ОПОРА НАДЗЕМНОГО ТРУБОПРОВОДА

Изобретение относится к опорам надземных трубопроводов и может найти применение при сооружении надземных линий магистральных трубопроводов, осуществляющих транспорт продуктов нефтегазовой промышленности, где необходимо компенсировать подвижки грунта под опорами транспортных магистралей.

Наиболее близкой к предлагаемой опоре надземного трубопровода по технической сущности и достигаемому результату является опора надземного трубопровода, содержащая опорную накладку для трубопровода, размещенную на компенсаторе нагрузки и перемещения трубопровода, расположенном на основании (см. Авторское свидетельство СССР № 459633, кл. F 16 L 3/205, 1975).

Однако, известная конструкция опоры имеет ряд недостатков, которые выражаются в следующем:

- отсутствие в конструкции возможности самопроизвольной установки положения башмаков относительно опорной накладки и разворота осей внутренних стаканов упругих элементов в направлении центральной оси трубопровода, поскольку разворот внутренних стаканов ограничен наружными стаканами, связанными между собой жесткими тягами;

- возможность перекоса башмаков и заклинивания внутренних стаканов в связи с возникновением поперечных сил и изгибающих моментов при изменении взаимных положений трубопровода и опоры вследствие отсутствия самопроизвольной установки положения башмаков и центровки осей упругих элементов;

- необходимость периодической центровки положения осей упругих элементов для ликвидации перекосов башмаков и изгибающих моментов внутренних стаканов;

- невозможность практического осуществления операции центровки осей упругих элементов путем ручной регулировки натяжения трех жестких тяг, поскольку диагональная тяга в такой конструкции является лишней, препятствующей выполнению операции регулировки двумя горизонтальными тягами;

- трудность практического определения направления осей упругих элементов к центру трубопровода при выполнении операции центровки путем ручной регулировки натяжения тяг;

- неточность контроля нагрузки трубопровода на опору в связи с отмеченными трудностями осуществления центровки осей упругих элементов, т.к. по шкале на стаканах упругих элементов возможно оценить лишь те составляющие нагрузки трубопровода, которые действуют вдоль оси внутренних стаканов упругих элементов. В связи с этим известная конструкция опоры не обеспечивает оптимального распределения и компенсации нагрузки в системе «трубопровод-опора» и надежной оценки величины нагрузки, действующей в системе, в том числе и при подвижках грунта под опорой.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является усовершенствование конструкции опоры надземного трубопровода.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении предлагаемого изобретения, заключается в компенсации подвижки грунта под опорой трубопровода, возможности самопроизвольной установки положения несущих элементов устройства относительно опорной накладки, отсутствии периодической центровки положения осей упругих элементов для ликвидации перекосов несущих элементов и повышении точности контроля нагрузки трубопровода на опору.

Данный технический результат достигается за счет того, что в опоре надземного трубопровода, содержащей опорную накладку для трубопровода, размещенную на компенсаторе нагрузки и перемещения трубопровода, расположенном на основании, согласно изобретению компенсатор нагрузки и перемещения трубопровода содержит расположенные по разные стороны относительно оси трубопровода, кинематически связанные между собой и выполненные с возможностью перемещения по основанию две тележки с кронштейнами, на которых шарнирно закреплены качающиеся траверсы, взаимодействующие с опорной накладкой, при этом корпуса тележек могут быть выполнены полыми, кинематическая связь между тележками может быть выполнена в виде, по меньшей мере, одной пары пружин с продетой в них тягой с размещенными на ее концах нажимными фланцами и регулировочными гайками, причем пружины размещены внутри полых корпусов тележек и оперты своими ближними к оси трубопровода концами на торцы полых корпусов, а другими своими концами оперты на нажимные фланцы, при этом перемещающиеся по резьбе на концах тяги регулировочные гайки расположены с внешней стороны нажимных фланцев с возможностью поджатая пружин, и каждая тележка может иметь расположенные в нижней части полого корпуса колесные пары для перемещения по основанию, выполненному в виде опорной плиты.

Качающаяся траверса может иметь установленные на ее концах ролики, взаимодействующие с опорной накладкой для трубопровода, и отверстие для шарнирного соединения с кронштейном тележки, при этом на корпусе одной из тележек может быть установлена шкала значений величины нагрузки трубопровода, а на корпусе другой - стрелочный указатель шкалы, выполненный с возможностью горизонтального перемещения вдоль шкалы значений величины нагрузки трубопровода для индикации значений величины нагрузки трубопровода.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана конструкция опоры надземного трубопровода при минимальной нагрузке на нее, на фиг.2 представлен вид сверху на опору надземного трубопровода (опорная накладка не показана), на фиг.3 показана конструкция опоры надземного трубопровода при максимально допустимой нагрузке на нее.

Предлагаемая опора надземного трубопровода содержит опорную накладку 1 для трубопровода 2, размещенную на компенсаторе 3 нагрузки и перемещения трубопровода 2, расположенном на основании 4. Компенсатор 3 содержит расположенные по разные стороны относительно оси трубопровода 2, кинематически связанные между собой и выполненные с возможностью перемещения по основанию 4 две тележки 5 с кронштейнами 6, имеющими отверстия 7, а также взаимодействующие с опорной накладкой 1 качающиеся траверсы 8 с отверстиями. Качающиеся траверсы 8 с отверстиями и кронштейны 6 с отверстиями 7 образуют с помощью осей шарнирные соединения (см. фиг.1). Кинематическая связь между тележками 5 выполнена в виде пар пружин 9 с продетыми в них тягами 10 с размещенными на их концах 11 нажимными фланцами 12 и регулировочными гайками 13. Пружины 9 размещены внутри полых корпусов тележек 5 и оперты своими ближними к оси трубопровода концами на торцы 14 полых корпусов, а другими своими концами оперты на нажимные фланцы 12. Перемещающиеся по резьбе на концах тяг 10 регулировочные гайки 13 расположены с внешней стороны нажимных фланцев 12 с возможностью поджатия пружин 9 (см. фиг.1 и 3). Каждая тележка 5 имеет (см. фиг.1 и 2) расположенные в нижней части полого корпуса колесные пары 15 для перемещения по основанию 4, выполненному в виде опорной плиты.

Качающаяся траверса 8 имеет установленные на ее концах ролики 16, взаимодействующие с опорной накладкой 1. На корпусе одной из тележек 5 установлена шкала 17 значений величины нагрузки трубопровода 2, а на корпусе другой - стрелочный указатель 18 шкалы, выполненный с возможностью горизонтального перемещения вдоль шкалы 17 значений величины нагрузки трубопровода 2 для индикации значений величины нагрузки трубопровода 2. Кронштейны 6 могут быть жестко закреплены в верхней части тележек 5. Пружины 9 могут быть выполнены в виде винтовых тарированных пружин, а тяги 10 могут быть жесткими. Пружины 9 одними своими концами опираются на внутренние поверхности торцев 14 тележек 5, а другими концами - в нажимные фланцы 12, надетые на концы тяг 10 с обеих сторон и поджатые регулировочными гайками 13. Тележки 5 могут перемещаться на колесных парах 15 в противоположных направлениях по опорной плите.

Предлагаемая опора надземного трубопровода функционирует следующим образом. До установки трубопровода 2 на опорной накладке 1 пружины 9 находятся в слабо поджатом состоянии, а нажимные фланцы 12 и регулировочные гайки 13 находятся на концах 11 тяг 10. При этом торцы 14 тележек 5 максимально сближены за счет усилий слабого холостого поджатия пружин 9, а стрелочный указатель 18 шкалы расположен напротив нулевой отметки шкалы 17 значений величины нагрузки трубопровода 2. При установке трубопровода 2 на опорной накладке 1 под действием силы тяжести трубопровода 2 ролики 16 качающихся траверс 8 обкатывают поверхность опорной накладки 1 и через качающиеся траверсы 8 и кронштейны 6 передают усилия на корпуса подвижных тележек 5, которые перемещаются на колесных парах 15 по опорной плите основания 4, сжимая пружины 9. Когда усилия сжатия Р_пр пружин 9 уравновесят горизонтальные усилия Р_г, действующие в шарнирах конструкции опоры, как составляющие силы тяжести Р_тр трубопровода 2, тележки 5 занимают новое положение на опорной плите основания 4, а ролики 16 качающихся траверс 8 - новое положение на поверхности опорной накладки 1. Стрелочный указатель 18 при этом показывает завышенную величину нагрузки трубопровода 2 на шкале 17 значений величины нагрузки трубопровода 2. Номинальное значение нагрузки Р_тр, с которой трубопровод 2 действительно воздействует на опору надземного трубопровода, выставляется на шкале 17 значений величины нагрузки трубопровода 2 путем затяжки регулировочных гаек 13 с помощью резьбы на концах 11 тяг 10 и поджатия пружин 9 нажимными фланцами 12 до расчетного усилия, при котором центр трубопровода 2 занимает среднее положение в точке О_ср (см. фиг.3) между точками O₁ и O₂ - крайними положениями центра трубопровода 2 при минимальной и максимальной допустимых нагрузках трубопровода 2 на опору, а стрелочный указатель 18 занимает положение в середине шкалы 17 значений величины нагрузки в точке l_ср (см. фиг.3). Пружины 9 в конструкции данной опоры надземного трубопровода рассчитываются таким образом, чтобы начальной номинальной нагрузке трубопровода 2 на опору соответствовало указанное выше положение стрелочного указателя 18 на шкале 17. В процессе регулировки при сближении тележек 5 ролики 16 качающихся траверс 8 перемещаются по поверхности опорной накладки 1. В этом случае качающиеся траверсы 8 поворачиваются вокруг оси шарниров. В результате проделанных манипуляций опора надземного трубопровода приводится в рабочее состояние, в котором может находиться неопределенно долгое время.

При взаимном перемещении трубопровода 2 и данной опоры надземного трубопровода в вертикальном направлении вследствие сезонных подвижек грунта ролики 16 качающихся траверс 8, воспринимающие нагрузку трубопровода 2, перемещаются по поверхности опорной накладки 1, разворачивая качающиеся траверсы 8 вокруг осей кронштейнов 6 и продвигая тележки 5 на колесных парах 15 по опорной плите основания 4 в противоположных направлениях. При достижении равновесия между горизонтальными усилиями Р_г и силами сжатия Р_пр пружин конструкция системы «трубопровод - опора» достигает состояния равновесия, а тележки 5, ролики 16 и стрелочный указатель 18 на шкале 17 значений величины нагрузки трубопровода занимают новые устойчивые положения (см. фиг.1 и фиг.3). Нагрузка в системе «трубопровод - опора» определяется по положению стрелочного указателя 18 на шкале 17. При этом минимальной нагрузке трубопровода 2 на опору соответствует положение центра трубопровода 2 в точке O₁ и положение стрелочного указателя 18 в начальном положении на шкале 17, а максимальной нагрузке - положение центра трубопровода 2 в точке O₂ и положение стрелочного указателя 18 в положении l_мах на шкале 17. Допустимое общее вертикальное смещение в системе «трубопровод-опора» обозначено на фиг.3, как «ход h». При новых подвижках грунта под данной опорой надземного трубопровода или при изменении положения трубопровода 2 по каким-либо другим причинам, например по причине смещения коллектора в весенний период года из-за подмыва грунта, нагрузка в системе «трубопровод - опора» изменяется (см. фиг.3), баланс действующих сил - вертикальных Р_в, горизонтальных Р_г и сжатия пружин Р_пр нарушается, что вызывает подвижку роликов 16 качающихся траверс 8 и тележек 5 до достижения нового равновесного положения. Изменение нагрузки в системе «трубопровод - опора» при этом также регистрируется с помощью стрелочного указателя 18 на шкале 17.

При поперечном смещении трубопровода 2 относительно данной опоры надземного трубопровода вся конструкция опоры перемещается на колесных парах 15. В этом случае качающиеся траверсы 8 и ролики 16 могут оставаться неподвижными, если нагрузка трубопровода 2 на опору в вертикальном направлении не изменяется.

В случае изменения наклона трубопровода 2 относительно оси горизонта возможна компенсация возникающих в конструкции предлагаемой опоры надземного трубопровода дополнительных усилий за счет некоторой неравномерности усилий сжатия пар пружин 9 и небольшого отклонения осей роликов 16 качающихся траверс 8 относительно осей пружин 9. При этом данная конструкция допускает небольшое угловое смещение тележек 5 одна относительно другой (см. фиг.2), так как конструкция тележек 5 с пружинами 9 не является жесткой. Больших погрешностей при определении величин нагрузок в функционирующей системе «трубопровод - опора» в этом случае не возникает, поскольку дополнительный наклон трубопровода 2 на данной опоре надземного трубопровода из-за подвижек грунта не превышает 2-3 градусов.

При осуществлении данного изобретения в практической деятельности происходит компенсация подвижки грунта под опорой трубопровода, самопроизвольная установка положения несущих элементов устройства относительно опорной накладки, отсутствует необходимость в периодической центровке положения осей упругих элементов для ликвидации перекосов несущих элементов, повышается точность контроля нагрузки трубопровода на опору, что повышает надежность эксплуатации надземных участков транспортных магистралей и увеличивается их ресурс.