Способ нанесения слоя бетона на наружную поверхность секции подводного трубопровода или трубы и устройство для его осуществления

 

Использование: способы нанесения слоя бетона на наружную поверхность удлиненного тела, например, трубы или штанги и устройства для их осуществления. Сущность изобретения: способ нанесения слоя бетона включает установку трубы в вертикальное положение путем поворота подъемного механизма 27 вокруг горизонтальной оси, размещают кольцевую форму 50 вокруг наружной поверхности секции трубопровода 10 с образованием кольцевого пространства, подают в него бетонную смесь, перемещают кольцевую форму вверх вдоль секции трубопровода 10 и опускают секцию в горизонтальное положение. Устройство содержит рамную конструкцию 21. Внутрь башнеподобной рамной конструкции 21 с помощью поворотного механизма 27 в вертикальное положение устанавливается секция 10 трубопровода, подаваемая к нему в горизонтальном положении при помощи каретки 12. Устройство также содержит приспособления 24, 27 для удержания трубы в стоячем положении внутри рамной конструкции 21 и кольцевую форму 26 для образования кольцевого пространства. 2 с. и 10 з.п. ф-лы, 18 ил.

Изобретение относится к способу нанесения слоя бетона на наружную поверхность удлиненного тела, например, трубы или штанги.

Известен способ нанесения слоя бетона на наружную поверхность секции подводного трубопровода или трубы, включающей установку трубы в рабочее положение посредством подъемного механизма и подачу бетонной смеси в кольцевое пространство между секцией трубопровода и формой, а также устройство для осуществления этого способа, включающее рамную конструкцию, смонтированную на ней кольцевую форму для образования кольцевого пространства между размещенной внутри секцией трубопровода и кольцевой формой, приспособление для подачи бетонной смеси кольцевое пространство и приводной подъемный механизм (см. авторское свидетельство СССР N 5052956, кл. F 16 L 58/06, 1970).

Недостатком этого способа является недостаточное уплотнение бетона.

Технический результат изобретения состоит в отсутствии отходов бетонной смеси и достаточном уплотнении бетона. Достигается это тем, что в соответствии с данным изобретением предусматривается создание способа нанесения слоя бетона на наружную поверхность удлиненного тела вроде трубы или штанги, согласно упомянутому способу размещают удлиненное тело в стоячем положении, размещают вокруг наружной поверхности удлиненного тела кольцевую форму с тем, чтобы образовать между ними кольцевое пространство, подают бетонную смесь к верхней воронкообразной части формы, поворачивают воронкообразную часть относительно другой части формы с тем, чтобы распределить бетонную смесь по упомянутому кольцевому пространству, и перемещают кольцевую форму вверх по удлиненному телу с тем, чтобы сформовать упомянутый бетонный слой на наружной поверхности тела. В силу поворота воронкообразной части можно достичь равномерного распределения бетона по периферии в кольцевом формовочном пространстве даже при сравнительно малом содержании влаги в бетоне.

В соответствии с данным изобретением также предусматривается создание устройства для нанесения слоя бетона на наружную поверхность удлиненного тела вроде трубы или штанги, при этом упомянутое устройство содержит раму, средство для удержания удлиненного тела в стоячем положении внутри этой рамы, кольцевую форму, окружающую стоячее удлиненное тело с тем, чтобы получить кольцевое пространство между удлиненным телом и кольцевой формой, упомянутая форма содержит верхнюю воронкообразную часть, которая может вращаться вокруг оси кольцевой формы относительно другой ее части, средство для подачи бетонной смеси к упомянутой воронкообразной части формы, средство для вращения воронкообразной части относительно другой части формы с тем, чтобы периферийно распределять бетонную смесь в упомянутом кольцевом пространстве, и средство для перемещения кольцевой формы в аксиальном направлении вдоль стоячего удлиненного тела с тем, чтобы формировать упомянутый бетонный слой на его наружной поверхности.

В соответствии со вторым аспектом данного изобретения предусматривается создание способа нанесения слоя бетона на наружную поверхность удлиненного тела вроде трубы или штанги, согласно упомянутому способу размещают удлиненное тело в стоячем положении, размещают кольцевую форму вокруг наружной поверхности удлиненного тела с тем, чтобы образовать между ними кольцевое пространство, подают бетонную смесь в верхнюю часть кольцевого пространства, перемещают кольцевую форму кверху вдоль удлиненного тела с тем, чтобы сформовать на его наружной поверхности бетонный слой, и подвергают бетонный слой действию вакуума через отверстия, образованные в нижней юбке кольцевой формы с тем, чтобы удалить из бетонного слоя свободную воду и тем самым стабилизировать его.

В соответствии с данным изобретением также предусматривается создание устройства для нанесения бетонного слоя на наружную поверхность удлиненного тела вроде трубы или штанги, упомянутое устройство содержит раму, средство для удержания удлиненного тела в стоячем положении внутри рамы, кольцевую форму, окружающую стоячее удлиненное тело с тем, чтобы получить между удлиненным телом и кольцевой формой кольцевое пространство, перфорированную юбку, связанную с кольцевой формой и образующую его нижнее продолжение, средство для подачи бетонной смеси в верхнюю часть упомянутого кольцевого пространства, средство для перемещения кольцевой формы вверх вдоль удлиненного тела с тем, чтобы сформировать на его наружной поверхности бетонный слой, и средство для воздействия вакуумом на бетонный слой через отверстия, образованные в упомянутой юбке с тем, чтобы удалить из бетонного слоя свободную воду и тем самым стабилизировать его.

В соответствии с третьим аспектом данного изобретения предусматривается создание способа нанесения слоя бетона на наружную поверхность удлиненного тела вроде трубы или штанги, согласно упомянутому способу закрепляют один конец практически горизонтально расположенного удлиненного тела в подъемном поворотном элементе с гидравлическим управлением, поворачивают подъемный элемент вокруг горизонтальной оси, проходящей практически под прямыми углами к продольной оси удлиненного тела с тем, чтобы перекантовать это тело в стоячее положение, размещают кольцевую форму вокруг наружной поверхности стоячего удлиненного тела с тем, чтобы образовать между ними кольцевое пространство, подают бетонную смесь к верхней части упомянутого кольцевого пространства и перемещают кольцевую форму вверх вдоль удлиненного тела с тем, чтобы сформовать на его наружной поверхности упомянутый бетонный слой.

Для дополнительной стабилизации отформованного бетонного слоя с тем, чтобы повысить скорость производства, а также для дополнительного уплотнения бетона с тем, чтобы увеличить его удельный вес, отформованный на наружной поверхности удлиненного тела бетонный слой можно подвергнуть действию вакуума через отверстия, образованные в нижней юбке кольцевой формы с тем, чтобы удалить свободную воду из бетонного слоя и тем самым стабилизировать его.

Отверстия в юбке могут сообщаться с вакуумной камерой,образованной между наружной поверхностью юбки и окружающей ее наружной периферийной стенкой, при этом вакуумная камера может соединяться с подходящим источником вакуума вроде вакуум-насоса.

В юбке может иметься аксиальная прорезь, а наружная периферийная стенка может изготавливаться из податливого материала вроде листового пластика или резины, вследствие чего бетонный слой подвергается действию радиального сжатия в случае соединения вакуумной камеры с вакуумным источником. В результате происходит стабилизация залитого бетонного слоя, при этом его удельный вес увеличивается.

Покрываемое бетоном удлиненное тело в нормальных условиях хранится в горизонтальном положении, затем его можно разместить в вертикальном положении с помощью крана, лебедки или аналогичного подъемного устройства. Однако в соответствии со способом по данному изобретению можно дополнительно закреплять один конец практически горизонтально размещенного удлиненного тела в поворотном подъемном элементе с гидравлическим управлением и поворачивать подъемный элемент вокруг горизонтальной оси, проходящей практически под прямыми углами к продольной оси удлиненного тела с тем, чтобы перекантовать его в упомянутое стоячее положение. Подобный способ перемещения трубчатого тела из горизонтального в вертикальное положение обеспечивает значительную экономию времени. Поворотный подъемный элемент также можно применить для возврата удлиненного тела в горизонтальное положение после того, как на тело будет нанесен слой бетона.

Далее в соответствии с данным изобретением предусматривается создание устройства для нанесения слоя бетона на наружную поверхность удлиненного тела вроде трубы или штанги, упомянутое устройство содержит раму, подъемный элемент, расположенный в нижней части рамы с возможностью наклона относительно практически горизонтальной оси, средство для соединения одного конца удлиненного тела, расположенного в горизонтальном положении с подъемным элементом, приводное средство для поворота подъемного элемента вокруг горизонтальной оси, направленной практически под прямыми углами к продольной оси удлиненного тела с тем, чтобы перекантовать его в стоячее положение внутри рамы, средство для стопорения удлиненного тела в стоячем положении внутри рамы, кольцевую форму, окружающую стоячее удлиненное тело с тем, чтобы образовать между удлиненным телом и кольцевой формой кольцевое пространство, средство для подачи бетонной смеси в верхнюю часть кольцевого пространства, и средство для перемещения кольцевой формы вверх вдоль удлиненного тела с тем, чтобы сформировать упомянутый слой бетона на наружной поверхности тела.

Кроме того, устройство может содержать перфорированную юбку, связанную с кольцевой формой и образующую ее нижнее продолжение, и средство для воздействия вакуумом на бетонный слой через отверстия, образованные в упомянутой юбке с тем, чтобы удалить из бетонного слоя свободную воду и тем самым стабилизировать слой и увеличить его удельный вес.

Упомянутое соединительное средством может состоять из оправочного элемента, принимаемого в аксиальный канал в удлиненном теле, например, в канал в трубчатом теле, и на оправочном элементе может размещаться расширяемое средство для зацепления с внутренней периферийной поверхностью канала в расширенном состоянии. Конструкция расширяемого средства может быть любой, например оно может расширяться под действием напорной текучей среды или сжатого газа. В соответствии с предпочтительным вариантом реализации расширяемое средство содержит полый кольцевой надувной элемент, размещаемый вокруг справочного элемента, за счет чего оправка стремится сцентрироваться внутри трубчатого элемента, когда надувной элемент заполнен.

В состав соединительного элемента может дополнительно или в качестве варианта входить гнездовой элемент для приема концевого участка удлиненного тела.

На фиг. 1 показан вид в перспективе одного из вариантов реализации устройства по данному изобретению для получения покрытия или нанесения слоя армированного бетона на наружную периферийную поверхность секций трубопровода; на фиг. 2 и 3 в более крупном масштабе изображены виды сбоку каретки для транспортировки непокрытых бетоном секций труб к предлагаемому устройству, изображенной в поднятом и опущенном положении соответственно; на фиг. 4 вид сверху каретки, изображенной на фиг. 2 и 3; на фиг. 5 вид сбоку, на котором изображен кантователь для кантования секций труб из горизонтального в вертикальное положение внутри предлагаемого устройства и наоборот; на фиг. 6 - вид сверху кантователя, изображенного на фиг. 5; на фиг. 7 вид сбоку, на котором изображен один из возможных вариантов реализации кантователя по фиг. 5 и 6; на фиг. 8 вид сверху кантователя, изображенного на фиг. 7; на фиг. 9 вид в разрезе, на котором в более крупном масштабе показано гнездо, образованное в кантователе для приема первого концевого участка покрываемой бетоном секции; на фиг. 10 вид сбоку в разрезе, где в более крупном масштабе изображено центрирующее приспособление, образованное на кантователе; на фиг. 11 вид в разрезе верхнего центрирующего устройства; на фиг. 12 вид в сечении по линии XII-XII на фиг. 11; на фиг. 13 вид сбоку и местный вид в разрезе воронки для подачи бетона к устройству; на фиг. 14 вид сбоку и местный вид в разрезе, где показано устройство для приложения вакуума или удаления воды из устройств для получения бетонного слоя; на фиг. 15 - изображена перфорированная мембрана или юбка для удаления воды, представленная в плоском состоянии; на фиг. 16 представлен вид в разрезе вакуумной камеры, частично ограниченной перфорированной юбкой, изображенной на фиг. 15; на фиг. 17 вид с торца каретки для транспортировки секций трубопровода, покрытых слоем бетона в устройство; на фиг. 18 вид в сечении по линии XVIII-XVIII на фиг. 17.

На фиг. 1 изображена установка или устройство для получения покрытия или слоя из бетона со стальным армированием на наружной периферийной поверхности удлиненных тел вроде секций трубопровода.

На каждой секции 10, покрываемой слоем бетона, предусматривается стальное армирование 11, состоящее из арматурной проволоки, намотанной по спирали на периферийную наружную поверхность секции. Витки спирально намотанной проволоки можно соединить друг с другом при помощи продольных проволок, привариваемых к виткам спиральной проволоки. Чтобы реально удалить стальное армирование от периферийной поверхности секции 10 можно применить подходящие распорные средства, тогда стальное армирование будет находиться соосно с секцией трубопровода. На противоположные торцевые участки секций желательно не наносить армирования 11.

Секцию трубопровода 10 со стальным армированием 11 можно разместить на каретке 12 и передвинуть в стоячее устройство для нанесения бетона 13. Каретка 12 может перемещаться к устройству 13 по колее 14, расположенной в канале или желобе 15 ниже нулевой отметки.

Каретка 12 более подробно изображена на фиг. 2 4, она состоит из двух несущих рам 16, соединенных друг с другом с помощью средства переменной длины вроде гидроцилиндра двустороннего действия 17. На каждой из несущих рам 16 качательно монтируется опорная рама 18, она может перемещаться между опущенным положением, изображенном на фиг.3, и поднятым положением, изображенным на фиг. 2 при помощи гидравлических цилиндров 19. Противоположно направленные свободные торцевые участки опорных рам 18 каретки 12 образуют опорные поверхности 20, поддерживающие свободные концевые участки секций 10. Когда секция трубопровода 10 загружается на каретку 12, и каретка движется к устройству 13 в положение, близкое к устройству 13, то опорные рамы18 находятся в опущенном положении, изображенном на фиг. 3, а поршень гидроцилиндра двойного действия 17 фиксируется относительно цилиндра. В этом положении камеры цилиндра двойного действия 17 могут соединяться друг с другом, чтобы поршень мог свободно ходить относительно цилиндра, а опорные рамы 18 могут перемещаться в поднятые положения, изображенные на фиг. 2, под действием цилиндров 19. Так как несущие рамы 16 могут свободно двигаться друг относительно друга, то относительного перемещения между опорными поверхностями 20 и свободными концами секции 10 можно избежать. Подобным образом секцию трубопровода 10, снабженную стальным армированием 11, можно поднять на уровень, на котором ее первый конец может войти в зацепление с кантователем, более подробно описанным ниже. Для передвижения каретки 12 по колее 14 может применяться любое подходящее приводное средство, например, гидродвигатель.

В состав устройства для нанесения бетонного слоя 13 входит башнеподобная рама 21, содержащая вертикально установленные стойки 22 и верхнюю стационарную платформу 23, скрепленную со стойками 22. На платформе 23 смонтировано верхнее приспособление позиционирования трубы 24. Нижняя платформа 25 может вертикально перемещаться по башнеподобной раме 21, для чего, к примеру, может применяться зубчатая рейка и шестерня (не показано). На платформе 25 монтируется кольцевая форма 26, также вертикально подвижная вместе с платформой вдоль секции трубопровода 10, установленной в вертикальном положении внутри башнеподобной рамы 21 и удерживаемой в этом положении за счет верхнего приспособления позиционирования трубы 24 и при помощи кантователя 27, смонтированного у нижнего конца башнеподобной рамы 21. Для подачи бетона к форме 26 от бункера 28 применяется ленточный транспортер 29. После того как в устройстве 13 на секцию 10 нанесен слой 30 армированного бетона, трубу можно перекантовать назад в горизонтальное положение и погрузить на каретку 31 (более подробно изображенную на фиг. 17 и 18), а затем переместить в пункт складирования. Каретка 31 может перемещаться над каналом или желобом 15 по колее 32, идущей по обеим сторонам желоба или канала 15 на нулевом уровне.

На фиг. 5 и 6 изображен один из вариантов реализации кантователя 27. Кантователь состоит из нижнего оправочного приспособления 33, смонтированного с возможностью поворота вокруг оси 34. Тот конец оправки, что противоположен колее 32, шарнирно соединен со штоком 35 поршня гидравлического цилиндра 36, который в свою очередь соединяется с возможностью поворота с подкосом 37, благодаря чему оправка 33 может поворачиваться между практически горизонтальным положением, изображенном на фиг. 5 сплошными линиями, и практически вертикальным положением, показанным на фиг. 5 пунктирными линиями, когда нижний конец оправки 33 можно застабилизировать или зафиксировать с помощью направляющего и/или фиксирующего средства 38. Кроме того, на оси 34 вращательно смонтированы два рычажных плеча 39, шарнирно связанных с поршневым штоком 40 шарнирно установленного гидравлического цилиндра 41. Сводные концы рычажных плеч 39 могут входить в направляющие элементы 39а, идущие продольно под рамой каретки (фиг.17), за счет чего рычажные плечи могут соединятьсяс кареткой 31. Следовательно цилиндр 41 может кантовать рычажные плечи 39 и соединенную с ними каретку 31 от положения, при котором каретка 31 опирается на колею 32, показанного сплошными линиями на фиг.5, до стоячего положения, показанного пунктирными линиями на фиг.5, в котором готовая секция трубопровода может опираться на каретку 31. Направляющие и/или фиксирующие средства 38, а также гидравлический цилиндр 41, могут помещаться в колодце 42, как показано.

На фиг. 7 и 8 изображен еще один вариант реализации кантователя, показанного на фиг.5 и 6, при этом аналогичные детали обозначены аналогичными номерами. В то время как на фиг.5 оправка 33 выполнена по типу рычага и может наклоняться на 90^o между вертикальным и горизонтальным положениями, оправка 33 в кантователе 27 по фиг.7 выполнена в виде креста с четырьмя плечами, который может поворачиваться относительно оси 34. Нижний рычаг крестоподобной оправки 33 может направляться двумя поперечно разнесенными параллельными направляющими элементами 43 и может временно фиксироваться в практически вертикальном положении с помощью одного или нескольких фиксаторных элементов 44, для управления которыми можно, к примеру, применить гидравлический цилиндр (не показано). В качестве изображенного на фиг.7 цилиндра 36, предназначенного для поворота крестоподобной оправки 33 в направлении, указанном стрелкой 45, можно применить гидравлический цилиндр двустороннего действия, смонтированный у основания колодца 42. Цилиндр 36 можно приспособить к перемещению оправки в положение, изображенное пунктирными линиями на фиг.7 лишь под острым углом,например приблизительно 20^o.

В состав оправочного приспособления 33, изображенного на фиг.5, входит оправочный элемент 46, на свободном конце которого находится центрирующее приспособление 47, и гнездовой элемент 48, окружающий оправочный элемент 46, аксиально удаленный от его свободного конца. На каждом плече крестоподобного оправочного приспособления 33 кантователя 27, изображенного на фиг.7, содержится оправочный элемент 46 с центрирующим приспособлением 47 на его свободном конце и продольно удаленным от него гнездовым элементом 48.

Каждый оправочный элемент 46 приспосабливается к введению в смежный конец секции трубопровода 10, перемещаемой к кантователю в горизонтальном положении, например при помощи каретки 12, тогда открытый концевой участок секции 10 может приниматься в гнездовой элемент 48, более подробно изображенный на фиг.9. Гнездо состоит из кольцевого радиального фланца 49, его можно приварить к наружной периферийной поверхности оправочного элемента 46 из кольцевого элемента 50, прикрепленного к фланцу 49, и периферийного элемента 51, прикрепленного к элементу 50. Первый конец гнездовой стенки 52 имеет форму усеченного конуса и крепится к периферийному элементу 51, а между внутренним торцом гнездовой стенки 52 у смежной боковой поверхности кольцевого элемента 50 крепится другой кольцевой элемент из какого-либо мягкого металла, например алюминия. На кольцевой элемент 53 может опираться внутренняя концевая поверхность секции 10 при вставлении в гнездовой элемент 48, при этом повреждения этой поверхности не происходит.

Как видно из фиг. 10, в состав центрирующего приспособления 47, находящегося на свободном конце оправочного элемента 46, входит цилиндрическая стенка 54, отходящая от него наружу, внутренний конец ее крепится к круглой пластине 55, диаметр которой существенно превышает диаметр цилиндрической стенки 54, в результате чего краевой участок пластины 55 выходит радиально наружу за пределы стенки 54. В свою очередь пластина 55 разъемно скрепляется с торцевой стенкой 56, расположенной на наружном конце оправочного элемента 46, что выполняется при помощи болтов или иных съемных крепежных средств, благодаря чему центрирующее приспособление 47 можно заменить и приспособить под внутренний диаметр секции трубопровода, покрываемой бетоном. Центрирующий элемент 57 может изготавливаться путем формования под давлением из резины или пластика, в спущенном или сжатом состоянии он имеет в поперечном сечении эллиптическую форму, тогда как в надутом или расширенном состоянии центрирующий элемент стремится принять форму круга и потому заполняет кольцевое пространство, образованное между внутренней и периферийной поверхностью секции трубопровода 10, смонтированной вместе с ним, и наружной периферийной поверхности цилиндрической стенки 54. Для расширения центрирующего элемента 57 можно использовать любую желаемую сжатую текучую среду, например, жидкость. Однако в данном варианте реализации центрирующий элемент 57 надувается воздухом или иным газом. Для подачи сжатой текучей среды в центрирующий элемент 57 можно воспользоваться подвижной трубой 58, подсоединяемой к подходящему источнику сжатой текучей среды, не изображенному на чертеже. Для спуска центрирующего элемента также можно воспользоваться трубой 58.

Если при помощи кантователя 27 секцию трубопровода 10 вместе со стальным армированием 11 переместить из горизонтального в вертикальное положение внутри башнеподобной рамы 21, о чем более подробно будет сказано далее, то верхний конец вертикально направленной секции 10 можно удержать в требуемом положении при помощи верхнего позиционирующего приспособления 24, смонтированного на верхней стационарной платформе 23, также более подробно описываемой далее со ссылками на фиг.11 и 12. В состав позиционирущего приспособления 24 входит гидравлический цилиндр 59, смонтированный на внутреннем фланце 60, образованном внутри наружного трубчатого кожуха 61, смонтированного на стационарной платформе 23. У цилиндра 59 имеется поршневой шток 62, проходящий книзу через кожух 61. Наружный конец поршневого штока 62 соединяется с верхним концом внутренней телескопической трубы 63, которая может иметь в поперечном сечении форму квадрата, что показано на фиг. 12. На конической периферийной поверхности конического позиционирующего элемента 65 имеется торцевая стенка 66, соединенная со свободным концом телескопической трубы 63, и эта поверхность может входить в зацепление с верхним торцевым отверстием вертикальной секции трубопровода 10, при этом периферийная коническая поверхность может покрываться слоем алюминия, пластика или иного сравнительно мягкого материала, который не может причинить вреда верхней открытой кромке секции 10. Телескопическая внутренняя труба 63 проходит через наружный направляющий элемент 67, образующий продолжение трубчатого кожуха 61. Для направления аксиального телескопического перемещения внутренней трубы 63 относительно наружного направляющего элемента 67 можно воспользоваться несколькими стальными роликами 68, вращательно смонтированными на наружном направляющем элементе 67.

С наружной поверхностью телескопической трубы 63 скреплен фланец 70, он радиально выходит наружу из нее и на нем смонтированы два гидравлических цилиндра 69. Каждый из цилиндров 69 содержит поршневой шток 71, свободный конец которого соединяется с торцевой стенкой 72 цилиндра 73 кулисной связью 74. На торцевой стенке 72 имеется центральное подвижное кольцо 75, его форма в поперечном сечении является компланарной к форме телескопической трубы 63, при этом кольцо находится в скользящем контакте с наружной поверхностью трубы. На нижнем конце цилиндра 73 закреплено уплотнительное или прижимное кольцо 76, оно может изготавливаться из пластика или резины, либо из аналогичного упругого материала. Поверхность наружной периферийной кромки торцевой стенки 66 позиционирующего элемента 65 также может находиться в скользящем контакте с внутренней периферийной поверхностью цилиндра 73. Между торцевой стенкой 72 и уплотнительным кольцом 76 размещается юбка 77 из пластиковой или резиновой пленки, занимающая радиальное положение относительно наружной периферийной поверхности цилиндра 78.

Перейдем к более подробному описанию формовочного приспособления 26, смонтированного на подвижной платформе 25,при этом обратимся к фиг. 13 16. Внутренний диаметр цилиндрической трубчатой части формы 78 превышает наружный диаметр секции трубопровода 10, и она монтируется в центральном отверстии в платформе 25 таким образом, чтобы продольная ось трубчатой формы 78 была направлена практически вертикально. Секцию трубопровода 10, размещаемую в башнеподобной раме 21 при помощи кантователя 27, можно направить соосно с трубчатой формой 78 с тем, чтобы между наружной периферийной поверхностью секции 10 и внутренней периферийной поверхностью формы 78 образовалась кольцевая формовочная полость 79. С подвижной платформой 25 стационарно скрепляется нижняя воронкообразная часть 80, опирающаяся на подпорки 81 (на фиг. 13 показана лишь одна подпорка), и кроме того имеется несколько, например четыре вибратора 82, приводимых в движение от электродвигателей и установленных на усилительном элементе 83, расположенном по периферии вокруг наружной поверхности воронкообразной части 80, в поперечном сечении он может иметь уголковую форму, что показано на фиг. 13. Воронкообразная часть 80 открывается в верхний конец кольцевой формовочной полости 79. Для опоры верхней воронкообразной части 84, которая может иметь форму усеченного конуса, применяется несколько подпорок (см. фиг. 13 показана лишь одна), направленных кверху из платформы 25. Подпорки 85 также поддерживают горизонтальную балочную конструкцию 86, расположенную над верхней воронкообразной частью 84 и образующую кольцевую эстакаду 87 с внутренним и наружными ограждающими рельсами 88 и 89 соответственно.

Верхняя воронкообразующая часть 84 может поворачиватьсявокруг своей продольной оси 91, совпадающей с центральными осями нижней воронкообразной части 80, трубчатой формы 78 и секции трубопровода 10. Следовательно, наружный периферийно направленный фланец 92, образованный у верхнего конца поворотной воронкообразной части, может проходить через захваты, образованные двумя роликами 93, смонтированными на подпорках 85. Нижний краевой участок поворотной конической воронкообразной части 84 может перекрывать верхний краевой участок стационарной нижней воронкообразной части 80, а для уменьшения трения между перекрывающимися краевыми участками могут применяться наибольшие ролики 94, вращательно смонтированные между ними. Для поворота воронкообразной части 84 может применяться любое подходящее приводное средство. В данном варианте реализации имеется зубчатый венец 95, смонтированный на наружной поверхности верхней области поворотной воронкообразной части 84, он приводится в движение шестерней, вращаемой каким-либо стационарно установленным двигателем, это может быть гидравлический, пневматический или электрический двигатель (не показано).

Цилиндрическая стенка 96 монтируется соосно внутри верхней области поворотной воронкообразной части 84, и между внутренней поверхностью воронкообразной части 84 и нижней свободной кромкой цилиндрической стенки 96 образуется кольцевой проход 97. Внутри цилиндрической стенки 96 соосно с ней размещается цилиндрический подвижной затворный элемент 98, при этом наружная поверхность подвижного затворного элемента находится в скользящем контакте с внутренней поверхностью цилиндрической стенки 96. Внутри полых вертикальных подпорок,образующих часть внутренних ограждающих рельсов 88, размещаются гидравлические цилиндры 99, их верхние концы соединяются с подвижным затворным элементом 98 благодаря чему цилиндры 99 могут перемещать подвижной затворный элемент 99 между нижним положением, когда кольцевой проход 97 закрыт, что изображено на фиг.13, и верхним положением, когда проход 97 открыт. У каждого из цилиндров 99 имеется поршневой шток 10, к наружному свободному концу которых прикрепляется соединительная тяга 101. Имеется ролик 102, смонтированный с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси на нижнем свободном конце соединительной тяги 101, и он может взаимодействовать с открывающимся книзу кольцевым каналом, образованным у верхнего конца подвижного затворного элемента 98. В результате воронкообразная часть 84 может вращаться совместно с цилиндрической стенкой 96 и подвижным затворным элементом 98, тогда как цилиндры 99 останутся неподвижными. Направляющие ролики 103 могут контактировать с внутренней цилиндрической поверхностью подвижного затворного элемента 98, поддерживая его во время вращательного и аксиального перемещения.

Цилиндрическая трубчатая форма 78 может состоять из верхнего стального цилиндра 104, в котором имеются диаметрально противоположно размещенные вибраторы. К нижнему концу трубчатой формы может крепиться верхний конец перфорированной цилиндрической юбки 106, имеющей практически такой же внутренний диаметр, что и форма, причем для крепления может применяться фланцевое соединение 107. Из фиг. 15 хорошо видно, что в перфорированной юбке 106 могут иметься сквозные небольшие отверстия или проходы 108, образующие сетку с квадратными ячейками, а между отверстиями или проходами 108 могут размещаться приподнятые области 109. Приподнятые области могут иметь любую форму или очертания. Однако в данном варианте реализации каждая область имеет форму квадрата, а сами области также образуют сетку с квадратными ячейками. Юбку 106 предпочтительно выполнять из стальной пластины, она должна до известной степени расширяться и сжиматься. Поэтому у юбки 106 желательно предусмотреть несколько разнесенных по окружности и аксиально направленных прорезей 10. Как видно из фиг. 15, каждая прорезь может начинаться от положения, удаленного от верхней кромки юбки 106, и заканчиваться у нижней кромки юбки, при этом желательно, чтобы открытый конец каждой прорези у нижней кромки юбки впоследствии закрывался с помощью резины, пластика или иного упругого материала 111, закрепленного на нижней кромке юбки 106 с тем, чтобы придать ей возможность незначительного радиального расширения.

На подвижной платформе 25 с помощью внутренних и наружных ограждающих рельсов 113 и 114 соответственно подвешивается кольцевая эстакада 112. Вокруг нижней части внутреннего направляющего рельса 113 помещается кольцевой надувной элемент 115, он упирается в рельс через упорные пластины, расположенные по наружной периферии надувного элемента 115, находящегося между внутренним рельсом 113 и упорными пластинами 116, радиально удаленными от него. У каждой секции перфорированной юбки 106, находящейся между двумя периферийно смежными прорезями 110, предусматривается ушко 117, расположенное у нижней кромки юбки 106. Для соединения каждого ушка 117 с соответствующейупорной пластиной 116 применяется радиально направленное винтовое соединение 118 переменной длины. К надувному кольцевому элементу 115 по трубе 119 может подаваться сжатая текучая среда, поступающая от какого-либо подходящего источника вроде воздушного компрессора или гидравлического насоса, (не показано). Надувание или расширение кольцевого элемента 115 приводит к радиальному расширению нижнего конца юбки 106. Если же кольцевой элемент 115 спущен, то юбка возвращается к исходному сжатому положению, для чего к примеру может применяться кольцо 120, размещаемое вокруг нижнего конца юбки 106 и изготавливаемого из какого-либо упругого материала вроде резины.

На перфорированную юбку 106 снаружи плотно посажена другая наружная цилиндрическая юбка 121, выполненная из эластичного материала вроде листового пластика или резины, при этом эластичная юбка 121 может находиться в контакте с приподнятыми областями 109 на наружной поверхности перфорированной юбки. В результате между периферийной наружной поверхностью перфорированной юбки 106 и внутренней периферийной поверхностью эластичной юбки 121 образуется закрытая камера 122, и эта камера соединяется с вакуумным насосом 123, смонтированным на платформе 125, либо с любым иным источником вакуума, подсоединенным к трубе 124.

На фиг. 17 и 18 изображена каретка 31 для транспортировки секций трубопровода 10, снабженных наружным слоем из армированного бетона 30 и перемещаемых к месту складирования из башнеподобной рамы 21.

Каретка 31 состоит из колесной рамы 125 с ложем 126, на которое опирается наружная поверхность бетонного слоя,образованного на секции 10. Ложе 126 можно выполнить из эластичного листового материала вроде армированной листовой резины или пластика, такой лист можно прикрепить к раме каретки 125 по продольным краям. Вертикальное положение ложа 126 желательно отрегулировать так, чтобы продольная ось секции трубы с бетонным покрытием при нахождении на ложе 126 в горизонтальном положении практически совпадала с продольной осью оправочного элемента 46, когда оправочный элемент находится в горизонтальном положении.

Перейдем к подробному описанию работы рассмотренного выше устройства.

Вначале на каретку 12 помещают секцию трубопровода 10 со стальной арматурой 11 и по колее 14, находящейся ниже нулевой отметки, транспортируют к кантователю 27. Когда каретка 12 занимает положение, смежное с кантователем 27, опорные рамы 18 перемещаются в поднятое положение с тем, чтобы секция 10 была выровнена с горизонтально расположенным справочным элементом 46 кантователя 27. Теперь вокруг концевого участка секции трубы 10 помещают кольцевой элемент 127, изображенный на фиг.9 и ограничивающий в аксиальном направлении нанесении бетонного слоя на секцию трубы. Затем каретка 12 продвигается дальше влево (см. фиг.1), в результате чего оправочный элемент 46 вместе с центрирующим приспособлением 47 вставляется в секцию 10, а свободный конец секции принимается в гнездовой элемент 48, изображенный на фиг. 9. Далее по трубе 58 подается сжатая текучая среда, обеспечивающая надувание или расширение центрирующего элемента 57 с тем, чтобы оправочный элемент 46 оказался по центрувнутри секции трубопровода 10.

Теперь оправочный элемент 46 и смонтированная на нем секция трубопровода 10 перемещаются в вертикальное положение, изображенное пунктирными линиями на фиг. 5 что делается при помощи гидравлического цилиндра 36; такой подъем ограничивается направляющим элементом 38, который можно приспособить к фиксации кантователя в этом положении. Затем каретку 12 можно вернуть для загрузки на нее новой секции 10.

При работе кантователя 27, конструкция которого изображена на фиг. 7, к нему слева в виде, представленном на фиг. 7 в горизонтальном положении перемещается секция трубопровода 10. Секция трубопровода может опираться на каретку таким образом, чтобы выровнять ось секции 10 и ось горизонтального оправочного элемента 46. После того, как секция трубопровода размещается вокруг оправочного элемента 46, кантователь 47 поворачивается на 90^o в направлении, указанном стрелкой 45, и теперь направленное книзу его плечо можно зафиксировать в этом положении с помощью фиксирующего элемента 44.

Когда секция трубопровода 10 перемещается в вертикальное положение, подвижная платформа 25 башнеподобной рамы 21 находится в верхнем положении; теперь в действие вступает верхнее позиционирующее приспособление 24, заставляя верхний свободный конец секции 10 занять нужное положение. Поэтому в цилиндр 59 подается сжатая текучая среда, заставляя позиционирующий элемент 65 входить в контакт с верхним торцевым отверстием секции трубопровода 10, после чего центрирующий элемент 57 можно опустить. Далее сжатая текучая среда по трубе 119 подается к кольцевому элементу 115 с тем, чтобы расширить нижний конец перфорированной цилиндрической юбки 106, чтобы юбка прошла через кольцевой элемент 127, когда подвижная платформа затем переместится в свое нижнее положение, при котором кольцевой элемент 127 окружается цилиндрической трубчатой формой 78, за счет чего между внутренней периферийной поверхностью формы 78, наружной периферийной поверхностью секции 10 и верхней поверхностью кольцевого элемента 127 образуется формовочная полость.

Теперь по ленточному транспортеру 128, расположенному у основания бункера 28, равномерным потоком начинают поступать бетон, попадающий на конвейер 29, по которому бетон подается в верхнюю вращающуюся воронкообразную часть 84. В результате вращения воронкообразной части 84 происходит равномерное периферийное распределение бетона внутри воронкообразной части; цилиндры 99 частично открывают кольцевой проход 97, и в действие вступают вибраторы 82, благодаря чему обеспечивается непрерывный поток бетона в нижнюю невращающуюся воронкообразную часть 80 и далее вниз в формовочную полость 79. По мере того как бетон течет в формовочную полость, в действие включаются электромагнитные вибраторы, смонтированные на форме 78, благодаря чему бетон движется словно жидкость и уплотняется. Контроль за ходом операции может осуществлять оператор, находящийся на эстакаде 87, и как только формовочная полость будет почти полностью заполнена бетоном, подвижная платформа вместе со смонтированным на ней формовочным приспособлением 26 станет медленно перемещаться кверху, при этом движение кверху и поступление бетона регулируются таким образом, чтобы верхняя поверхность отвибрированного бетона в формовочной полости размещалась чуть ниже верхней кромки формы 78.

Как только форма 78 поднимается кверху до такого уровня, при котором нижний конец перфорированной юбки 106 окажется в контакте с периферийной поверхностью кольцевого элемента 127, которая может быть покрыта наружным слоем из резины, пластика или иного эластичного материала, кольцевой элемент 115 спускается с тем, чтобы нижний концевой участок юбки 106 плотно прижался к периферийной поверхности кольцевого элемента 127 при помощи упругого кольца 120. Теперь включается вакуумный насос 123 с тем, чтобы получить вакуум внутри вакуумной камеры 122; благодаря наличию перфораций 108 на наружную поверхность бетонного слоя, окруженного юбкой 106, также начнет действовать вакуум. В результате действия атмосферного давления на наружную поверхность эластичной цилиндрической юбки 121 произойдет радиальное сжатие перфорированной юбки 106 с прорезями, а следовательно и сжатие бетонного слоя, сформированного вокруг секции трубопровода 10. Под действием радиального давления и вакуума на наружную поверхность бетонного слоя произойдет улучшение уплотнения бетона, а избыточная вода выйдет через перфорации 108 в вакуумную камеру 122 и через трубу или трубы 124 поступит к вакуумному насосу 123, благодаря чему избыточную воду можно собрать в подходящем резервуаре.

Процесс литья из бетона будет продолжаться, пока бетонный слой не закроет заданную аксиальную протяженность секции трубопровода 10. Чтобы увеличить скорость литья из бетона, желательно добавлять к бетонной смеси максимальное количество воды, а ее избыточное количество удалять вакуумным насосом, как это описано выше.

Верхний конец конвейера 29 можно шарнирно соединять с подвижной платформой 25, тогда как у нижнего конца можно предусмотреть поперечный вал 129, смонтированный на раме бункера 28 таким образом, чтобы нижний конец конвейера 29 мог перемещаться по мере того, как платформа 25 движется вертикально по отношению к башнеподобной раме 21. Когда протяженность бетонного слоя в аксиальном направлении становится равной желаемой, кольцевой проход 97 закрывается с помощью подвижного затворного элемента 98, однако движение платформы 25 кверху продолжается. Чтобы получить уплотненную и четко ограниченную верхнюю торцевую поверхность у бетонного слоя 30, под действием цилиндров 69 кольцо 76 прижимается к бетону. Кольцо 76 остается в этом положении, пока платформа 25 движется кверху. На последнем участке движения платформы 25 кверху перфорированная цилиндрическая юбка 106 постепенно проходит через кольцо 76 вверх. Теперь внутренняя периферийная поверхность перфорированной юбки 106 войдет в герметичный контакт с наружной периферийной поверхностью уплотнительной юбки 77, за счет чего внутри вакуумной камеры 122 можно поддерживать вакуум с тем, чтобы и верхний участок бетонного слоя прошел вакуумную обработку. Когда процесс нанесения бетона завершен, под действием цилиндров 69 кольцо 76 возвращается в сжатое положение, а цилиндр 59 отводит конический позиционирующий элемент 65 из верхнего конца секции трубопровода 10. Далее кольцевой центрирующий элемент 57 надувается или расширяется до контакта с внутренней поверхностью секций 10. Затем активируется цилиндр 41 с тем, чтобы переместить рычажное плечо 39 и смонтированную на нем каретку 31 в поднятое положение, изображенное пунктирными линиями на фиг.5. Оправочный элемент 46 и смонтированная на ней секция трубопровода с бетонным покрытием 10, 30 перемещаются в горизонтальное положение при управлении со стороны цилиндра 36. Когда покрытая труба соприкоснется с ложем 126 на каретке 31, то эта каретка вместе с погруженной на нее трубой начнет передвигаться в горизонтальное положение под управлением со стороны цилиндра 41. Когда каретка вместе с покрытой бетоном трубой находится в горизонтальном положении, центрирующий элемент 57 опускается, и каретка 31 отсоединяется от рычажного плеча 39. Теперь покрытую бетоном слоем трубу можно переместить в заданное место для схватывания или отвердевания бетона. Нижнее оправочное приспособление 33 готово к приему другой секции трубопровода.

Пример. Длина покрываемых бетонным слоем секций трубопровода 10 может составлять 12 м при диаметре 200 1000 мм. Армирование 11 может состоять из спирально навитой стальной проволоки диаметром 8 мм, при этом аксиальный шаг между витками может составлять 100 мм. Кроме того, в армирование могут входить продольно направленные отрезки стальной проволоки диаметром 6 мм, приваренные к виткам спирали. Радиальная толщина бетонного слоя может составлять 50 120 мм. Длина каждого из непокрытых бетоном концевых участков может равняться приблизительно 300 мм.

Перфорированная цилиндрическая юбка 106 может выполнятьсяиз стального листа толщиной приблизительно 2,5 мм, диаметр отверстий или проходов 108 может равняться приблизительно 1 мм. Расстояние между отверстиями или проходами 108 может быть равно приблизительно 10 мм при их размещении в виде квадратной сетки. Каждая из приподнятых областей 109 может представлять собой квадрат со стороной длиной приблизительно 5 мм при глубине образованных между ними каналов приблизительно в 1 мм. Наружная эластичная юбка 121 может выполняться из неармированного листа пластика, и вакуум внутри вакуумной камеры 122 может составлять приблизительно 90% Наружная периферийная поверхность бетонного слоя может при этом испытывать давление до 8000 кг/см², направление радиально внутрь. При этом можно отливать бетонный слой со скоростью приблизительно 2 м/мин, то есть именно в таком темпе подвижная платформа 25 может двигаться кверху. Возможны различные изменения и модификации варианта реализации, представленного на чертежах и описанного в тексте, не выходящие за пределы данного изобретения. Например, способ и устройство по данному изобретению можно применить для получения бетонного слоя вокруг штангообразных элементов, при этом наружная поверхность бетонного слоя в сечении может иметь любую форму, например, многоугольник.

Различные перечисленные здесь силовые цилиндры могут быть как гидравлическими, так и пневматическими, приводимыми в действие напорной гидравлической жидкостью или сжатым воздухом соответственно.

Формула изобретения

1. Способ нанесения слоя бетона на наружную поверхность секции подводного трубопровода или трубы, включающий установку трубы в рабочее положение посредством подъемного механизма и подачу бетонной смеси в кольцевое пространство между секцией трубопровода и формой, отличающийся тем, что секцию трубопровода, расположенную в горизонтальном положении, перемещают в направлении поворотного подъемного механизма с силовым приводом, поднимают секцию трубопровода в вертикальное положение путем поворота подъемного механизма вокруг горизонтальной оси, проходящей под прямым углом к продольной оси секции, размещают кольцевую форму вокруг наружной поверхности секции трубопровода с образованием между ними кольцевого пространства, подают бетонную смесь в верхнюю часть кольцевого пространства, перемещают кольцевую форму вверх вдоль секции трубопровода для формирования слоя бетона на ее наружной поверхности и опускают секцию трубопровода с нанесенным на нее слоем бетона в горизонтальное положение путем поворота подъемного механизма вокруг горизонтальной оси.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что слой бетона, сформированный на наружной поверхности секции трубопровода, подвергают радиальному сжатию путем воздействия вакуума через перфорации нижней юбки кольцевой формы для удаления из бетона свободной воды.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что бетонную смесь подают в верхнюю воронкообразную часть формы, которую вращают относительно другой части формы для распределения смеси бетона по периферии в кольцевом пространстве, ограниченном формой.

4. Устройство для нанесения слоя бетона на наружную поверхность секции подводного трубопровода или трубы, включающее рамную конструкцию, смонтированную на ней кольцевую форму для образования кольцевого пространства между размещенной внутри секцией трубопровода и кольцевой формой, приспособление для подачи бетонной смеси в кольцевое пространство и приводной подъемный механизм, отличающееся тем, что оно снабжено приспособлением для обеспечения вертикального положения секции трубопровода внутри рамной конструкции, приспособлением для соединения одного конца секции трубопровода, размещенной в горизонтальном положении, с подъемным механизмом, который размещен в нижней части рамной конструкции, приводным приспособлением для поворота подъемного механизма вокруг горизонтальной оси, проходящей под прямым углом к продольной оси секции трубопровода для поворота ее в вертикальное положение внутри рамной конструкции и возврата в горизонтальное положение и приспособлением для перемещения кольцевой формы вверх вдоль секции трубопровода для формирования слоя бетона на ее наружной поверхности.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что оно снабжено перфорированной юбкой, соединенной с кольцевой формой для образования ее нижнего продолжения и приспособлением для воздействия вакуума на слой бетона через перфорации для удаления свободной воды.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что приспособление для воздействия вакуума выполнено с наружной периферийной стенкой, установленной вокруг юбки для образования между ними вакуумной камеры.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что юбка имеет аксиальный разрез, а наружная периферийная стенка выполнена из эластичного материала.

8. Устройство по пп.4 7, отличающееся тем, что приспособление для соединения одного конца секции трубопровода с подъемным механизмом снабжено оправочным элементом и размещенным на нем центрирующим приспособлением.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что центрирующее приспособление содержит полый кольцевой надувной элемент, размещенный вокруг оправочного элемента.

10. Устройство по п.8, отличающееся тем, что приспособление для соединения одного конца секции трубопровода с подъемным механизмом снабжено гнездовым элементом для размещения концевой части секции трубопровода.

11. Устройство по пп.4 10, отличающееся тем, что подъемный механизм снабжен четырьмя оправочными элементами, установленными на горизонтальной оси с образованием крестообразной конструкции.

12. Устройство по пп.4 10, отличающееся тем, что рамная конструкция выполнена башнеподобной и снабжена вертикально размещенным направляющим приспособлением для кольцевой формы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18

PC4A - Регистрация договора об уступке патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

(73) Патентообладатель:ПЕР ААРСЛЕФФ А/С (DK)

(73) Патентообладатель:УОСКО КОУТИНГС ДЕНМАРК АпС (DK)

Договор № РД0062023 зарегистрирован 18.03.2010

Извещение опубликовано: 27.04.2010        БИ: 12/2010