно является следствием размеров втулки, и положения втулки радиально снаружи осевого канала 44 держателя хомута 40. Вследствие этого, под действием механического напряжения удлинительный стержень может слегка изогнуться, как показано на ФИГ.19. В результате наружного (направленного в сторону от трубопровода) прогиба удлинительного стержня, распорных гильз и других крепежных компонентов, на боковых сторонах 503 трубопровода 500 не образуется вмятин под действием анкерной системы для закрепления трубопровода.
Основным преимуществом ранее описанных вариантов полезной модели является использование элементов конструкции, изготовленных из стали определенных стандартов, соответствующих требованию механических свойств, что снижает вероятность деформации анкерной системы, ее элементов, и закрепленного трубопровода.
Другим преимуществом является использование спирального анкера с механическими характеристиками, обеспечивающими надежное закрепление анкерной системы в грунте и способствующими повышению механической целостности анкерной конструкции, что снижает вероятность деформации трубопровода и повышает безопасность работы.
Еще одним преимуществом является использование стержня анкера и удлинительного стержня, имеющих в поперечном сечении форму квадрата. Вследствие наличия у стержней ребер, конструкция анкерной системы будет более устойчивой к механическим деформациям, что приведет к повышению безопасности рабочих и снизит вероятность повреждения трубопровода.
Хотя в настоящей полезной модели со значительной степенью детализации описаны определенные предпочтительные варианты, возможны и другие варианты его реализации. Например, верхняя соединительная муфта и распорные элементы могут быть объединены в единый элемент либо комплект, содержащий ряд объединенных элементов различной длины. Кроме того, хотя закручивание болтов является предпочтительным методом крепления удлинительного стержня и стержня анкера к нижней соединительной муфте и крепления верхней соединительной муфты к удлинительному стержню, можно использовать и другие крепежные изделия. Также, в некоторых применениях можно объединить стержень анкера и удлинительный стержень, что устраняет необходимость в использовании нижней соединительной муфты.
1. Анкерная система для закрепления трубопровода, предназначенная для удержания трубопровода относительно уровня грунта, включающая:
(A) левый и правый анкерные блоки; при этом каждый анкерный блок состоит из:
(a) винтовой лопасти анкера для удержания анкерного блока относительно уровня грунта;
(b) стержня анкера, выступающего вертикально из винтовой лопасти анкера и имеющего нижнюю часть, прикрепленную к винтовой лопасти анкера, и верхнюю часть;
(c) держателя хомута, имеющего трубчатый корпус с осевым каналом, через который проходит верхняя часть стержня анкера; при этом трубчатый корпус имеет прикрепленную втулку, образующую канал, параллельный осевому каналу трубчатого корпуса, а втулка имеет пазовый нижний вырез; и
(d) верхней соединительной муфты, прикрепленной к верхней части стержня анкера; и
(B) седельный хомут, имеющий правую и левую петли и центральную часть (силовой пояс); при этом левая петля прикреплена к втулке держателя хомута левого анкерного блока, а правая петля прикреплена к втулке держателя хомута правого анкерного блока; при этом центральная часть седельного хомута приспособлена для охватывания трубопровода сверху;
отличающаяся тем, что:
стержень анкера имеет в поперечном сечении форму квадрата с длиной стороны 1,5 дюйма (3,8 см) плюс-минус 7% либо 1,75 дюймов (4,445 см) плюс-минус 7%;
сталь стержня анкера имеет предел текучести не менее 655 МПа, предел прочности на растяжение не менее 900 МПа и относительное удлинение при разрыве не менее 12%,
винтовая лопасть анкера имеет диаметр от 152.4 до 609,6 мм и толщину от 9,525 до 25,4 мм, имеет левовинтовую или правовинтовую резьбу, а ее ведущая кромка заострена под углом 45º, при этом спираль анкера имеет от 1 до 7 завитков;
сталь винтовой лопасти анкера имеет предел текучести не менее 300 МПа, предел прочности на растяжение не менее 550 МПа и относительное удлинение при разрыве не менее 18%,
сталь держателя хомута имеет предел текучести не менее 415 МПа, предел прочности на растяжение не менее 620 МПа, относительное удлинение при разрыве не менее 20% и относительное сужение Y не менее 40%;
сталь верхней соединительной муфты имеет предел текучести не менее 585 МПа, предел прочности на растяжение не менее 725 МПа, относительное удлинение при разрыве не менее 17% и относительное сужение Y не менее 35%;
сталь нижней соединительной муфты имеет предел текучести не менее 585 МПа, предел прочности на растяжение не менее 725 МПа, относительное удлинение при разрыве не менее 17% и относительное сужение Y не менее 35%.
2. Анкерная система для закрепления трубопровода, предназначенная для удержания трубопровода относительно уровня грунта и включающая:
(A) левый и правый анкерные блоки; при этом каждый анкерный блок состоит из:
(a) винтовой лопасти анкера для удержания анкерного блока относительно уровня грунта;
(b) стержня анкера, выступающего вертикально из винтовой лопасти анкера и имеющего нижнюю часть, прикрепленную к винтовой лопасти анкера, и верхнюю часть;
(c) нижней соединительной муфты, прикрепленной к верхней части стержня анкера;
(d) удлинительного стержня, выступающего вертикально из нижней соединительной муфты и имеющего нижнюю часть, прикрепляемую к нижней соединительной муфте, и верхнюю часть;
(e) держателя хомута, имеющего трубчатый корпус с осевым каналом, через который проходит верхняя часть стержня анкера; при этом трубчатый корпус имеет прикрепленную втулку, образующую канал, параллельный осевому каналу трубчатого корпуса, а втулка имеет пазовый нижний вырез; и
(f) верхней соединительной муфты, прикрепленной к верхней части удлинительного стержня; и
(B) седельный хомут, имеющий правую и левую петли и центральную часть (силовой пояс); при этом левая петля прикреплена к втулке держателя хомута левого анкерного блока, а правая петля прикреплена к втулке держателя хомута правого анкерного блока; при этом центральная часть седельного хомута приспособлена для охватывания трубопровода сверху;
отличающаяся тем, что:
стержень анкера имеет в поперечном сечении форму квадрата с длиной стороны 1,5 дюйма (3,8 см) плюс-минус 7% либо 1,75 дюймов (4,445 см) плюс-минус 7%;
сталь стержня анкера имеет предел текучести не менее 655 МПа, предел прочности на растяжение не менее 900 МПа и относительное удлинение при разрыве не менее 12%,
удлинительный стержень имеет в поперечном сечении форму квадрата с длиной стороны 1,5 дюйма (3,8 см) плюс-минус 7% либо 1,75 дюймов (4,445 см) плюс-минус 7%;
сталь удлинительного стержня имеет предел текучести не менее 655 МПа, предел прочности на растяжение не менее 900 МПа и относительное удлинение при разрыве не менее 12%,
винтовая лопасть анкера имеет диаметр от 152,4 до 609,6 мм и толщину от 9,525 до 25,4 мм, имеет левовинтовую или правовинтовую резьбу, а его ведущая кромка заострена под углом 45º, при этом спираль анкера имеет от 1 до 7 завитков;
сталь винтовой лопасти анкера имеет предел текучести не менее 300 МПа, предел прочности на растяжение не менее 550 МПа и относительное удлинение при разрыве не менее 18%,
сталь держателя хомута имеет предел текучести не менее 415 МПа, предел прочности на растяжение не менее 620 МПа, относительное удлинение при разрыве не менее 20% и относительное сужение Y не менее 40%;
сталь верхней соединительной муфты имеет предел текучести не менее 585 МПа, предел прочности на растяжение не менее 725 МПа, относительное удлинение при разрыве не менее 17% и относительное сужение Y не менее 35%;
сталь нижней соединительной муфты имеет предел текучести не менее 585 МПа, предел прочности на растяжение не менее 725 МПа, относительное удлинение при разрыве не менее 17% и относительное сужение Y не менее 35%.
3. Анкерная система для закрепления трубопровода по п.2, дополнительно содержащая удлиненную распорную гильзу, опирающуюся на удлинительный стержень между держателем хомута и верхней соединительной муфтой, которая позволяет рабочим закрепить держатель хомута, находясь на расстоянии.
4. Анкерная система для закрепления трубопровода по п.2, дополнительно содержащая удлиненную распорную гильзу, имеющую трубчатый корпус, опирающийся на удлинительный стержень между держателем хомута и верхней соединительной муфтой.
5. Анкерная система для закрепления трубопровода, предназначенная для удержания трубопровода относительно уровня грунта и включающая:
(A) левый и правый анкерные блоки; при этом каждый анкерный блок состоит из:
(a) винтовой лопасти анкера, погружаемой в грунт;
(b) стержня анкера, выступающего вертикально из винтовой лопасти анкера и имеющего нижнюю часть, прикрепленную к винтовой лопасти анкера, и верхнюю часть, который также включает:
(i) верхнее отверстие под болт в верхней части и
(ii) нижнее клинообразное острие на конце нижней части;
(c) нижней соединительной муфты, прикрепленной к верхней части стержня анкера;
(d) удлинительного стержня, выступающего вертикально из нижней соединительной муфты и имеющего нижнюю часть, прикрепляемую к нижней соединительной муфте, и верхнюю часть;
(e) держателя хомута, имеющего трубчатый корпус с осевым каналом, через который проходит верхняя часть удлинительного стержня, и также включающего:
(i) втулку, прикрепленную к трубчатому корпусу держателя хомута и образующую канал, параллельный осевому каналу трубчатого корпуса, при этом втулка имеет верхний вырез и пазовый нижний вырез;
(f) верхней соединительной муфты, прикрепленной к верхней части удлинительного стержня; и
(g) удлиненной распорной гильзы, опирающейся на удлинительный стержень между держателем хомута и верхней соединительной муфтой и включающей трубчатый корпус с верхним и нижним вырезами; и
(B) седельный хомут, имеющий правую и левую петли и центральную часть (силовой пояс);
при этом левая петля прикреплена к втулке держателя хомута левого анкерного блока, а правая петля прикреплена к втулке держателя хомута правого анкерного блока; при этом центральная часть седельного хомута приспособлена для охватывания трубопровода сверху;
отличающаяся тем, что:
стержень анкера имеет в поперечном сечении форму квадрата с длиной стороны 1,5 дюйма (3,8 см) плюс-минус 7% либо 1,75 дюймов (4,445 см) плюс-минус 7%;
сталь стержня анкера имеет предел текучести не менее 655 МПа, предел прочности на растяжение не менее 900 МПа и относительное удлинение при разрыве не менее 12%,
удлинительный стержень имеет в поперечном сечении форму квадрата с длиной стороны 1,5 дюйма (3,8 см) плюс-минус 7% либо 1,75 дюймов (4,445 см) плюс-минус 7%;
сталь удлинительного стержня имеет предел текучести не менее 655 МПа, предел прочности на растяжение не менее 900 МПа и относительное удлинение при разрыве не менее 12%,
винтовая лопасть анкера имеет диаметр от 152,4 до 609,6 мм и толщину от 9,525 до 25,4 мм, имеет левовинтовую или правовинтовую резьбу, а ее ведущая кромка заострена под углом 45º, при этом спираль анкера имеет от 1 до 7 завитков;
сталь винтовой лопасти анкера имеет предел текучести не менее 300 МПа, предел прочности на растяжение не менее 550 МПа и относительное удлинение при разрыве не менее 18%,
сталь держателя хомута имеет предел текучести не менее 415 МПа, предел прочности на растяжение не менее 620 МПа, относительное удлинение при разрыве не менее 20% и относительное сужение Y не менее 40%;
сталь верхней соединительной муфты имеет предел текучести не менее 585 МПа, предел прочности на растяжение не менее 725 МПа, относительное удлинение при разрыве не менее 17% и относительное сужение Y не менее 35%;
сталь нижней соединительной муфты имеет предел текучести не менее 585 МПа, предел прочности на растяжение не менее 725 МПа, относительное удлинение при разрыве не менее 17% и относительное сужение Y не менее 35%.
