Устройство для комплексной теплоизоляции и балластировки трубопровода Российский патент 2024 года по МПК F16L59/00 

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано при строительстве подземных трубопроводов, транспортирующих жидкие или газообразные среды с отрицательной или положительной температурой.

Из области техники известен способ нанесения балластного покрытия на поверхность трубы [Патент РФ №2345267, F16L 9/02, опубл. 27.01.2009, бюл. №3] включающий установку, по меньшей мере, одного ложемента, укладку в ложемент трубы в сборе с оболочкой и заглушками, присоединение бетонопровода к отверстиям в заглушках, подачу балластного материала от бетоносмесителя в бункер бетонного насоса, нагнетание балластного материала бетонным насосом через бетонопровод и отверстие в заглушке в кольцевое пространство до его заполнения при одновременном выходе воздуха через воздуховыпускное отверстие, отсоединение бетонопровода от отверстия в кольцевой заглушке, закрытие отверстия при необходимости предотвращения вытекания балластного материала. Балластный материал нагнетают в кольцевое пространство через отверстия в каждой из кольцевых заглушек. Балластный материал нагнетают двумя бетонными насосами, каждый из которых соединен бетонопроводом с отверстием в одной из заглушек и находится на минимально возможном расстоянии от этой заглушки. Устанавливают множество ложементов параллельно в ряд, в каждый из которых укладывают трубу в сборе с оболочкой и заглушками, последовательно заполняют кольцевое пространство каждой из множества труб балластным материалом, перемещая бетоносмеситель и бетонный насос вдоль ряда ложементов. Устанавливают множество ложементов параллельно в ряд, в каждый из которых укладывают трубу в сборе, последовательно заполняют кольцевое пространство каждой из множества труб балластным материалом, перемещая оба бетоносмесителя и оба бетонных насоса вдоль ряда ложементов перпендикулярно их осям.

Недостатками известного способа являются:

1. Сложность процесса нанесения балластного покрытия, обусловленная многостадийностью и необходимостью применения большого количества специальной техники.

2. Низкие теплоизоляционные свойства получаемого готового покрытия.

3. Высокая подверженность повреждению получаемого готового покрытия при наличии локальных выступов на поверхности укладывания (например: скальные обломки).

Из области техники известен способ теплоизоляции трубы [Патент РФ №2258173, F16L 59/00, F16L 59/14, опубл. 10.08.2005, бюл. №22] включающий установку трубы внутри оболочки концентрично и с зазором, установку торцевых заглушек, заполнение кольцевой полости между трубой и оболочкой вспенивающим теплоизолирующим материалом и выдержку времени на его структурирование, причем перед установкой трубы в оболочку ее наружную поверхность одновременно нагревают и очищают, а перед заполнением кольцевой полости между трубой и оболочкой их приводят в наклонное положение вместе с транспортирующим конвейером с помощью регулируемой по высоте одной из его опор, при этом заполнение кольцевой полости между трубой и оболочкой осуществляют с верхнего их конца, причем все операции по теплоизоляции, включая операции очистки и установки трубы в оболочку, осуществляют поточным методом с использованием транспортирующего рольганга, конвейеров, механических перекладывателей.

Недостатками известного способа являются:

1. Сложность процесса нанесения теплоизоляционного покрытия, обусловленная многостадийностью и необходимостью применения большого количества специальной техники.

2. Низкие балластирующие свойства получаемого готового покрытия.

3. Высокая подверженность повреждению получаемого готового покрытия при наличии локальных выступов на поверхности укладывания (например: скальные обломки).

Из уровня техники известно устройство для балластировки трубопровода [Авторское свидетельство №1807281, F16L 1/06, опубл. 07.04.1993, бюл. № 13] включающее цепочку из продольных весомых цилиндров, размещенных поперечно трубопроводу. Каждый цилиндр выполнен в виде плотно заполненного грунтом мешка из двух прошитых по контуру полос гибкого синтетического материала, имеющего выпуски за линии параллельных оси трубопровода швов, Связи мешков в цепочку образованы совместными прошивками прилегающих выпусков соседних мешков. Средние цилиндры цепочки выполнены с демонтажным диаметром, превышающим демонтажный диаметр крайних цилиндров. Прилегающая к трубопроводу нижняя полоса каждого мешка выполнена меньшей шириной, чем верхняя. Общая ширина нижних полос всех мешков составляет не менее трех четвертей периметра трубы.

Недостатками известного устройства являются:

1. Низкие теплоизолирующие свойства итоговой конструкции, обусловленной, в том числе неплотным прилеганием грунтозаполненных мешков и образованием в связи с этим температурных мостов.

2. Высокая подверженность повреждению нижней образующей трубопровода при наличии локальных выступов на поверхности укладывания (например: скальные обломки).

Из уровня техники известен защитный кожух теплоизоляции [Патент РФ №15215, F16L 59/00, опубл. 27.09.2000] состоящий из цилиндрической оболочки с ребрами жесткости и устройства ее закрепления на теплоизоляции. Ребра выполнены продольными на внутренней поверхности оболочки и по свободным кромкам ребер установлены соединяющие их между собой гибкие связи.

Недостатками известного устройства являются:

1. Высокая подверженность образованию температурных мостов, по причине деформации (разрушения) теплоизоляции, вследствие вминания ребер и связей защитного кожуха в теплоизоляционный слой.

2. Низкая степень гидроизоляции.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является способ теплоизоляции трубопровода [Патент РФ № 2703897, F16L 59/14, опубл. 22.10.2019, бюл. № 30] включающий оснащение теплоизоляционного покрытия трубопровода охватывающими хомутами из эластичного полимерного материала с Т-образными выступами, для закрепления сегментов теплоизоляции на поверхности трубопровода, и вставками из термоусаживаемого материала, для обеспечения плотного охвата хомутами поверхности трубопровода, а также защитной внешней полимерной или стальной оболочкой с ребрами жесткости, также закрепляемой с помощью Т-образных выступов на хомутах.

Недостатками известного способа являются:

1. Подверженность деформации сегментов теплоизоляции при наличии локальных выступов на поверхности укладывания (например: скальные обломки).

2. Подверженность всплытию конструкции, по причине отсутствия балластирующих свойств, и как следствие усложнение сооружения участка трубопровода, по причине необходимости доукомплектования балластирующими устройствами.

3. Подверженность образованию температурных мостов, в результате неплотного прилегания сегментов теплоизоляции.

Задачей изобретения является создание устройства для комплексной теплоизоляции и балластировки трубопровода, исключающего указанные недостатки аналогов и прототипа, обеспечивающего комплексный подход к вопросу обеспечения эксплуатационной надежности трубопроводов, сооружаемых в особо сложных геокриологических условиях.

Техническим результатом изобретения является повышение степени защиты и закрепленности теплоизоляции трубопровода.

Поставленная задача и технический результат в устройстве для комплексной теплоизоляции и балластировки трубопровода, включающем полимерный корпус, сегментную теплоизоляцию, внешние замковые узлы, балластирующие устройства, решается тем, что полимерный корпус содержит соединенные между собой внутренний водонепроницаемый слой, выполненный из полимерного материала с пористой структурой, а также защитный наружный слой, выполненный из полимерного материала с ячеистой структурой, полимерные трапециевидные торцевые упоры, оснащенные П-образными полостями, полимерные охватывающие элементы, армированные силовыми металлическими тросами, гидроизолирующую торцевую ленту.

Сущность изобретения поясняется на фиг. 1-6. На фиг. 1 показан общий вид устройства для комплексной теплоизоляции и балластировки трубопровода. На фиг. 2 показано устройство для комплексной теплоизоляции и балластировки трубопровода в развернутом положении, в том числе расположение внутреннего и внешнего слоев полимерного корпуса устройства. На фиг. 3 показан процесс размещения устройства для комплексной теплоизоляции и балластировки трубопровода под защищаемым трубопроводом. На фиг. 4 показан процесс подъема устройства для комплексной теплоизоляции и балластировки трубопровода на грузоподъемных стропах. На фиг. 5 показан процесс охватывания защищаемого трубопровода устройством для комплексной теплоизоляции и балластировки трубопровода. На фиг. 6 показан общий вид смонтированного устройства для комплексной теплоизоляции и балластировки трубопровода.

Устройство для комплексной теплоизоляции и балластировки трубопровода (фиг. 1) содержит разъемный, охватывающий трубопровод (1), цилиндрический полимерный корпус (2), оснащенный торцевыми упорами (3), полимерными, охватывающими трубопровод (1) элементами (4), присоединяемыми к балластирующим устройствам (5), а также замковыми узлами (6), обеспечивающими замыкание корпуса (2) после установки на трубопровод (1). Замыкание корпуса (2) выполняется по линии на боковой поверхности, параллельной оси трубопровода (1).

Цилиндрический полимерный корпус (2) (фиг. 1) в развернутом виде имеет прямоугольную форму, оснащен симметрично расположенными трапециевидными, ориентированными перпендикулярно плоскости корпуса (2), полимерными торцевыми упорами (3) (фиг. 2), а также расположенными на линии замыкания корпуса (2) (фиг. 1) полимерными, охватывающими трубопровод (1), элементами (4) (фиг. 2). Корпус (2) (фиг. 1) содержит соединенные между собой внутренний водонепроницаемый слой (7) (фиг. 2), выполненный из полимерного материала с пористой структурой, а также защитный наружный слой (8), выполненный из полимерного материала с ячеистой структурой. Сегментная теплоизоляция (9), располагается на внутренней поверхности корпуса (2) (фиг. 1). Для соединения корпуса (2) (фиг. 1) и сегментной теплоизоляции (9) (фиг. 2), торцевые упоры (3) оснащены П-образными полостями (10), в которые помещаются торцевые части сегментов (И). Полимерные, охватывающие трубопровод (1) (фиг. 1), элементы (4), расположенные на линии замыкания корпуса (2), размещаются не симметрично, с взаимным смещением вдоль корпуса (2) на ширину элемента (4). Для повышения несущей способности, полимерные, охватывающие трубопровод (1) (фиг. 1), элементы (4) (фиг. 2) оснащены присоединяемыми разъемно или неразъемно силовыми металлическими тросами (12). Для обеспечения герметичного соединения нескольких последовательно размещаемых корпусов (2) (фиг. 1), на наружной части торцевых упоров (3) (фиг. 2) размещена гидроизолирующая торцевая лента (13).

При монтаже, корпус (2) (фиг. 3) в развернутом виде укладывают под трубопроводом (1), под корпусом (2) предварительно размещают не менее двух грузоподъемных стропов (14), концы которых присоединяют к грузоподъемному механизму (на фиг. не показан). Поднимают стропы (14) (фиг. 4) вверх, при этом корпус (2) прижимается к нижней образующей трубопровода (1). Выполняют замыкание корпуса (2) (фиг. 1) с помощью замковых узлов (6), перекидывают, охватывающие трубопровод (1) (фиг. 5), элементы (4) (фиг. 2) расположенные справа на левую сторону и расположенные слева на правую сторону. Присоединяют к свисающим концам охватывающих трубопровод (1) (фиг. 6), элементов (4) парные балластирующие устройства (5).

Парные балластирующие устройства (5) (фиг. 6) перед присоединением к охватывающим трубопровод (1), элементам (4), устанавливают на дно траншеи (на фиг. не показано) справа и слева от трубопровода (1). Сначала присоединяют балластирующее устройство (5) расположенное справа или слева от трубопровода (1). Далее присоединяют второе балластирующее устройство (5) таким образом, чтобы обеспечить натяжение охватывающих трубопровод (1), элементов (4). В результате натяжения охватывающих трубопровод (1), элементов (4) обеспечивается эффективное обжатие корпусом (2) трубопровода (1), устраняются возможные зазоры (на фиг. не показаны) между сегментами (9).

Наружный слой (8) (фиг. 2) из ячеистого полимерного материала обеспечивает сохранность внутреннего слоя (7), а также сегментной теплоизоляции (9) при воздействии фрагментов скального или мерзлого грунта (на фиг. не показаны).

Металлические тросы (12) (фиг. 2) в составе охватывающих трубопровод (1) (фиг. 1), элементов (4) обеспечивают повышение несущей способности, а также предотвращают растяжение и деформацию охватывающих трубопровод (1) (фиг. 1), элементов (4).

Пример

Необходимо выполнить теплоизоляцию участка подземного трубопровода (1) (фиг. 1). Устройства для комплексной теплоизоляции и балластировки трубопровода в состоянии полной готовности доставляют на трассу сооружаемого трубопровода (1) (фиг.1). Трубопровод (1) размещают в траншее на инвентарных опорах или грунтовых призмах (на фиг. не показаны) с обеспечением зазора между трубопроводом (1) и дном траншеи (на фиг. не показаны), достаточного для размещения корпуса (2) (фиг. 3) устройства для комплексной теплоизоляции и балластировки трубопровода в развернутом виде. Размещаются развернутые корпуса (2) устройств для комплексной теплоизоляции и балластировки трубопровода под трубопроводом (1), под уложенные корпуса (2) заводят стропы (14). Концы стропов (14) присоединяют к грузоподъемному механизму (на фиг. не показан), выполняют подъем и замыкание корпуса (2) устройства для комплексной теплоизоляции и балластировки трубопровода, охватывающие трубопровод (1) элементы (4) перекидывают через трубопровод (1) с обеспечением их свободного свисания справа и слева от трубопровода (1). С гидроизолирующей торцевой ленты (13) (фиг. 2) удаляют защитную пленку. Выполняют описываемую процедуру для всех предназначенных к монтажу устройств для комплексной изоляции и балластировки трубопровода. Приподнимают трубопровод (1) (фиг. 1), монтируют устройства для комплексной теплоизоляции и балластировки трубопровода в местах размещения инвентарных опор или грунтовых призм (на фиг. не показаны), демонтируют инвентарные опоры или грунтовые призмы (на фиг. не показаны), укладывают трубопровод (1) со смонтированными устройствами для комплексной теплоизоляции и балластировки трубопровода на дно траншеи (на фиг. не показана). Укладывают на дно траншеи (на фиг. не показаны) балластирующие устройства (5) (фиг. 6) справа и слева от трубопровода (1). Выполняют присоединение балластирующих устройств (5) к свисающим концам охватывающих трубопровод (1) элементов (4) корпуса (2) таким образом, чтобы обеспечить их натяжение. Выполняют засыпку траншеи (на фиг. не показана) с трубопроводом (1).

Повышение эксплуатационной надежности трубопроводов, сооружаемых в особо сложных геокриологических условиях достигается тем, что заявленное устройство одновременно обладает теплоизолирующими и балластирующими характеристиками.

Применение полимерного корпуса, содержащего соединенные между собой внутренний водонепроницаемый слой, выполненный из полимерного материала с пористой структурой, а также защитный наружный слой, выполненный из полимерного материала с ячеистой структурой, позволяет более эффективно защищать сегментную теплоизоляцию от внешнего механического воздействия (например: скальные породы грунта). В процессе локального механического воздействия (например: скальные породы грунта) двухслойный корпус упруго деформируется, компенсируя тем самым изменения геометрии рельефа местности, на которой производится размещение заявленного устройства. При этом внутренний слой, обладающий пористой структурой, дополнительно служит теплогидроизоляцией.

Включение в конструкцию заявленного устройства полимерных охватывающих трубопровод элементов, армированных силовыми металлическими тросами, позволяет обеспечить закрепление балластирующих устройств и повысить теплоизоляционные характеристики заявленного устройства. Цельное исполнение охватывающих элементов и корпуса устройства, а также их армирование силовыми металлическими тросами, позволяет достичь равномерного распределения нагрузки, создаваемой балластирующими устройствами. При этом повышение теплоизоляционных характеристик заявленного устройства достигается тем, что значительно увеличивается степень равномерно распределенного обжатия сегментной теплоизоляции, что приводит к минимизации образования температурных мостов.

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано при строительстве подземных трубопроводов, транспортирующих жидкие или газообразные среды с отрицательной или положительной температурой. Устройство для комплексной теплоизоляции и балластировки трубопровода, включающее разъемный, охватывающий трубопровод, цилиндрический полимерный корпус с внешними замковыми узлами, сегментную теплоизоляцию и балластирующие устройства. Полимерный корпус содержит соединенные между собой внутренний водонепроницаемый слой, выполненный из полимерного материала с пористой структурой, а также защитный наружный слой, выполненный из полимерного материала с ячеистой структурой, симметрично расположенные трапециевидные, ориентированные перпендикулярно плоскости корпуса полимерные торцевые упоры, выполненные с П-образными полостями для размещения в них торцевых частей сегментов теплоизоляции. На наружной части торцевых упоров размещена гидроизолирующая торцевая лента. Полимерные охватывающие элементы, армированные силовыми металлическими тросами, расположены на линии замыкания корпуса не симметрично, с взаимным смещением вдоль корпуса на ширину охватывающего элемента. Свисающие концы охватывающих элементов выполнены с возможностью присоединения к ним парных балластирующих устройств. Изобретение повышает степень защиты и закрепленности теплоизоляции трубопровода. 6 ил.

Устройство для комплексной теплоизоляции и балластировки трубопровода, включающее разъемный, охватывающий трубопровод, цилиндрический полимерный корпус с внешними замковыми узлами, сегментную теплоизоляцию и балластирующие устройства, отличающееся тем, что полимерный корпус содержит соединенные между собой внутренний водонепроницаемый слой, выполненный из полимерного материала с пористой структурой, а также защитный наружный слой, выполненный из полимерного материала с ячеистой структурой, симметрично расположенные трапециевидные, ориентированные перпендикулярно плоскости корпуса полимерные торцевые упоры, выполненные с П-образными полостями для размещения в них торцевых частей сегментов теплоизоляции, гидроизолирующую торцевую ленту, размещенную на наружной части торцевых упоров и полимерные охватывающие элементы, армированные силовыми металлическими тросами, расположенные на линии замыкания корпуса, размещающиеся не симметрично, с взаимным смещением вдоль корпуса на ширину охватывающего элемента, причем свисающие концы охватывающих элементов выполнены с возможностью присоединения к ним парных балластирующих устройств.