ДЫМОВАЯ ТРУБА И СПОСОБ ЕЕ МОНТАЖА Российский патент 1998 года по МПК E04H12/28 

Изобретение относится к строительству и ремонту промышленных объектов, эксплуатация которых связана с удалением (транспортировкой) дымовых газов, например тепловых электростанций, в частности к конструкции сборных дымовых труб и к технологии их монтажа и демонтажа.

Известны дымовые трубы со стальным газоотводящим стволом. Обычно для высоких труб такой ствол выполняется составным. Отдельные секции царги устанавливаются последовательно, начиная с нижней, и соединяются друг с другом, посредством фланцевых соединений. Подъем и установку царг осуществляют с помощью специальных грузоподъемных механизмов, например лебедок, кранов, грузовых блоков с направляющими тросами и т.д. [1]
Монтаж такой трубы очень трудоемок и длителен, требует высокой квалификации и сопряжен с необходимостью работы на большой высоте (до 200-300 м). Для осуществления монтажа необходимы сложные грузоподъемные механизмы.

Известна конструкция дымовой трубы, содержащей наружную оболочку (наружную трубу) и установленную внутри нее внутреннюю трубу, состоящую из отдельных секций (обечаек, царг), соединенных последовательно посредством крепежных приспособлений [2]
Монтаж такой трубы осуществляется следующим образом.

В боковой стенке наружной трубы вблизи ее вершины выполняют окно, около которого на внешней боковой поверхности закрепляют подъемный механизм с тросом, который может проходить в зазоре между наружной и внутренней трубой. Вблизи нижнего конца наружной трубы вырезают участок, почти равный по длине секции. Через вырезанный участок внутрь наружной трубы вводят ту секцию внутренней трубы, которая должна занимать самое верхнее положение. С помощью троса подъемного механизма верхнюю секцию поднимают на высоту, соответствующую длине каждой секции. В образовавшийся зазор другим механизмом вводят секцию, которая должна быть второй сверху. После точного соосного установления секций посредством специального приспособления производят фиксирование нижнего конца верхней секции относительно верхнего конца нижележащей секции. Далее операции подъема соединенных секций, установки под ними следующей нижележащей секции и фиксации повторяют пока внутри наружной трубы не окажется вся собранная труба. Затем удаляют подъемный механизм и закрывают окно, а также вырезанный участок у нижнего конца наружной трубы.

Указанный выше способ монтажа дымовой трубы [2] выбран в качестве прототипа предлагаемого способа монтажа.

К недостаткам способа прототипа можно отнести его сложность. Требуется применение по крайней мере двух грузоподъемных механизмов для подъема секций и для установки секций в зоне сборки, причем первый должен быть достаточно мощным. Требуется большая точность установки. Процесс сборки очень длителен.

В качестве прототипа предлагаемой дымовой трубы выбрана конструкция телескопического опорного устройства (заявка Японии N 3-110270, кл. E 04 H 12/18, 1991).

Данное устройство содержит отдельные цилиндрические секции, выполненные с возможностью плотного вхождения секций меньшего диаметра в смежные нижележащие секции диаметра, причем диаметр нижнего конца меньших секций больше внутреннего диаметра верхнего конца больших секций.

Это устройство сходно с предлагаемым по наибольшему числу признаков, но его назначение совсем другое.

Фиксация секций обеспечивается только за счет плотного вхождения концов вышележащих секций в нижележащие. Использование такой конструкции в качестве внутреннего ствола в дымовой трубе невозможно.

Задачей предлагаемых объектов является простота конструкции, быстрота, удобство и надежность сборки и разборки соединений, возможность легкой замены изношенных элементов.

Для решения указанной задачи в дымовой трубе, содержащей наружный каркас и внутренний металлический газоотводящий ствол, состоящий из связанных друг с другом секций, выполненных с возможностью вхождения каждой верхней секции в смежную нижележащую, а наружный диаметр нижнего конца каждой секции больше внутреннего диаметра верхнего конца нижележащей секции, согласно изобретению все секции выполнены с возможностью свободного вхождения и размещения друг в друге, нижний конец каждой секции выполнен расширенным в виде заплечиков, а верхний конец суженным, причем весь ствол является подвешенным относительно верхнего конца наружного каркаса.

В качестве металла секций внутреннего газоотводящего ствола может быть использован титановый сплав.

Для подвешивания внутреннего ствола относительно наружного каркаса может быть использован аэростат.

В способе монтажа внутреннего металлического газоотводящего ствола дымовой трубы путем ступенчатого подъема верхней секции тяговым органом грузоподъемного механизма, опирающимся на верхнюю часть наружного каркаса, при высоте подъема за каждый шаг, соответствующей длине секции, и фиксирования нижнего конца каждой секции относительно верхнего конца нижележащей секции, согласно изобретению секции предварительно размещают друг в друге по принципу "матрешки" и устанавливают все вместе в заданном месте, фиксирование осуществляют путем подвешивания суженного верхнего конца нижележащей секции на заплечиках нижнего конца вышележащей секции.

Возможно дополнительное крепление (фиксирование) нижнего конца секции относительно верхнего конца нижележащей секции хомутами.

В качестве грузоподъемного механизма для подъема секций может быть использован аэростат.

Выполнение отдельных секций (царг) с возможностью свободного размещения друг в друга по типу "матрешки", когда самая верхняя секция находится внутри всех остальных, а также снабжение каждой секции расширенным (раскатанным) нижним концом в виде заплечика и зауженным (обкатанным) верхним концом, когда диаметр нижнего конца верхней секции больше диаметра верхнего конца нижней секции, позволяет собрать все элементы (царги) трубы, надевая на самую маленькую верхнюю секцию последовательно все нижеследующие секции до самой нижней, либо на месте возведения трубы, либо в отдельном удобном для этого месте с последующей транспортировкой в зону монтажа. В дальнейшем, соединив трос грузоподъемного устройства с внутренней (верхней) царгой, можно легко осуществить монтаж всего ствола, останавливая подъем лишь для затяжки хомутов (при необходимости).

Подъем секций и подвешивание всего внутреннего собранного ствола дымовой трубы посредством аэростата значительно облегает и упрощает монтаж, демонтаж и эксплуатацию.

Выполнение секций внутреннего ствола из титанового сплава позволяет значительно по сравнению с остальными облегчить конструкцию и упростить монтаж.

В результате проведенных патентных исследований не удалось выявить технических решений задачи монтажа трубы аналогичным образом, как не удалось найти сходных конструктивных решений, что позволяет предположить, что предлагаемые устройство и способ его монтажа обладают "новизной". Кроме того, предлагаемые устройства и способ не следуют прямым (явным) образом из выявленных технических решений, следовательно, характеризуются "изобретательским уровнем".

Предлагаемые объекты могут быть широко использованы в практике строительства и реконструкции (ремонта) дымовых труб, следовательно они являются "промышленно применимыми".

На фиг. 1 представлена схема дымовой трубы; на фиг. 2 схема соединения секций; на фиг. 3 схема подвески ствола трубы на аэростате.

Предлагаемая дымовая труба содержит наружную оболочку 1. Указанная оболочка 1 может быть выполнена в виде металлической конструкции или в виде кирпичной или железобетонной трубы. Внутри оболочки 1 размещен металлический, в частности титановый, газоотводящий ствол 2, собранный из отдельных, равных по высоте секций 3. Каждая секция 3 выполнена в виде цилиндрической или конической обечайки. Диаметр обечаек постепенно уменьшается от нижней секции к верхней. Верхний конец каждой секции 3 выполнен суженным, охватывающим расширенный в виде заплечиков нижний конец вышележащей секции. Все секции 3, образующие газоотводящий ствол 2, подвешены на балочной системе 4 относительно верхнего конца наружного каркаса 1. Место соединения смежных секций 3 может быть дополнительно охвачено хомутом 5. Балочная система 4 может быть с помощью специального приспособления (не показано) закреплена на наружной оболочке 1. Другим, предпочтительным вариантом выполнения является подвеска титанового ствола 2 на аэростате 6, зафиксированного относительно поверхности земли посредством расчалок 8.

Монтаж дымовой трубы в процессе строительства или реконструкции осуществляется следующим образом. В нижней части наружной оболочки 1, например в кирпичной кладке наружной трубы, выполняют проем 7, по высоте соответствующий длине секции 3. Ширина проема 7 должна быть несколько больше диаметра нижней секции 3. Все необходимые секции 3 конкретной монтируемой трубы собираются на отдельной площадке, например, в месте их изготовления, при этом на самую маленькую секцию 3, которая в готовом стволе должна быть самой верхней, последовательно сверху одевают все нижележащие секции. В готовой "матрешке" верхняя секция находится внутри, а снаружи самая нижняя секция. В таком виде "матрешка" на специальном поддоне транспортируется в зону монтажа, где через проем 7 в нижней части наружной оболочки 1 устанавливается в ее центре. В качестве проема 7 могут быть использованы проемы газозаходов.

Грузоподъемный механизм 4, в качестве которого может быть использован аэростат 6, соединяется со специальным приспособлением на верхней секции, находящейся внутри " матрешки". Затем верхняя секция 3 поднимается на один шаг, соответствующей длине секции. При этом нижняя часть верхней секции входит в суженную часть следующей секции. Последняя зависает на заплечиках верхней секции. Зона соединения зажимается хомутом 5. Затем собранный блок из двух секций поднимают еще на один шаг и процедуру стягивания хомутом 5 повторяют. Операции подъема и стягивания повторяют до полного подъема и установки газоотводящего ствола дымовой трубы.

При необходимости демонтажа такой трубы постепенно ослабляют трос 4 и даже при наличии хомутов 5 секции 3 складываются в "матрешку", которая удаляется через проем 7.

В удобном месте изношенные или деформированные секции заменяются и внутренний ствол снова готов к эксплуатации.

Таким образом, предлагаемые объекты выгодно отличаются от известных следующим:
выполнение секций (царг) внутреннего газоотводящего ствола из титанового сплава обеспечивает легкость всей конструкции, очень длительный срок эксплуатации, т. к. этот материал весьма устойчив к агрессивному воздействию дымовых газов и к высокой температуре;
выполнение ствола из секций, которые в исходном состоянии складываются в виде "матрешки", а в рабочем состоянии подвешены относительно вышележащих секций и относительно верхней части наружной оболочки обеспечивает чрезвычайное упрощение монтажа и демонтажа ствола, не требуется сложная и мощная грузоподъемная техника, высокая квалификация монтажников, исключается или значительно снижается объем работы на большой высоте;
применение аэростатов исключает потребность в сложных грузоподъемных механизмах, нет необходимости в трудоемких и опасных операциях по их закреплению на большой высоте.

Такие дымовые трубы могут широко использоваться во вновь сооружаемых объектах, работа которых связана с удалением дымовых газов. Их можно использовать при реконструкции и восстановлении существующих дымовых труб. Но наиболее эффективно их использование в качестве дымовых труб пиковых котельных, сооружаемых специально для запуска тепловых электростанций и затем демонтируемых.

Использование: строительство и ремонт промышленных объектов, эксплуатация которых связана с удалением (транспортировкой) дымовых газов, например тепловых электростанций, в частности составные дымовые трубы и технологии их монтажа и ремонта. Задача: создание достаточно простой конструкции, обеспечение быстроты, удобства и надежности сборки и разборки соединений, возможности легкой замены изношенных элементов. Сущность: дымовая труба содержит наружную оболочку (каркас) 1 и размещенный внутри нее титановый газоотводящий ствол 2, собранный из отдельных секций 3. Каждая секция 3 выполнена с возможностью свободного вхождения и размещения в нижележащей секции. Нижний конец каждой секции выполнен расширенным в виде заплечиков, а верхний конец - суженным. Весь ствол 2 подвешен относительно верхнего конца оболочки 1. Все необходимые секции для монтируемого газоотводящего ствола трубы собираются в виде "матрешки", самая верхняя секция с наименьшим диаметром внутри, а самая нижняя - снаружи. Верхняя часть внутренней секции 3 крепится к грузоподъемному механизму 4, опирающемуся на верхнюю часть наружной оболочки 1 и ступенчато поднимается на шаг, равный высоте секции. При этом нижняя часть с заплечиками поднимаемой секции входит в суженную верхнюю часть следующей секции и нижняя секция повисает на смежной верхней. Собранный блок из двух секций поднимают еще на шаг и т.д. до полного подъема ствола. В качестве грузоподъемного механизма может быть использован аэростат 6. При демонтаже ослабляют трос, поддерживающий ствол, и секции 3 складываются друг в друга, как "матрешка". 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Дымовая труба, содержащая наружную оболочку и внутренний металлический газоотводящий ствол, состоящий из связанных друг с другом секций, выполненных с возможностью вхождения каждой верхней секции в смежную нижележащую, при этом наружный диаметр нижнего конца каждой секции больше внутреннего диаметра верхнего конца нижележащей секции, отличающаяся тем, что все секции выполнены с возможностью свободного вхождения и размещения друг в друге, нижний конец каждой секции выполнен расширенным в виде заплечиков, а верхний конец суженным, причем весь ствол является подвешенным относительно верхнего конца наружной оболочки. 2. Труба по п.1, отличающаяся тем, что в качестве металла секций внутреннего газоотводящего ствола используют титановый сплав. 3. Труба по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что для подвешивания внутреннего ствола относительно наружной оболочки используют аэростат. 4. Способ монтажа внутреннего газоотводящего металлического ствола дымовой трубы путем ступенчатого подъема верхней секции тяговым органом грузоподъемного механизма, опирающимся на верхнюю часть наружной оболочки, при высоте подъема за каждый шаг соответствующей длине секции и фиксирования нижнего конца каждой секции относительно верхнего конца нижележащей секции, отличающийся тем, что секции предварительно размещают друг в друге по принципу "матрешки" и устанавливают в месте возведения, фиксирование осуществляют путем подвешивания суженного верхнего конца нижележащей секции на заплечиках нижнего конца вышележащей секции. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что предусмотрено дополнительное фиксирование нижнего конца каждой секции относительно верхнего конца нижележащей секции хомутами. 6. Способ по п.4, отличающийся тем, что в качестве грузоподъемного механизма для подъема и подвешивания секций используют аэростат.