Патент на изобретение №2341715

(54) УСТРОЙСТВО БАЛЛАСТИРУЮЩЕЕ ПОЛИМЕРНО-КОНТЕЙНЕРНОЕ

(57) Реферат:

Изобретение относится к строительству трубопроводного транспорта и может быть использовано для балластировки трубопроводов в нефтяной и газовой промышленности. Емкости балластирующего устройства соединены верхними и нижними силовыми поясами и снабжены крепежными петлями для введения в них элементов жестких распорных рамок. Для повышения устойчивости конструкции и исключения контакта жестких распорных рамок с изоляцией трубопровода за счет кроя имеется в прилегающем к трубопроводу пространстве запас ткани в виде карманов, образующих путем выпучивания буферные зоны при заполнении устройства грунтом. Для соединения поперечных и продольных стержней распорных рамок на торцах поперечных стержней имеются втулки, оси которых перпендикулярны осям поперечных стержней, продольные стержни вставлены во втулки и могут в них перемещаться, на боковой поверхности у краев продольных стержней выполнены парные фигурные отверстия с язычками, отгибаемыми наружу после сборки рамки и препятствующими смещению поперечных стержней вдоль продольных. Повышает надежность трубопровода. 6 ил.

Область техники

Изобретение относится к строительству и используется при сооружении подземных трубопроводов в обводненной и заболоченной местности. Устройства балластирующие полимерно-контейнерные располагаются на трубопроводе и препятствуют всплытию трубопроводов под действием выталкивающих сил.

Уровень техники

Известны грунтозаполняемые контейнерные балластирующие устройства с распорными рамками, которые можно условно разбить на три группы:

1) которые используют распорные рамки, опирающиеся непосредственно на поверхность трубопровода (изобретения SU 769178, SU 1551930, RU 2062938, RU 2214548, RU 2220351);

2) которые используют распорные рамки, опирающиеся на дно и стенки траншеи (изобретение RU 2244194; полезные модели RU 49164, RU 49165, RU 52148);

3) которые используют рамки, свободно висящие на грузовых поясах и не касающиеся дна и стенок траншеи в свободном состоянии (изобретения RU 2229650, RU 2266457). Недостатками рассмотренных выше конструкций являются:

для первой группы устройств

– наличие непосредственного контакта жестких элементов распорной рамки с поверхностью трубопровода, приводящее к повреждению изоляции и поэтому требующее дополнительной защиты поверхности достаточно дорогими материалами типа скального листа и т.д.;

– недостаточная устойчивость балластирующих устройств на трубопроводе (высоко расположен центр масс устройства), приводящая к сползанию их с трубы при рабочей вибрации магистрали.

Для второй группы устройств

– повышенные требования к форме профиля траншеи, так как любая несимметричность траншеи по оси трубопровода вызывает несимметричное расположение на трубе устройства второй группы и соответственно смещенное распределение масс, что снижает его устойчивость на трубопроводе;

– более низкий фактический балластирующий вес устройства по сравнению с заявленным балластирующим весом, так как часть веса устройства распределяется не на трубопровод, а на дно и откосы траншеи.

Для третьей группы устройств

– хотя непосредственный контакт жестких элементов распорной рамки с поверхностью трубопровода отсутствует, однако он не исключен, как при загрузке балластирующего устройства грунтом, так и в процессе эксплуатации трубопровода сохраняется угроза повреждения изоляции.

По способу соединения распорной рамки жесткости в замкнутый контур известны устройства, у которых продольный и поперечный стержни скрепляются с помощью соединительного элемента, выполненного в виде стержня с ограничителем, пропущенного через образованные в указанных продольном и поперечном стержнях соосные отверстия. В качестве соединительного элемента также предлагается использовать болт с гайкой, проволочную скрутку (RU 38034). Кроме этих существуют еще конструкции, у которых соединение осуществляется с помощью наружных сдвижных муфт и штырей (патент RU 2229650) и другие (см. свидетельства на полезную модель RU 38879, RU 39177). Недостатками рассмотренных выше соединений являются:

соосные отверстия, в которые вставляются крепежные элементы при сборке рамки, обеспечить соосность отверстий в полевых условиях, да еще при неблагоприятной погоде достаточно сложно;

наличие дополнительных крепежных элементов (проволоки, штырей, болтов и т.п.).

Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению по конструкции емкостей является полимерконтейнерное балластирующее устройство Мухаметдинова (RU 2266457 С1, 18.01.2005). Недостатком этого устройства является возможность повреждения изоляции трубопровода нижней частью распорной рамки при подвижках трубопровода в процессе эксплуатации и осадке грунта у краев траншеи.

По конструкции распорной рамки наиболее близким аналогом является устройство, описанное в RU 2229650 С1, 29.08.2003. Недостатком этого решения является использование соосных отверстий и дополнительных фиксирующих элементов, описанных выше.

Задачей, решаемой заявленным изобретением, является улучшение конструкции грунтозаполняемого балластирующего устройства для исключения возможности повреждения изоляции балластируемого трубопровода в процессе его эксплуатации, а также для ускорения и упрощения процесса сборки изделия.

Раскрытие изобретения

Предлагаемое устройство балластирующее полимерно-контейнерное состоит из емкостей, снабженных крепежными петлями и силовыми поясами, и жестких распорных рамок (фиг.1, фиг.2).

Емкости выполнены из мягкого материала, днище и стенки образованы полотнищами основы и боковин, скрепленными между собой (фиг.3). Пара верхних силовых поясов располагается перпендикулярно оси трубопровода, соединена с верхней кромкой боковин и удерживается на трубопроводе в растянутом положении распорными рамками, продетыми в крепежные петли (фиг.1). Нижние силовые пояса соединены с основой и налагаются на трубопровод, охватывая верхнюю полуокружность трубы. К верхней и нижней частям основы, параллельно оси трубопровода прикреплены рукава, в которые продеваются продольные элементы распорной рамки. К боковинам прикреплены боковые поддерживающие петли, в которые вводятся поперечные элементы распорной рамки.

Крой основы и боковин выполнен таким образом, что установленное на трубопровод устройство имеет в пространстве между трубой и нижними продольными элементами распорных рамок некоторый запас ткани в виде карманов. Прямолинейная кромка боковин, прилегающая к трубопроводу, при обхвате трубы по радиусу образует также избыток ткани. При заполнении емкостей балластирующим грунтом часть грунта заполняет карманы в нижней части емкости (фиг.1) и распирает избыток ткани по бокам (фиг.2). Образуются буферные зоны (буферные подушки), исключающие касание жестких распорных рамок поверхности изоляции трубопровода при любых дальнейших его перемещениях и рабочей вибрации магистрали.

Распорная рамка балластирующего устройства трубопровода представляет собой конструкцию прямоугольной формы, состоящую из поперечных трубчатых стержней, расположенных перпендикулярно оси трубопровода, и соединенных с ними продольных трубчатых стержней, расположенных параллельно оси трубопровода (фиг.4).

На торцах поперечных стержней расположены втулки, оси которых должны быть параллельны оси трубопровода. Размер внутреннего отверстия втулки должен позволять беспрепятственно перемещаться продольному стержню вдоль оси при не отогнутых язычках и препятствовать этому, когда язычки отогнуты наружу.

Продольные стержни выполнены с фигурными отверстиями на боковой поверхности, расположенными попарно у краев стержня. Форма каждого фигурного отверстия образует выступ (язычок), который отгибается наружу при сборке рамки и препятствует перемещению продольных стержней относительно поперечных.

Предлагаемое балластирующее устройство имеет перед уже существующими следующие преимущества.

По конструкции емкостей:

– более высокая устойчивость устройства на трубопроводе благодаря большей площади охвата трубы и низкому расположению центра масс относительно оси трубопровода.

– исключается повреждение изоляции трубопровода жесткими элементами конструкции при эксплуатации трубопровода.

По конструкции узлов крепления распорных рамок (фиг.5, фиг.6):

– отсутствие дополнительных мелких крепежных элементов (болтов, гаек, проволоки);

– простота изготовления;

– высокая прочность конструкции, т.к. продольные и поперечные стержни не имеют деформаций, уменьшающих рабочее сечение, втулки соединены с поперечными стержнями сварными швами достаточно большой площади, а фиксирующие перемещение язычки работают на сдвиг, а не на срез;

– простота и быстрота сборки рамки в полевых условиях, т.к. не требуется добиваться соосности отверстий под крепежные стержни;

– для сборки рамки не требуется специальный инструмент.

Краткое описание чертежей

Конструкция иллюстрируется чертежами, на которых представлены:

Фиг.1 Балластирующее устройство на трубопроводе, расположенном в траншее.

1. – Трубопровод.

2. – Емкости балластирующего устройства.

3. – Распорная рамка.

4. – Карманы, образующие нижние буферные зоны.

5. – Боковая буферная зона.

6. – Балластирующий грунт.

7. – Траншея.

10. – Верхние силовые пояса.

11. – Нижние силовые пояса.

16. – Боковые поддерживающие петли.

Фиг.2 Балластирующее устройство на трубопроводе. Вид сбоку.

1. – Трубопровод.

2. – Емкости балластирующего устройства.

3. – Распорная рамка.

4. – Карман, образующий нижнюю буферную зону.

5. – Боковые буферные зоны.

6. – Балластирующий грунт.

11. – Нижние силовые пояса.

12. – Петля верхнего силового пояса.

13. – Петля нижнего силового пояса.

14. – Нижний рукав.

15. – Верхний рукав.

16. – Боковые поддерживающие петли.

Фиг.3 Тканевая часть балластирующего устройства.

4. – Карман.

8. – Основа.

9. – Боковина.

10. – Верхний силовой пояс.

11. – Нижний силовой пояс.

12. – Петля верхнего силового пояса.

13. – Петля нижнего силового пояса.

14. – Нижний рукав.

15. – Верхний рукав.

16. – Боковые поддерживающие петли.

Фиг.4 Распорная рамка балластирующего устройства.

17. – Поперечный стержень.

18. – Продольный стержень.

19. – Узел крепления.

20. – Втулка.

21. – Фигурное отверстие.

22. – Язычок.

Фиг.5 Узел крепления распорной рамки.

17. – Поперечный стержень.

18. – Продольный стержень.

20. – Втулка.

21. – Фигурное отверстие.

22. – Язычок.

Фиг.6 Разрез узла крепления распорной рамки.

17. – Поперечный стержень.

18. – Продольный стержень.

20. – Втулка.

21. – Фигурное отверстие.

22. – Язычки в отогнутом положении

23. – Язычок в неотогнутом положении.

Осуществление изобретения

Для сборки устройства поперечные стержни распорной рамки (п.17, фиг.4) вставляются в боковые поддерживающие петли (п.16, фиг.3) расправленной тканевой части балластирующего устройства, затем верхние продольные стержни (п.18, фиг.4) вводятся в крепежные петли верхних силовых поясов (п.12, фиг.3) и верхний рукав устройства (п.15, фиг.3), а нижние продольные стержни вводятся в крепежные петли нижних силовых поясов (п.13, фиг.3) и нижний рукав балластирующего устройства (п.14, фиг.3). Затем продольные стержни вводятся во втулки (п.20, фиг.4), расположенные на торцах поперечных стержней. Продольный стержень располагается во втулке таким образом, чтобы втулка находилась между язычком, расположенным ближе к середине стержня, и язычком, расположенным у края стержня (фиг.5). Язычок (п.22, фиг.6), расположенный ближе к середине стержня, отгибается наружу с помощью подручного инструмента (отвертки, ломика, зубила, топора и т.п.). Продольный стержень смещается до упора отогнутым язычком во втулку, и отгибается язычок, расположенный у края трубы. При необходимости, для удобства отгибания язычков, трубу поперечины можно свободно проворачивать вокруг продольной оси. Аналогичным образом отгибаются остальные язычки рамки. Собранная таким образом конструкция устанавливается на трубопровод, расположенный в траншее, и заполняется балластирующим грунтом. Устройство находится в рабочем состоянии (фиг.1).

Формула изобретения

Устройство балластирующее полимерно-контейнерное, состоящее из емкостей с крепежными петлями для введения в них элементов жестких распорных рамок, верхнего и нижнего силовых поясов, в котором для повышения устойчивости конструкции и исключения контакта жестких распорных рамок с изоляцией трубопровода за счет кроя имеется в прилегающем к трубопроводу пространстве запас ткани в виде карманов, образующих путем выпучивания буферные зоны при заполнении устройства грунтом, распорные рамки содержат располагаемые перпендикулярно оси трубопровода поперечные стержни и соединенные с ними с образованием замкнутого контура распорной рамки продольные трубчатые стержни, при этом для соединения поперечных и продольных стержней на торцах поперечных стержней имеются втулки, оси которых перпендикулярны осям поперечных стержней, а продольные стержни вставлены во втулки и могут в них перемещаться, на боковой поверхности у краев продольных стержней выполнены парные фигурные отверстия с язычками, отгибаемыми наружу после сборки рамки и препятствующими смещению поперечных стержней вдоль продольных.

РИСУНКИ