СТРУКТУРНАЯ НЕСУЩАЯ СИСТЕМА ТРУБОПРОВОДА Российский патент 2016 года по МПК F16L1/28 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к несущей системе трубопровода, более точно, к структурной несущей системе для конкретного применения в туннелях.

В основу настоящего изобретения положена задача преодоления недостатков и сложностей, возникающих при использовании традиционных способов установки несущих конструкций трубопроводов в туннелях с использованием модульного проектирования.

Предпосылки создания изобретения

Сети каналов и трубопроводы являются средствами доставки текучих сред, таких как нефть и ее производные, химические продукты, спирт и вода, которые в соответствии с их назначением именуются нефтепроводами, газопроводами, акведуками, рудопроводами, полипроводами или спиртопроводами. Такие трубопроводы сооружают с использованием труб среднего и большого размера, которые прокладывают на большие расстояния под землей через туннели и каналы.

При структурировании несущих конструкций трубопроводов внутри традиционных туннелей не обеспечивается адаптация и модульное исполнение с характерной геометрией, адаптированной к кривизне туннеля, а при проектировании завышаются размеры в расчете на увеличение интенсивности нагрузки.

При существующем уровне техники становится необходимым сооружение всей несущей конструкции для остальных трубопроводов, которые согласно расчетам будут входить в проект. За счет этого (с использованием ранее разработанного способа) обеспечивается устойчивость конструкции в направлении оси труб, но увеличиваются фактические окончательные затраты на осуществление проекта из-за завышения размеров, которое должно учитываться при проектировании.

Следует отметить, что упомянутое завышение размеров необходимо с учетом того, что в прошлом не применялась концепция модульного проектирования.

Кроме того, существующие конструкции необходимо сваривать на стадиях сборки, обслуживания и ремонта, что фактически становится причиной увеличения сроков осуществления проектов с необходимостью привлечения персонала и оборудования на всем участке работ (или протяжении туннеля) и чрезмерного риска, связанного с обслуживанием и ремонтными работами.

В современных конструкциях также используются колонны из стальных двутавровых балок, образующих квадратные профили, внутри которых заключены трубы, что затрудняет доступ к ним в целях обслуживания и замены деталей или компонентов/элементов.

Задачи изобретения

В основу изобретения положена задача преодоления недостатков, отмеченных при описании известного уровня техники, за счет следующих технических решений:

исключения любой сварки внутри туннеля при физической сборке несущих конструкций трубопроводов за счет использования сборных конструкций, которые устанавливают внутри туннеля с помощью винтов,

обеспечения поэтапной сборки несущих конструкций для каждой линии независимо с каждой стороны туннеля, за счет чего соответствующие затраты распределяются по каждой будущей линии, а не по центру затрат на газопровод/ нефтепровод/линию трубопровода,

исключения применения стальных колонн (двутавровых балок) и тем самым размещения труб внутри квадратных профилей, ограничивающих доступ к трубам в целях их осмотра, обслуживания и окраски,

устранения необходимости в поперечинах и временной установке элементов для пригонки на месте или элементов, требующих демонтажа в будущем для обеспечения прохода оборудования, элементов и деталей конструкций, машин и т.п.,

максимального увеличения пространства, доступного для движения транспортных средств и персонала,

сведения к минимуму числа конструктивных сопряжении между несущими конструкциями и стенами туннеля и тем самым снижения вероятности ошибок, необходимости пригонки и времени сборки без необходимости использования третьей верхней металлической вставки,

сокращения числа деталей, общего объема сборки и веса при транспортировке несущих элементов в туннель,

резкого сокращения времени сборки,

обеспечения конструктивной/проектной геометрии, при которой все механические напряжения сдерживаются внутри самой конструкции,

исключения в разрезе, полученном путем взрывания/выемки горной породы, крепежа, опирающегося на стены, и сложного литья бетонных оснований; упрощения установки.

В настоящем изобретении предложено дополняющее и исключительное конструктивное средство укладки трубопроводов с использованием системы, описанной в патентной заявке Бразилии PI 0800385-8, поданной 5 марта 2008 г., предпочтительно с использованием роликов с электроприводом или неприводных роликов, описанных в патентной заявке Бразилии на полезную модель MU 8600496-4, поданной 20 марта 2006 г.

Краткое изложение сущности изобретения

В настоящем изобретении предложена несущая система трубопровода, более точно, структурная несущая система трубопровода для конкретного применения в туннелях с использованием стяжек или балок, на которых установлена опорная конструкция опорных элементов с электроприводом, дополнительно содержащая опорный элемент стопорного типа, приваренный к полой стяжке или балке преимущественно круглой формы, образованной отдельными модульными секциями, повторяющими геометрический контур туннеля.

При установке полых стяжек или балок внутри туннеля их крепят непосредственно к его стенам или посредством трапециевидного бетонного основания, при этом в случае крепления к стене предварительно устанавливают металлические несущие элементы, служащие для последующего привинчивания стяжки или балки к стене.

Прототипом опорной части конструкции, предложенной в настоящем изобретении, системы являются используемые в авиации конструкции, более точно, конструкции фюзеляжей, рассчитанные на высокие нагрузки и напряжения.

Как видно из прилагаемых чертежей, в предложенной в настоящем изобретении несущей системе исключено какое-либо завышение размеров конструкции из-за допуска на дополнительные модули, привинчиваемые к уже существующей конструкции, и тем самым устраняется необходимость сооружения всей несущей конструкции для дополнительных линий, которые будут предположительно установлены в будущем, даже в целях обеспечения устойчивости конструкции в направлении оси труб.

В предложенной в настоящем изобретении системе используются сборные конструкции с возможностью их установки внутри туннеля путем свинчивания во время физической сборки несущей системы трубопровода, при этом укладка труб осуществляется с использованием роликов с электроприводом.

Такое техническое решение позволяет осуществлять сборку несущей конструкции поэтапно для каждой линии независимо с каждой стороны туннеля, при этом соответствующие затраты распределяются по каждой будущей линии, а не по центру затрат на газопровод/нефтепровод/линию трубопровода.

В общих чертах, базовая несущая конструкция согласно настоящему изобретению содержит полую стяжку или балку круглого сечения, прикрепленную к стене туннеля или посредством трапециевидной несущей конструкции с помощью винтов и имеющую одну или несколько точек крепления несущих опорных конструкций роликов, которые содержат конструктивные крепежные или стопорные элементы, прикрепленные винтами к несущей опорной конструкции роликов и к стяжке или балке в виде полого профиля, при этом несущая конструкция дополнительно содержит верхние пригоночные участки для присоединения дополнительных модулей, которые крепят винтами к стенам туннеля.

Для крепления конструкции, входящей в предложенную в настоящем изобретении систему, используют лишь один крепежный винт в каждой металлической вставке, то есть в общей сложности всего по два винта на опору (на стенах), а также всего по два винта на полу.

Как видно из прилагаемых чертежей, в предложенной в настоящем изобретении системе исключены стальные колонны (двутавровые балки), образующие квадратные профили, внутри которых заключены трубы, обеспечивается свободный доступ в целях осмотра, обслуживания и окраски и даже замены, и устранена необходимость в поперечинах и временной установке элементов для пригонки на месте или элементов, требующих демонтажа в будущем для обеспечения прохода оборудования, элементов и деталей конструкций, машин и т.п., высота и размеры которых могут превышать их габариты, и, кроме того, в предложенной в настоящем изобретении системе дополнительно максимально увеличено пространство для движения транспортных средств и персонала.

Одним из очевидных преимуществ настоящего изобретения над известным уровнем техники является сокращение числа конструктивных сопряжений между опорами и стенами туннеля и тем самым снижение вероятности ошибок, необходимости пригонки и времени сборки и, кроме того, отсутствие необходимости использования третьей верхней металлической вставки, за счет чего уменьшается число деталей, объем сборки и вес при транспортировке несущих элементов в туннель.

Предложенная в настоящем изобретении система создана с учетом необходимости обеспечения конструктивной/проектной геометрии, при которой все механические напряжения сдерживаются внутри самой конструкции с целью их взаимного погашения. За счет максимального уравновешивания составляющих векторов внутренних напряжений остаются только остаточные внешние напряжения, которые всегда действуют в направлении сжатия бетона. Соответственно, обеспечивается несущая система, в меньшей степени зависящая от удерживающей способности креплений к стенам. Техническим результатом, который обеспечивает характерная форма несущей конструкции согласно настоящему изобретению за счет также характерных крепежных средств и элементов, является совершенное равновесие опор и векторов.

Кроме того, в предложенной в настоящем изобретении системе обеспечивается исключение в разрезе, полученном путем взрывания/выемки горной породы, крепежа, опирающегося на стены, и сложного литья бетонных оснований, а для крепления опор, когда это необходимо, требуется лишь основание с очень простой и плоской геометрией.

Помимо этого, в настоящем изобретении предусмотрена установка съемной "грузовой стрелы" на каждой опоре для облегчения подъема роликов с электроприводом и остальных будущих секций (модулей), устанавливаемых для опоры линий, которые должны быть уложены в будущем.

Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения

Далее будет описан предпочтительный вариант осуществления несущей системы трубопровода согласно настоящему изобретению со ссылкой на чертежи, на которых:

на фиг.1 схематически показана предложенная в настоящем изобретении система, в которую входит стена (1) и пол (2) туннеля, к которым посредством крепежных элементов (4) и винтов (9), соответственно, прикреплена полая стяжка или балка (3), а также дополнительно показана опора (5) ролика (7) трубы (8) и стопорный элемент (6) для соединения опоры и конструкции (3) посредством крепежного элемента (10),

на фиг.2 схематически показана система структурирования, в которую входят элементы, уже проиллюстрированные на фиг.1, а также дополнительно проиллюстрирована съемная грузовая стрела (12), расположенная в верхней части (11) полой стяжки или балки (3), и отверстие (14) для крепления других несущих конструкций (5),

на фиг.3 схематически показана система структурирования, в которую входят элементы, уже проиллюстрированные на фиг.1 и 2, а также дополнительно проиллюстрированы опорные элементы (13) и другие опоры (5) труб (8) различных размеров, установленные вдоль полой стяжки или балки (3), в качестве примера, а не для ограничения возможностей модульного исполнения предложенной в настоящем изобретении системы,

на фиг.4 показан перспективный вид двух вариантов осуществления или разновидностей предложенной в настоящем изобретении системы, установленной в туннеле, а именно, прикрепленной непосредственно к стене и полу (2) туннеля или посредством основания и трапециевидного элемента (13) прикрепленной к бетонному основанию (2) или фиксатору, и показаны элементы, уже проиллюстрированные на фиг.1-3,

на фиг.5А и 5Б показана опора (5) предложенной в настоящем изобретении системы, в которой выполнены отверстия (16) для крепления роликов и(или) стопорных элементов и отверстие (16) для привинчивания опоры (5) к полой стяжке или балке (3),

на фиг.6 показан перспективный вид предложенной в настоящем изобретении системы, установленной в туннеле, и показаны элементы, ранее проиллюстрированные на фиг.1-5Б,

на фиг.7 показан перспективный вид предложенной в настоящем изобретении системы, установленной в туннеле, и показаны элементы, ранее проиллюстрированные на фиг.1-5Б, в частности ролик в установленном состоянии,

на фиг.8 показан перспективный вид двух вариантов осуществления или разновидностей предложенной в настоящем изобретении системы, установленной в туннеле, а именно, прикрепленной непосредственно к стене и полу (2) туннеля или посредством основания и трапециевидного элемента (13) прикрепленной к бетонному основанию (2), и показаны элементы, уже проиллюстрированные на фиг.1-3, в частности, ролик в установленном состоянии,

на фиг.9 показаны два ролика (7) в установленном состоянии и опорный элемент (13), а также элементы, уже проиллюстрированные на фиг.1-3, в частности ролик в установленном состоянии, и

на фиг.10 показан перспективный вид двух вариантов осуществления или разновидностей предложенной в настоящем изобретении системы, установленной в туннеле, а именно, прикрепленной непосредственно к стене и полу (2) туннеля или посредством основания и трапециевидного элемента (13) прикрепленной к бетонному основанию (2), и показаны элементы, уже проиллюстрированные на фиг.1-3, а также расположение нескольких роликов на каждой балке, включая изображение трубопроводов.

Помимо дополнительного предпочтительного варианта осуществления в настоящем изобретении дополнительно предусмотрен вариант осуществления стояка (или опоры) роликов с электроприводом или с собственным источником энергии, служащего для укладки и опоры единственной трубы. Как показано на фиг.11 и 12, конструкция ограничена необходимой дугой, которая в проиллюстрированном случае соответствует положению установки линии (трубопровода или линия трубопровода) на относительно невысоком уровне (вблизи пола туннеля), а в случаях, когда желательно установить трубопровод в положении на более высоком уровне, стояк имеет форму, уже описанную применительно к опоре для множества линий.

Конструктивное решение может изменяться за счет необязательного выполнения центральных отверстий (которые можно видеть на фиг.11-18), назначением которых является:

(а) обеспечение прохождения труб, кабелепроводов и любых других дополнительных проводов,

(б) обеспечение осмотра внутренней части стояка и(или)

(в) снижение веса конструкции с целью облегчения ее перемещения при установке в туннелях.

Кроме того, в качестве дополняющей конструкции может быть установлена система привода (система электропривода, редукторных и приводных роликов) для соединения со стояком посредством винтов или крепления другого типа, как в случае, проиллюстрированном на фиг.13 и 15. Эта конструкция позволяет использовать проставки и зазоры, специально предусмотренные во фланцах отверстий с целью корректирования неточного совмещения во избежание угрозы нарушения совмещения труб из-за стандартного размерного допуска при сооружении конструкций туннелей.

В ситуациях, когда стены и пол обеспечивают необходимое совмещение, конструкция может быть выполнена за одно целое (без разделения между стояком и конструкцией приводного агрегата и, соответственно, без винтовых горизонтальных фланцев). В этом случае приводной агрегат (ролики и средства привода) могут быть установлены непосредственно на этой цельной конструкции, как показано на фиг.12, 14, 16, 17 и 18.

Аналогично стояку для множества труб конфигурация стояка в этом варианте осуществления может незначительно изменяться за счет включения дополнительных верхних или нижних точек крепления, если этого требуют конструктивные характеристики пола и(или) стен. В таких случаях может быть увеличено число боковых "кронштейнов", а для размещения большего числа крепежных анкерных болтов, пальцев или винтов также может быть увеличена в продольном или поперечном направлении нижняя опорная плита, как показано на фиг.13.

Изложенное выше описание, несмотря на его широту, не исключает другие разновидности в том, что касается изменения модели конструкции или новых характеристик, которые могут быть впоследствии предложены в результате фактической реализации настоящего изобретения, и, соответственно, настоящее изобретение не должно считаться ограниченным рассмотренными в нем вопросами.

Группа изобретений относится к строительству трубопроводов в туннелях. Структурная несущая система трубопровода содержит прикрепленные непосредственно к стенам туннеля балки, имеющие в продольном направлении форму дуги. К балке привинчена опорная конструкция роликов с собственным источником энергии/электроприводом. Балки состоят из отдельных или модульных секций, повторяющих геометрический контур туннеля, в котором они размещены. Техническое решение позволяет осуществлять сборку несущей конструкции поэтапно для каждой линии независимо с каждой стороны туннеля. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 19 ил.

1. Структурная несущая система трубопровода, содержащая балки, расположенные в ее структуре, привинченную к балке опорную конструкцию роликов с собственным источником энергии/электроприводом, причем балка имеет в продольном направлении по существу форму дуги и состоит из отдельных или модульных секций, повторяющих геометрический контур туннеля, в котором они размещены, причем балки установлены в туннеле путем непосредственного крепления к его стенам.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что конструкции, образующие систему являются сборными и выполнены с возможностью привинчивания при сборке внутри туннеля.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что физическая сборка конструкций, служащих опорой для труб, выполнена без какой-либо сварки внутри туннеля.

4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что ролики с собственным источником энергии/электроприводом предназначены для укладки труб.

5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что также содержит балку, прикрепленную к стене туннеля посредством трапециевидной несущей конструкции, привинченной к бетонному основанию, при этом балка содержит одну или более точек прикрепления к опорной конструкции роликов с использованием конструктивных стопорных или крепежных элементов, прикрепленных винтами к опорной конструкции роликов и к балке, при этом балка также содержит верхний пригоночный участок для присоединения дополнительных секций балки, предназначенных для прикрепления винтами к стенам туннеля.

6. Система по п. 1, отличающаяся тем, что при установке на каждой балке использована съемная грузовая стрела.

7. Система по п. 1, отличающаяся тем, что содержит две или более секций балки и две или более опорные конструкции роликов.

8. Структурная несущая система трубопровода, содержащая балки, расположенные в ее структуре, привинченную к балке несущую деталь для опорной конструкции роликов с собственным источником энергии/электроприводом, при этом балка имеет в продольном направлении по существу форму дуги и состоит из отдельных или модульных секций, повторяющих геометрический контур туннеля, в котором они размещены, причем балки установлены в туннеле путем непосредственно крепления к его стенам, при этом система дополнительно имеет форму дуги, достаточную для размещения балки в установленном положении трубопровода и/или линии трубопровода, при этом балка имеет центральные отверстия, назначением которых является (а) обеспечение прохождения труб, кабелепроводов и любых других дополнительных проводов, (б) обеспечение осмотра внутренней части балки и/или (в) снижение веса конструкции для облегчения ее перемещения при установке в туннелях.

9. Система по п. 8, отличающаяся тем, что балка расположена на относительно низком уровне вблизи пола туннеля.

10. Система по п. 8, отличающаяся тем, что балка имеет конфигурацию, позволяющую ей поддерживать множество линий.

11. Система по п. 8, отличающаяся тем, что содержит систему электропривода, установленную в качестве дополняющей конструкции, с возможностью соединения с балкой посредством крепежного элемента.

12. Система по п. 8, отличающаяся тем, что она выполнена без разделения между балкой и конструкцией приводной системы.