RU2391594C1 - Seismic protective support for pipeline - Google Patents

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: support consists of two resilient members - springs (12), whereon location plate (1) rests, and of frame which contains base (4) and poles (5) and rests on foundation. Rod (13) with sliding bushing (19) is installed inside each spring; the rod is pivotally supported by the frame and passes through an opening in location plate (1). Centring bushing (21) is concentrically inserted into an opening between rod (13) and location plate (1). Between an upper platform of centring bushing (21) and the head of sliding bushing (19) there is left a gap of size dependent on amplitude of location plate (1) variation. Two plates (6) are vertically welded to location plate (1) on both sides; a braking mechanism is hold down to these plates; force of brake mechanism holding down depends on external load.

EFFECT: damping vibrate processes form seismic effect and vibration, maintaining required mobility of pipeline.

2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к надземным трубопроводам, по которым перекачиваются различные жидкости, газы и водяной пар. В частности, это относится к трубопроводам, присоединяемым к емкостям, аппаратам и насосам и испытывающим силовое взаимодействие с ними.The invention relates to overhead pipelines through which various liquids, gases and water vapor are pumped. In particular, this applies to pipelines connected to tanks, devices and pumps and experiencing force interaction with them.

В процессе эксплуатации на трубопроводы могут действовать механические удары снаружи, гидравлические удары внутри трубопровода, землетрясения, при которых он может получать линейные перемещения в различных направлениях и испытывать силовые воздействия, вибрации, которые могут переходить в резонансные колебания.During operation, pipelines can be subjected to mechanical shocks from the outside, hydraulic shocks inside the pipeline, earthquakes, during which it can receive linear displacements in different directions and experience force effects, vibrations that can go into resonant vibrations.

Широко распространены опоры (скользящие, роликовые, катковые и подвесные) [1], которые воспринимают усилия от трубопроводов, передают их на несущие конструкции или грунт и обеспечивают перемещения трубопровода только в горизонтальной плоскости. Однако они не защищают трубопровод от силовых ударных воздействий и вибрации, которая может переходить в резонансные колебания.Widespread supports (sliding, roller, roller and suspension) [1], which receive forces from pipelines, transfer them to supporting structures or soil and provide movement of the pipeline only in a horizontal plane. However, they do not protect the pipeline from shock and vibration, which can go into resonant vibrations.

Известна опора трубопровода (патент №2124668, РФ, 1998.02.16), содержащая ложемент, закрепленный на фундаменте с помощью регулирующего устройства, состоящего из пружин сжатия со шпильками внутри, нижний конец шпилек закреплен неподвижно в платформе свайного фундамента, а верхний закреплен с возможностью регулировки по высоте в ложементе, и мерную планку с визиром. При перемещении фундамента (например, от морозного пучения грунта) регулируют осадку пружины при помощи регулировочных гаек для снижения напряжений в трубопроводе. Однако эта опора не защищает трубопровод от многомерных силовых воздействий, возникающих при землетрясении, не амортизирует колебательное движение при ударе, землетрясении и не допускает горизонтального перемещения трубопровода. Например, при действии на трубопровод горизонтальной нагрузки в результате землетрясения шпильки могут деформироваться за пределы упругости, приобретая остаточную деформацию, так как они жестко закреплены к платформе фундамента. Подвижность трубопровода обеспечивается только сжатием или растяжением пружин в вертикальной плоскости.Known support pipe (patent No. 2124668, RF, 1998.02.16), containing a lodgement fixed on the foundation using a control device consisting of compression springs with studs inside, the lower end of the studs is fixed motionless in the pile foundation platform, and the upper is fixed with the possibility of adjustment height in the lodgement, and a measuring bar with a sight. When moving the foundation (for example, from frost heaving of the soil), the spring settlement is regulated with the help of adjusting nuts to reduce stresses in the pipeline. However, this support does not protect the pipeline from multidimensional force effects arising from an earthquake, does not absorb vibrational motion upon impact, earthquake and does not allow horizontal movement of the pipeline. For example, when a horizontal load is applied to the pipeline as a result of an earthquake, the studs can deform beyond the elastic limits, acquiring permanent deformation, since they are rigidly fixed to the foundation platform. The mobility of the pipeline is ensured only by compression or extension of the springs in a vertical plane.

В предлагаемой сеисмозащитной опоре для трубопровода, содержащей раму, опирающуюся на фундамент, ложемент, опирающийся на основание рамы через пружины и штоки с втулкой скольжения, гайкой регулирования и контргайками, поставленная задача решается за счет того, что штоки опираются на основание рамы шарнирно, ложемент со своими площадками опирается на пружины, отверстия в опорном конце штоков для прохождения пальцев выполнены в форме однополостного гиперболоида, в отверстия в площадках ложемента для прохождения штоков с втулкой скольжения помещена центрирующая втулка, у которой отверстие для прохождения втулки скольжения имеет форму однополостного гиперболоида, между верхним торцом центрирующей втулки и головкой втулки скольжения оставлен зазор, величина которого определяется в зависимости от амплитуды колебания ложемента, между рамой и ложементом установлены тормозные механизмы, каждый из которых состоит из тормозного башмака, прижимаемого к поверхности плиты ложемента при помощи пружины, толкателя и прижимной пробки. Усилие прижатия тормозного башмака к поверхности плиты ложемента определяется в зависимости от интенсивности внешней нагрузки.In the proposed seismic protection support for a pipeline containing a frame resting on a foundation, a lodgement resting on a frame base through springs and rods with a sliding sleeve, a regulation nut and locknuts, the problem is solved due to the fact that the rods are supported on the frame base pivotally, the lodgement with relies on its springs for springs, holes in the supporting end of the rods for fingers to pass are made in the form of a one-sheeted hyperboloid, in holes in the platforms of the tool tray for the passage of rods with a sleeve A centering sleeve is placed, in which the hole for passing the sliding sleeve has the shape of a single-cavity hyperboloid, a gap is left between the upper end of the centering sleeve and the head of the sliding sleeve, the value of which is determined depending on the amplitude of the lodgement, brake mechanisms are installed between the frame and lodgement, each of which consists of a brake shoe pressed against the surface of the lodgement plate by means of a spring, a pusher and a pressure plug. The force of pressing the brake shoe to the surface of the lodgement plate is determined depending on the intensity of the external load.

На такой опоре смягчаются удары на трубопровод, амортизируются колебания, уменьшается их амплитуда. В результате достигается повышение надежности и промышленной безопасности трубопровода, особенно, если по нему перекачиваются горючие, взрывоопасные и ядовитые жидкости и газы.On such a support, blows to the pipeline are softened, vibrations are damped, their amplitude decreases. As a result, an increase in the reliability and industrial safety of the pipeline is achieved, especially if combustible, explosive and toxic liquids and gases are pumped through it.

На фиг.1 изображен общий вид сейсмозащитной опоры для трубопровода.Figure 1 shows a General view of the earthquake support for the pipeline.

На фиг.2 - сечение опоры.Figure 2 - cross section of the support.

На фиг.3 - узел торможения (выносной элемент А на фиг.2).Figure 3 - node braking (remote element A in figure 2).

На фиг.4 - узел опирания на раму (выносной элемент Б на фиг.2).Figure 4 - node bearing on the frame (remote element B in figure 2).

Предлагаемая сейсмозащитная опора для трубопровода включает ложемент 1 с двумя площадками 2, раму 3, состоящую из основания 4 и стоек 5, приваренные вертикально к площадкам плиты 6, к которым при помощи тарельчатых пружин 7, толкателей 8 и прижимных пробок 9 прижаты тормозные башмаки 10. Толкатель проходит через отверстие в направляющей пластине 11, приваренной к стойке рамы. Рама крепится к фундаменту (на фиг.1 не показано). Ложемент со своими площадками опирается на пружины 12, внутри пружин расположен шток 13, опирающийся на палец 14, вставленный в двойное ушко 15. Отверстие в штоке для прохождения пальца имеет форму однополостного гиперболоида для плавного перекатывания при наклоне штока влево и вправо на небольшой угол. В шток завернуты верхняя 16 и нижняя 17 контргайки. Пружина опирается на гайку регулирования 18. Сверху на шток завернута втулка скольжения 19, имеющая буртик 20. Втулка скольжения входит во втулку центрирующую 21, поверхность отверстия которой выполнена в форме однополостного гиперболоида. Между буртиком втулки скольжения и верхним торцом центрирующей втулки оставлен зазор Δh, величина которого назначается по максимальной амплитуде колебания трубопровода в вертикальной плоскости. Прижимная пробка 9 вставлена в резьбовую втулку 22, которая приварена к стойке 5. Чтобы исключить отворачивание прижимной пробки при вибрации, имеется стопорный винт 23. Для регистрации осадки пружины имеется контрольная линейка 24 с визиром. К ложементу трубопровод может крепиться полухомутом 25 или привариваться.The proposed seismic protection support for the pipeline includes a lodgement 1 with two platforms 2, a frame 3 consisting of a base 4 and racks 5, welded vertically to the platforms of the plate 6, to which brake shoes 10 are pressed with cup springs 7, pushers 8 and pressure caps 9. The pusher passes through an opening in the guide plate 11 welded to the frame post. The frame is attached to the foundation (not shown in FIG. 1). The lodgement with its platforms rests on the springs 12, the rod 13 is located inside the springs, resting on the finger 14, inserted into the double eye 15. The hole in the rod for passing the finger has the form of a one-cavity hyperboloid for smooth rolling when the rod is tilted left and right by a small angle. The upper 16 and lower 17 locknuts are wrapped in a rod. The spring rests on the adjustment nut 18. A sliding sleeve 19 having a shoulder 20 is wrapped on top of the rod. The sliding sleeve enters the centering sleeve 21, the opening surface of which is made in the form of a single-cavity hyperboloid. Between the bead of the sliding sleeve and the upper end of the centering sleeve, a gap Δh is left, the value of which is assigned by the maximum amplitude of the pipeline oscillation in the vertical plane. The clamping plug 9 is inserted into the threaded sleeve 22, which is welded to the post 5. To prevent the clamping plug from turning off when vibrating, there is a locking screw 23. To register the spring draft, there is a control ruler 24 with a sighting device. The pipeline can be attached to the lodgement with a half-clamp 25 or welded.

Предлагаемая сейсмозащитная опора для трубопровода работает следующим образом.The proposed seismic support for the pipeline works as follows.

Установка трубопровода на проектную отметку (проектную при опорожненном трубопроводе) и рабочую (при заполненном) осуществляется с помощью гаек регулирования, а контроль величины нагрузки производится по шкале контрольной линейки. Сила трения в тормозном механизме регулируется поджатием или отжатием тарельчатых пружин с помощью прижимных резьбовых пробок. В случае действия вертикальной статической нагрузки на трубопровод часть нагрузки воспринимают пружины, а часть компенсируется за счет силы трения в тормозном механизме. При землетрясении, динамических нагрузках (в том числе ударных) на опору она амортизирует эти силовые действия независимо от их направления. Конструкция опоры обеспечивает подвижки трубопровода в любой плоскости. Ложемент, следовательно и трубопровод, при эксплуатации имеют возможность перемещаться по вертикали вдоль осей штоков, по горизонтали - обеспечивается наклоном штоков относительно пальцев благодаря форме отверстия в штоке и в центрирующей втулке. Плиты ложемента и тормозные башмаки образуют демпферы «сухого» трения. При сейсмической вибрации тормозная система способствует сравнительно быстрому рассеиванию сейсмической и вибрационной энергии, снижению динамических нагрузок и демпфированию колебательных процессов в трубопроводе. Однако это не препятствует подвижкам трубопровода в эксплуатационном режиме работы, вызванном изменением температуры и давления транспортируемого продукта.Installation of the pipeline at the design mark (design with the empty pipeline) and the working (with full) is carried out with the help of adjustment nuts, and the control of the load value is carried out on the scale of the control line. The friction force in the brake mechanism is controlled by preloading or depressing the cup springs with the help of clamping screw plugs. In the case of vertical static load acting on the pipeline, part of the load is absorbed by the springs, and part is compensated by the friction force in the brake mechanism. During an earthquake, dynamic loads (including shock) on a support, it dampens these force actions regardless of their direction. The construction of the support provides movement of the pipeline in any plane. The lodgement, therefore, the pipeline, during operation have the ability to move vertically along the axis of the rods, horizontally - is provided by the tilt of the rods relative to the fingers due to the shape of the holes in the rod and in the centering sleeve. The lodgement plates and brake shoes form dry friction dampers. With seismic vibration, the braking system contributes to the relatively rapid dissipation of seismic and vibrational energy, reducing dynamic loads and damping vibrational processes in the pipeline. However, this does not impede the movement of the pipeline in the operational mode of operation caused by a change in temperature and pressure of the transported product.

Источники информацииInformation sources

1. Изготовление и монтаж технологических трубопроводов. Справочное пособие. Машгиз, М., 1960.1. Production and installation of process pipelines. Reference manual. Mashgiz, M., 1960.

2. Патент №2124668, РФ, 1999.01.10. Опора трубопровода.2. Patent No. 2124668, RF, 1999.01.10. Pipeline support.

Claims (2)

1. Сейсмозащитная опора для трубопровода, содержащая раму, опирающуюся на фундамент, ложемент, опирающийся на основание рамы через пружины и штоки с втулкой скольжения, гайкой регулирования и контргайками, характеризующаяся тем, что штоки опираются на основание рамы шарнирно, ложемент со своими площадками опирается на пружины, в отверстия в площадках ложемента для прохождения штоков с втулкой скольжения помещена центрирующая втулка, между верхним торцом центрирующей втулки и головкой втулки скольжения оставлен зазор, величина которого определяется в зависимости от амплитуды колебания ложемента, а между рамой и ложементом установлены тормозные механизмы, каждый из которых состоит из тормозного башмака, прижимаемого к поверхности плиты ложемента при помощи пружины, толкателя и прижимной пробки.1. Seismic protection support for the pipeline, containing a frame resting on the foundation, a lodgement resting on the frame base through springs and rods with a sliding sleeve, a regulation nut and locknuts, characterized in that the rods are hinged on the frame base, the lodgement with its platforms rests on springs, a centering sleeve is placed in the holes in the pads of the tool tray for passing rods with a sliding sleeve, a gap is left between the upper end of the centering sleeve and the head of the sliding sleeve, the size of which it is determined depending on the amplitude of the oscillation of the lodgement, and between the frame and the lodgement there are brake mechanisms, each of which consists of a brake shoe pressed against the surface of the lodgement plate using a spring, a pusher and a pressure plug. 2. Сейсмозащитная опора для трубопровода по п.1, характеризующаяся тем, что отверстия в опорном конце штоков и центрирующих втулках выполнены в форме однополостного гиперболоида с возможностью наклона штоков от вертикального положения. 2. The seismic protection support for the pipeline according to claim 1, characterized in that the holes in the supporting end of the rods and centering sleeves are made in the form of a single-cavity hyperboloid with the possibility of tilting the rods from a vertical position.

Images