ТРУБОПРОВОД С ОТРАЖАТЕЛЬНОЙ ШАЙБОЙ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ВСТРОЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2002 года по МПК F17D5/04 

Изобретение относится к трубопроводу со стенкой трубы, которая имеет возможное место течи, и с отражательной шайбой, расположенной с перекрытием места течи, для защиты встроенного оборудования от выступающей из места течи струи среды.

В промышленной установке, например, также на электростанции имеются линии (трубопроводы), через которые течет находящаяся под высоким давлением среда. Если предположить, что в таком трубопроводе могла бы возникнуть течь, то там среда выступала бы с очень большой скоростью. В случае, если выступающая струя среды попадала бы на другие трубы или элементы конструкции, нельзя было бы исключить повреждение этих труб или элементов конструкции.

Из заявки на патент ФРГ DE 32 13 821 A1 известен трубопровод для транспортировки сред, представляющих опасность для окружающей среды, который содержит внутреннюю металлическую трубу и внешнюю трубу-оболочку. Внешняя труба-оболочка служит для контроля металлической трубы. От трубы-оболочки ответвляется ведущая к сигнализатору давления контрольная линия.

Из патента ФРГ DE 32 45 548 С2 известно защитное устройство для трубопровода под давлением, в котором трубопровод окружен в области защищаемого объекта оболочкой в виде трубы, причем оболочка в виде трубы удерживается на трубопроводе установочными винтами, служащими одновременно в качестве дистанционирующих проставок.

За счет оболочки в виде трубы появляющиеся при разрыве трубопровода силы струи, а также возможно появляющееся боковое вышибание трубопровода уменьшаются или исключаются.

Недостатком в известном защитном устройстве является то, что может появляться вышибание части разорванного трубопровода в аксиальном направлении вдоль трубопровода, если трубопровод не является так или иначе закрепленным. Это "аксиальное вышибание" может или непосредственно приводить к повреждению встроенного оборудования и/или иметь следствием ведущее к повреждению боковое вышибание в случае, если часть трубопровода выбивается из оболочки в виде трубы.

В основе изобретения поэтому лежит задача указать линию или трубопровод, в котором после разрыва трубопровода исключалось, чтобы встроенное оборудование (трубопроводы, элементы конструкции) в окружающем трубопровод пространстве повреждались вследствие аксиального вышибания части трубопровода, в случае которого встроенное оборудование таким образом является защищенным.

Задача решается относительно первой формы выполнения согласно изобретению за счет закрепленных на стенке трубы позиционирующих элементов трубопровода, разнесенных в направлении трубопровода через возможное место течи, и за счет закрепленного на отражательной шайбе фиксирующего устройства, которое взаимодействует за счет геометрического замыкания с позиционирующими элементами трубопровода таким образом, что исключается увеличение расстояния между позиционирующими элементами трубопровода, отклоняющееся от нормального режима.

Под "отклоняющимся от нормального режима увеличением" понимается значительное увеличение, то есть увеличение, отклоняющееся от сущности находящегося в нормальном режиме трубопровода. В случае трубопровода согласно первой формы выполнения изобретения, с одной стороны, незначительные изменения расстояния, например, вследствие изменения температуры или за счет упругого уплотнительного элемента являются возможными, с другой стороны, необычные изменения расстояния исключены.

Выступающая струя среды попадает на отражательную шайбу, за счет чего она не только отклоняется, но также рассеивается и тормозится. Кинетическая энергия среды после отражения ва отражательной шайбе больше не является достаточной, чтобы вызвать повреждение встроенного оборудования.

В случае, в котором предполагаемая течь расширяется в разрыв трубопровода, выламывание или выбивание одной из двух частей прерванного трубопровода в основном исключается, так как разделенные теперь части трубопровода удерживаются позиционирующими элементами трубопровода относительно друг друга в стабильном по месту положении. Предотвращаются предпочтительным образом, в частности, как расхождения частей трубопровода друг от друга в аксиальном направлении, так также и боковое расхождение частей трубопровода, которое привело бы к аксиальному сдвигу. За счет этого достигается в целом улучшенная защита встроенного оборудования по сравнению с известными защитными устройствами.

Другое преимущество названного трубопровода согласно изобретению, в котором фиксирующее устройство "взаимодействует за счет геометрического замыкания с позиционирующими элементами трубопровода", заключается также в том, что соединение позиционирующих элементов трубопровода не обязательно должно производиться с силовым замыканием путем сварки, пайки, склеивания или т. п. , а может быть произведено простым образом, например, за счет внешней формы фиксирующего устройства, которое прилегает с геометрическим замыканием к позиционирующим элементам трубопровода.

Согласно второй форме выполнения изобретение решает задачу относительно названного в ограничительной части трубопровода за счет закрепленных на стенке трубы позиционирующих элементов трубопровода, разнесенных в направлении трубопровода через возможное место течи, и за счет фиксирующего устройства, которое закреплено на отражательной шайбе таким образом, что выходящее за пределы задаваемого значения увеличение расстояния между позиционирующими элементами трубопровода исключено за счет геометрического замыкания с фиксирующим устройством.

Вторая форма выполнения изобретения имеет те же самые преимущества, что и первая форма выполнения. Вторая форма выполнения является также многосторонне применимой и простой в изготовлении, так как соединение с силовым замыканием позиционирующих элементов трубопровода через отражательную шайбу не является обязательно необходимым. Более того, достаточным является, например, что только в случае разрыва трубопровода, связанного с расхождением отделенных друг от друга частей трубопровода, действующей является реакция связи между позиционирующими элементами трубопровода. Эта реакция связи может создаваться, в частности, за счет внешней формы фиксирующего устройства, которое тогда взаимодействует или, соответственно, прилегает с силовым замыканием к позиционирующим элементам трубопровода.

Понятие "отражательная шайба" в обеих формах выполнения описывает в общем элемент, который является пригодным отражать, отклонять, рассеивать или тормозить струю среды и тем самым употребляется здесь в качестве представителя плоскостного отражательного элемента любой формы, отражательная шайба может иметь, например, плоскую поверхность или искривленную, в частности, цилиндрическую поверхность.

Образованное из отражательной шайбы, позиционирующих элементов трубопровода и фиксирующего устройства защитное устройство в обеих формах выполнения изобретения не является, как правило, непроницаемым для газа или жидкости. Не должно предотвращаться, чтобы встроенное оборудование смачивалось выступающей из течи средой. Напротив, защитное устройство действует таким образом, что выступающая среда не непосредственно и тем самым если вообще попадает на встроенное оборудование, только с малой скоростью, причем эта малая скорость не может повлечь за собой никакого повреждения.

Позиционирующие элементы трубопровода в каждой из двух форм выполнения могут быть размещены на стенке трубопровода, например, в виде кулачка. При этом может идти речь, например, о выступе на трубопроводе, который получен, в частности, за счет формования внешней стенки трубопровода. С этим вариантом достигается существенное для надежности преимущество, что позиционирующие элементы трубопровода размещены на трубопроводе особенно прочно.

Например, позиционирующие элементы трубопровода в одной из двух форм выполнения могут быть размещены на стенке трубы разъемно, что выгодно сказывается на многообразии возможных применений. В частности, таким образом возможно простое дооснащение уже существующих трубопроводов или систем трубопроводов. Подобные позиционирующие элементы трубопровода могут реализоваться, например, в виде стяжного кольца или манжеты.

Другое выгодное выполнение трубопровода в одной из двух форм выполнения предусматривает крепежное устройство для соединения со стационарной структурой. В случае разрыва трубопровода отсюда получается особенно существенное для надежности преимущество, что все защитное устройство вследствие воздействующих сил веса и/или сил отдачи не выламывается из предусмотренного положения и тем самым расхождение частей разрушающегося трубопровода является исключенным еще надежней и эффективней.

С трубопроводами согласно изобретению достигается, в частности, преимущество, что выступающая с высокой скоростью из возможной течи среда не может попадать на встроенное оборудование, которое могло бы быть повреждено сильной струей среды, или может попадать на него только со значительно меньшей скоростью.

Два примера выполнения трубопровода согласно изобретению поясняются более подробно с помощью двух схематизированных чертежей. При этом соответственно в продольном сечении показывают:
фиг. 1 - трубопровод, в котором позиционирующие элементы трубопровода 6 соединены друг с другом с силовым замыканием через отражательную шайбу 4, и
фиг. 2 - трубопровод, в котором в случае (не представленного) разрыва трубопровода расхождение друг от друга позиционирующих элементов трубопровода 6 предотвращается за счет особого расположения фиксирующего устройства 5, несущего отражательную шайбу 4.

Фиг. 1 и 2 показывают каждая трубопровод 1, в котором образовалась течь, например, в области сварного шва. Из этого места течи 2 среда М, которая направляется в трубопроводе 1 под очень высоким давлением, может выступать с высокой скоростью в направлении стрелки 3. Для того чтобы этой струей среды не было затронуто никакое встроенное оборудование вблизи трубопровода 1, вблизи возможного места течи 2 расположена цилиндрическая отражательная шайба 4, которая через фиксирующее устройство 5 соединена с трубопроводом 1. Как правило, отражательная шайба 4 и фиксирующее устройство 5 образуют камеру, которая окружает возможное место течи 2. За счет отражения струи среды на стенке камеры или на отражательной шайбе 4 она теряет кинетическую энергию и тогда не может больше вызывать никаких повреждений. Камера может иметь отверстия, которые расположены так, что проходящая через них струя не может попадать на подлежащее защите встроенное оборудование. Камера также может обходиться без торцевых стенок.

На трубопроводе 1 на обоих фигурах соответственно закреплены, окружая трубопровод 1, два кольцевых позиционирующих элемента трубопровода 6. Оба позиционирующих элемента трубопровода 6 относительно направления шайбы 10 находятся на различных сторонах от места течи 2.

В примере выполнения фиг. 1 позиционирующие элементы трубопровода 6 посредством намеченных первых сварных соединений 6А с трубопроводом 1 и посредством намеченных вторых сварных соединений 7 с фиксирующим устройством 5 и через них, а также через отражательную шайбу 4 прочно и в значительной степени жестко соединены друг с другом. Фиксирующее устройство 5 содержит для прохождения трубопровода 1 два отверстия 5А.

В случае, если место течи 2 расширяется до не представленного разламывания трубопровода 1, тогда боковое и/или осевое выгибание частей трубопровода 1 предотвращается, так как части и дальше удерживаются позиционирующими элементами трубопровода 6 в их положении. За счет этого по меньшей мере уменьшается максимально возможный при разрыве трубопровода вред. А именно, во-первых, за счет того что отделенные части трубопровода 1 остаются направленными аксиально, при известных условиях еще сохраняется остаточный поток среды М от одной части трубопровода в другую. Кроме того, также избегается или по крайней мере уменьшается повреждение окружающего встроенного оборудования отброшенными или падающими частями трубопровода 1.

Для дальнейшего повышения надежности для случая разрыва трубопровода 1 защитное устройство, образованное отражательной шайбой 4, позиционирующими элементами трубопровода 6 и фиксирующим устройством 5, соединено через крепежное устройство 8 со стабильной стационарной структурой 9 в окрестности трубопровода 1.

В примере выполнения фиг.2 позиционирующие элементы трубопровода 6 не связаны друг с другом жестко через отражательную шайбу 4. Напротив, в случае разрыва трубопровода расхождение, в частности аксиальное, разломанных частей трубопровода 1 прекращается за счет того, что вследствие расположения и формы фиксирующего устройства 5 предотвращено выходящее за задаваемое граничное значение увеличение расстояния между позиционирующими элементами трубопровода 6. А именно, конкретно диаметр отверстий 5А выбран таким образом, что закрепленные на трубопроводе 1 позиционирующие элементы трубопровода 6 не могут проходить через отверстия 5А. На названное граничное значение может оказываться влияние за счет выбора расстояния d позиционирующих элементов трубопровода 6 от фиксирующего устройства 5.

Изобретение относится к устройству для защиты встроенного оборудования от выступающей из места течи в трубопроводе струи среды. Согласно первой форме выполнения предусмотрено, что отражательная шайба расположена с перекрытием возможного места течи и предусмотрены по меньшей мере два разнесенных через возможное место течи позиционирующих элемента трубопровода, которые находятся в соединении друг с другом с силовым замыканием через отражательную шайбу. Второе выполнение предусматривает, что на трубопроводе по обе стороны относительно возможного места течи предусмотрены позиционирующие элементы трубопровода, и что отражательная шайба расположена с перекрытием предположительно возможного места течи. Отражательная шайба соединена с трубопроводом через фиксирующее устройство таким образом, что отклоняющееся или, соответственно, выходящее за пределы задаваемого значения увеличение расстояния между позиционирующими элементами трубопровода исключено. Техническим результатом изобретения является защита встроенного оборудования при разрыве трубы. 2 с. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Трубопровод с отражательной шайбой для защиты встроенного оборудования от струи среды, выступающей из возможного места течи и расположенной с перекрытием возможного места течи из стенки трубы, которая имеет возможность течи, отличающийся тем, что предусмотрены разнесенные в направлении трубопровода через возможное место течи, закрепленные на стенке трубы позиционирующие элементы трубопровода, а также закрепленное на отражательной шайбе фиксирующее устройство, которое взаимодействует за счет геометрического замыкания с позиционирующими элементами трубопровода таким образом, что увеличение расстояния между позиционирующими элементами трубопровода, отклоняющееся от нормального режима, исключено. 2. Трубопровод по п. 1, отличающийся тем, что установленные на стенке трубы позиционирующие элементы трубопровода выполнены в форме кулачка. 3. Трубопровод по п. 1, отличающийся тем, что позиционирующие элементы трубопровода установлены на стенке трубы с возможностью разъема. 4. Трубопровод по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что предусмотрено крепежное устройство для соединения со стационарной структурой. 5. Трубопровод с отражательной шайбой для защиты встроенного оборудования от струи среды, выступающей из места возможной течи и расположенной с перекрытием возможного места течи из стенки трубы, которая имеет возможность течи, отличающийся тем, что предусмотрены закрепленные на стенке трубы позиционирующие элементы трубопровода, разнесенные в направлении трубопровода через возможное место течи, а также фиксирующее устройство, которое закреплено на отражательной шайбе таким образом, что выходящее за пределы задаваемого значения увеличение расстояния между позиционирующими элементами трубопровода исключено за счет геометрического замыкания с фиксирующим устройством. 6. Трубопровод по п. 5, отличающийся тем, что установленные на стенке трубы позиционирующие элементы трубопровода выполнены в форме кулачка. 7. Трубопровод по п. 5, отличающийся тем, что позиционирующие элементы трубопровода установлены на стенке трубы с возможностью разъема. 8. Трубопровод по любому из пп. 5-7, отличающийся тем, что предусмотрено крепежное устройство для соединения со стационарной структурой.