Стабилизатор механических напряжений

Полезная модель относится к строительству трубопроводов и может быть использована при монтаже тройников и врезок (далее узел врезки).

Задача, решаемая полезной моделью, заключается в стабилизации механических напряжений и изгибающих моментов, возникающих на месте контакта основного трубопровода и трубопровода-отвода за счет температурного перепада и изменения давления.

Указанная задача решается тем, что в стабилизаторе механических напряжений, включающем два соединяемых между собой железобетонных блока, обращенная к трубе внутренняя поверхность которых имеет форму цилиндрической поверхности, согласно представленной полезной модели, блоки выполнены в виде тройника с отверстиями для основного трубопровода и его отвода, при этом обращенная к трубе внутренняя поверхность блоков имеет диаметр, превышающий диаметр трубопроводов, по крайней мере, на толщину защитного материала.

Полезная модель относится к трубопроводному транспорту, стабилизатор предназначен для стабилизации изгибающих моментов и механических напряжений, возникающих в местах соединения трубопровода-отвода с основной ниткой трубопровода, и может быть использован при сооружении трубопроводов.

В практике трубопроводного строительства при прокладке подземных трубопроводов используются различные методы и конструктивные решения по устройству отводов или перемычек. Широко применяется способ по врезке отводов или перемычек, включающий основной трубопровод, тройник, трубопровод-отвод, которые укладываются на дно траншеи и после сварки стыков производится их обратная засыпка грунтом. Однако при этом происходит защемление основного трубопровода и отвода грунтом. В месте соединения основного трубопровода и отвода при температурных деформациях и подвижках трубопроводов могут возникнуть значительные сжимающие и растягивающие напряжения совместно с изгибающими напряжениями. Это значительно снижает эксплуатационную надежность данного участка по отношению к надежности других участков трубопровода, а его сложная конструкция дополнительно способствуют этому процессу, т.е. возникает потенциально опасный участок.

Прототипом полезной модели является кольцевая бетонная конструкция (Патент РФ 90521, кл. F16L 1/024 оп. 10.01.2010), содержащая две соединяемые между собой секции по форме полуколец в их поперечном сечении, обращенная к трубе внутренняя поверхность которых имеет форму цилиндрической поверхности.

Недостатком прототипа является отсутствие свойства гашения продольных перемещений трубопровода.

Задача, решаемая полезной моделью, заключается в стабилизации механических напряжений, возникающих на месте контакта основного трубопровода и трубопровода-отвода за счет температурного перепада и изменения давления.

Поставленная задача решается тем, что в стабилизаторе механических напряжений, включающем два соединяемых между собой железобетонных блока, обращенная к трубе внутренняя поверхность которых имеет форму цилиндрической поверхности, согласно представленной полезной модели, блоки выполнены в виде тройника с отверстиями для основного трубопровода и его отвода, при этом обращенная к трубе внутренняя поверхность блоков имеет диаметр, превышающий диаметр трубопроводов, по крайней мере, на толщину защитного материала. Соединение верхнего и нижнего блоков осуществляется с помощью приварки к их торцам металлических пластинок, которые при необходимости могут быть демонтированы металлорежущим устройством. Для защиты изоляции трубопроводов от механических повреждений в результате взаимодействия с железобетонной конструкцией, по всей поверхности контакта предусмотрена эластичная прокладка из полимерного материала.

Другой вариант исполнения стабилизатора на узле врезки - заливка цементного раствора внутрь предварительно подготовленной опалубки с металлической решеткой.

На фиг.1 представлен общий вид стабилизатора, на фиг.2 представлена одна из конструктивных частей стабилизатора - нижний железобетонный блок.

Стабилизатор для трубопровода состоит из верхнего 1 и нижнего железобетонного блока 2, прокладочного материала 3 и металлических пластинок 4. В стабилизаторе выполнены отверстия для входа и выхода основного трубопровода 5 и его отвода 6.

Принцип работы стабилизатора для трубопровода заключается в следующем. Продольные силы, возникающие от действия перепада температур и внутреннего давления, вызывают продольное перемещение основного трубопровода 5, что может привести к разрушению трубопровода-отвода 6. Также продольные силы, возникающие в трубопроводе-отводе 6, могут вызвать смятие или разрушение основного трубопровода 5. В результате жесткого защемления участка сопряжения двух трубопроводов исключается возможность их свободного перемещения относительно друг друга, что стабилизирует механические напряжения, возникающие на этом узле. В отличие от защемления трубопроводов грунтом засыпки, фиксация узла врезки стабилизатором исключает возможность взаимных подвижек трубопроводов, но не исключает возможности перемещения всего узла как единой конструкции. Кроме того сами значения продольно-поперечных перемещений обоих трубопроводов частично гасятся за счет значительного веса и площади поверхности взаимодействия железобетонной конструкции с грунтом.

Съемная конструкция стабилизатора при необходимости позволяет осуществить свободный доступ к поверхности тройника.

Величины А, В L и Н на фиг.1 находятся в пределах А=Н=0,73 метров, В=1,46 метров, L=36 метров и определяются в зависимости от геометрических и прочностных характеристик трубопроводов, конкретных условий прокладки и, как следствие, возможной расчетной величины деформации уложенных и засыпанных трубопроводов. Кроме того величины А, В, L и Н должны удовлетворять условиям, при которых механические напряжения и изгибающие моменты, возникающие на месте выхода трубопроводов из железобетонной конструкции, не превышают допустимых значений.

Предлагаемая конструкция стабилизатора позволяет повысить эксплуатационную надежность данного участка трубопровода при упрощении изготовления и уменьшении трудоемкости монтажа стабилизатора для трубопровода.

1. Стабилизатор механических напряжений, включающий два соединяемых между собой железобетонных блока, обращенная к трубе внутренняя поверхность которых имеет форму цилиндрической поверхности, отличающийся тем, что блоки выполнены в виде тройника с отверстиями для основного трубопровода и его отвода, при этом обращенная к трубе внутренняя поверхность блоков имеет диаметр, превышающий диаметр трубопроводов, по крайней мере, на толщину защитного материала.

2. Стабилизатор механических напряжений по п.1, отличающийся тем, что между железобетонными блоками и стенкой трубопроводов предусмотрена эластичная прокладка.