Труба комбинированная с балластным покрытием
Изобретение относится к трубопроводной технике, а именно к трубам с балластным покрытием, используемым при прокладке трубопроводов по дну водоемов и по заболоченной местности. Труба комбинированная состоит из центральной трубы (ЦТ), проводящей вещество в газообразном или жидком состоянии; оболочки, установленной соосно ЦТ с образованием кольцевого пространства, имеющей внутренний диаметр больший, чем наружный диаметр ЦТ, и длину, меньшую, чем длина ЦТ; опорно-направляющего устройства, состоящего из распределенных и закрепленных на наружной поверхности ЦТ центраторов, имеющих опоры; балластного материала, заполняющего кольцевое пространство, оболочка является спиральновитой из оцинкованной стальной ленты и имеет швы, выступающие на внутренней поверхности, и защитное покрытие с наружным слоем из полиэтилена. Конструкция трубы обеспечивает повышенную силу сцепления балластного покрытия с ЦТ и оболочкой. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к трубопроводной технике, а именно к трубам с балластным покрытием, используемым при прокладке трубопроводов по дну водоемов и по заболоченной местности.
Известна комбинированная труба, состоящая из бетонной трубы, внешней полимерной спиральновитой трубы, имеющей множество ребер на внутренней поверхности, соединяющих ее с внешним поверхностным слоем бетонной трубы; внутренней полимерной спиральновитой трубы, имеющей множество ребер на внешней поверхности, соединяющих ее с внутренним поверхностным слоем бетонной трубы [1].
Недостаток известной комбинированной трубы в том, что как внутренняя, так и внешняя полимерные трубы являются тонкостенными, поэтому трубу комбинированную нельзя использовать для транспортирования жидкости или газа под высоким давлением. Кроме того, такие трубы, не имеющие центраторов, изготавливают в вертикальном положении в специальных центрирующих устройствах; они имеют длину, значительно меньшую длины труб, принятой для магистральных трубопроводов (12 метров).
Известна стальная комбинированная труба с бетонным покрытием, имеющая на своей наружной поверхности наклеенные в виде колец ленты из прочного материала, пропитанного связующим веществом в пастообразном состоянии [2].
Недостаток этой комбинированной трубы в том, что она не имеет на наружной бетонной поверхности оболочки, предохраняющей бетон от разрушения под действием воды или обводненной среды, в которую уложена труба.
Известна труба комбинированная с балластным покрытием (прототип) [3], которая состоит из центральной трубы, проводящей вещество в газообразном или жидком состоянии; оболочки, установленной соосно центральной трубе с образованием кольцевого пространства, имеющей внутренний диаметр больший, чем наружный диаметр центральной трубы, и длину, меньшую, чем длина центральной трубы; опорно-направляющего устройства, состоящего из центраторов, распределенных и закрепленных на наружной поверхности центральной трубы, имеющих опоры; балластного материала, заполняющего кольцевое пространство.
Недостаток этой трубы комбинированной с балластным покрытием в том, что внутренняя поверхность полимерной оболочки имеет небольшую шероховатость, обеспечивающую ограниченную величину силы сцепления с бетоном, недостаточную при укладке трубопровода, что может привести к сдвигу оболочки, зажатой в натяжном устройстве, относительно бетона.
Техническая задача, поставленная в полезной модели новой конструкции трубы комбинированной, - обеспечение увеличенной силы сцепления между внутренней поверхностью оболочки и наружной поверхностью балластного покрытия такой величины, чтобы при укладке трубы комбинированной на дно водоема S-методом не произошло смещения центральной трубы с балластным покрытием относительно зажатой в натяжном приспособлении оболочки.
Дополнительной задачей является увеличение силы сцепления между центральной трубой и балластным покрытием.
Задача решена в конструкции трубы комбинированной, состоящей из центральной трубы, проводящей вещество в газообразном или жидком состоянии; оболочки, установленной соосно центральной трубе с образованием кольцевого пространства, имеющей внутренний диаметр больший, чем наружный диаметр центральной трубы, и длину, меньшую, чем длина центральной трубы; опорно-направляющего устройства, состоящего из центраторов, распределенных и закрепленных на наружной поверхности центральной трубы, имеющих опоры, балластного материала, заполняющего кольцевое пространство, при этом оболочка является спиральновитой из оцинкованной стальной ленты с выступающими внутрь швами и имеет на наружной поверхности защитное покрытие.
Защитное покрытие на оболочке может быть как однослойным, так и двух-, трехслойным, аналогичным защитному покрытию стальных труб для магистральных трубопроводов. Предпочтительно, чтобы защитное покрытие на оболочке имело наружный слой из полиэтилена толщиной, выбираемой из интервала 2-8 мм, что исключает смятие спиральновитой оболочки при зажатии трубопровода в натяжном устройстве.
Если центральная труба является стальной, то она имеет на наружной поверхности защитное покрытие с кольцевыми выступами, обеспечивающими лучшее сцепление с балластным покрытием (из цементно-песчаной смеси или бетона), чем защитное покрытие без кольцевых выступов. Сцепление трубы с балластным покрытием увеличивается, если кольцевые выступы выполнены прямоугольными и размещены с шагом, превышающим длину основания опор центраторов, при этом опоры устанавливаются между кольцевыми выступами и обеспечивают дополнительное сцепление бетона с защитным покрытием и, соответственно, с центральной трубой.
Если опоры в центраторе соединены, по меньшей мере, одной стальной лентой или проволокой, то ее устанавливают в пазы со стороны, противолежащей фаске, а опоры могут устанавливаться с упором в торцы прямоугольных кольцевых выступов, что обеспечивает их устойчивость при сборке центральной трубы с оболочкой, в процессе которой сила взаимодействия опоры с выступающими швами оболочки может быть пульсирующей. На стальной ленте или проволоке могут быть закреплены прутки арматуры для армирования балластного покрытия.
При изготовлении центральной трубы из полимерного материала она имеет на наружной поверхности кольцевые выступы прямоугольной формы из полимерной ленты, размещенные с шагом, превышающим длину основания опор центраторов. Если опоры в центраторе соединены, по меньшей мере, одной стальной лентой, установленной в пазы, имеющиеся в каждой опоре со стороны, противолежащей фаске, то они могут устанавливаться с упором в торцы прямоугольных кольцевых выступов.
Для уменьшения или исключения пульсации силы взаимодействия опор с выступающими внутрь спиральными швами оболочки отношение длины поверхности опоры, контактирующей с внутренней поверхностью спиральновитой оболочки, к шагу винтовой линии шва равно или более 2, при этом опора постоянно контактирует с двумя выступающими швами одновременно и имеет устойчивое положение относительно внутренней поверхности оболочки.
Именно новая совокупность признаков в изобретении трубы комбинированной обеспечивает технический эффект - увеличение силы сцепления между поверхностью балластного покрытия и поверхностью оболочки до уровня, исключающего смещение центральной трубы с балластным покрытием относительно оболочки, зажатой в приспособлении в процессе опускания трубы комбинированной на дно водоема S-методом.
На фиг.1 показано продольное сечение трубы комбинированной, имеющей центральную трубу с защитным покрытием.
На фиг.2 показано продольное сечение трубы комбинированной, имеющей центральную трубу с защитным покрытием с кольцевыми выступами.
На фиг.3 показано продольное сечение трубы комбинированной, имеющей центральную трубу с защитным покрытием с кольцевыми выступами прямоугольной формы.
На фиг.4 показано продольное сечение трубы комбинированной, имеющей центральную трубу из полиэтилена с кольцевыми выступами прямоугольной формы.
На фиг.5 показано поперечное сечение трубы комбинированной в зоне центрирующего кольца.
Труба комбинированная состоит из (фиг.1-5) центральной трубы 1 (стальной, из полимерного материала, например, из полиэтилена, из композиционного материала), проводящей вещество в газообразном или жидком состоянии; оболочки 2, установленной соосно центральное трубе с образованием кольцевого пространства 3, имеющей внутренний диаметр больший, чем наружный диаметр центральной трубы, и длину, меньшую, чем длина центральной трубы; опорно-направляющего устройства, состоящего из распределенных и закрепленных на наружной поверхности центральной трубы 1 центраторов 4, имеющих опоры 5; балластного материала 6, заполняющего кольцевое пространство 3; центральная труба может не иметь выступов (фиг.1) или имеет на наружной поверхности кольцевые выступы 7 (фиг.2, 3, 4), расположенные в плоскостях, перпендикулярных оси центральной трубы; оболочка 2 является спиральновитой из оцинкованной стальной ленты 8 и имеет швы 9, выступающие на внутренней поверхности, и защитное покрытие 10 с наружным слоем 11 предпочтительно из полиэтилена.
Шаг кольцевых выступов Sк больше длины Lоп основания опор 5 (фиг.1-4).
Опоры в центраторе соединены лентой 12, установленной в пазы 13 со стороны, противолежащей фаске 14, при этом торец 15 опоры, имеющий паз 13, примыкает к торцу 16 кольцевого выступа 7 (фиг.3, 4).
Швы 9 спиральновитой оболочки выступают внутрь, а отношение длины поверхности опоры 5, контактирующей с внутренней поверхностью спиральновитой оболочки 8 к шагу Sв винтовой линии шва 9, равно или более 2 (Ln/Sв≥2), поэтому при вдвигании центральной трубы с закрепленными на ней центраторами 4 опоры 5 скользят по двум смежным швам 9, что обеспечивает плавность движения центральной трубы 1 при сборке (фиг.1-4).
Толщину полиэтиленового покрытия 11 на наружной поверхности спиральновитой оболочки 2 выбирают из интервала 2-8 мм. При этой величине слой полиэтиленового покрытия обладает достаточной для подводного трубопровода прочностью и обеспечивает более равномерное давление натяжного устройства на спиральновитую оболочку.
При укладке трубы комбинированной на дно водоема S-методом с использованием натяжного устройства, исключающего самопроизвольное опускание трубы, центральная труба надежно удерживается в бетоне, а бетон вместе с центральной трубой удерживается в оболочке, зажатой в натяжном устройстве благодаря повышенному сцеплению спиральновитой оболочки с наружной поверхностью бетона.
Новое сочетание признаков трубы комбинированной не обнаружено при патентно-информационном поиске, что подтверждает ее новизну, а использование спиральновитой оболочки из оцинкованной стальной ленты в качестве оболочки для балластного покрытия не следует из уровня техники.
Источники информации
1. Патент US №5573040 от 20.02.1996.
2. Патент JP Опубл. №2001-303558 от 31.10.2001, Заявл. №2000-119265 от 20.04.2000.
3. Патент RU №2257503 от 22.10.2003.
1. Труба комбинированная с балластным покрытием, состоящая из центральной трубы, проводящей вещество в газообразном или жидком состоянии, оболочки, установленной соосно центральной трубе с образованием кольцевого пространства, имеющей внутренний диаметр больший, чем наружный диаметр центральной трубы и длину меньшую, чем длина центральной трубы, опорно-направляющего устройства, состоящего из центраторов, распределенных и закрепленных на наружной поверхности центральной трубы, с фасками на поверхностях, контактирующих с внутренней поверхностью спиральновитой оболочки, имеющих опоры, балластного материала, заполняющего кольцевое пространство, отличающаяся тем, что оболочка является спиральновитой из оцинкованной стальной ленты с выступающими внутрь швами и имеет на наружной поверхности защитное покрытие.
2. Труба комбинированная по п.1, отличающаяся тем, что защитное покрытие на оболочке имеет наружный слой из полиэтилена.
3. Труба комбинированная по п.2, отличающаяся тем, что толщина наружного слоя из полиэтилена выбирается из интервала 2-8 мм.
4. Труба комбинированная по п.1, отличающаяся тем, что центральная труба является стальной и имеет на наружной поверхности защитное покрытие с кольцевыми выступами.
5. Труба комбинированная по п.4, отличающаяся тем, что кольцевые выступы имеют прямоугольную форму и размещены с шагом, превышающим длину основания опоры центраторов.
6. Труба комбинированная по п.5, отличающаяся тем, что опоры в центраторе соединены, по меньшей мере, одной стальной лентой, установленной в пазы, имеющиеся в каждой опоре со стороны, противолежащей фаске.
7. Труба комбинированная по п.1, отличающаяся тем, что центральная труба изготовлена из полимерного материала, имеет на наружной поверхности кольцевые выступы прямоугольной формы, размещенные с шагом, превышающим длину основания опор центраторов.
8. Труба комбинированная по п.7, отличающаяся тем, что опоры в центраторе соединены, по меньшей мере, одной стальной лентой, установленной в пазы, имеющиеся в каждой опоре со стороны, противолежащей фаске.
9. Труба комбинированная по любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что отношение длины поверхности опоры, контактирующей с внутренней поверхностью спиральновитой оболочки к шагу винтовой линии шва, равно или более 2.
