Трубопроводы с самокомпенсирующейся системой двойных труб

ТРУБОПРОВОДЫ С САМОКОМПЕНСИРУЮЩЕЙСЯ СИСТЕМОЙ ДВОЙНЫХ ТРУБ(72) Авторы БЭР, Харри ВольфгангАбражевич Святослав Иванович(73) Патентообладатель Белорусско-германское совместное предприятие БелИзолит - общество с ограниченной ответственностью(57) 1. Трубопровод с самокомпенсирующейся системой двойных труб, содержащий трубу-оболочку конечной длины, две внутренние трубы, спиралеобразно с зазором установленные по отношению друг к другу в полости трубы-оболочки, теплоизоляцию,выполненную из пеномассы и размещенную в межтрубном пространстве полости трубыоболочки, и систему контрольных линий, проложенных в теплоизоляции, причем длина внутренних труб превышает длину трубы-оболочки, а свободные концы внутренних труб расположены вне полости трубы-оболочки параллельно оси трубы-оболочки, отличающийся тем, что система контрольных линий выполнена в виде контрольного провода,размещенного в теплоизоляции трубы-оболочки, труба-оболочка содержит, по меньшей 8561 1 2006.10.30 мере, одно ответвление, при этом каждая внутренняя труба содержит ответвление, расположенное в области ответвления трубы-оболочки, причем ответвления внутренних труб в ответвлении трубы-оболочки расположены спиралеобразно с зазором по отношению друг к другу, длина ответвлений внутренних труб превышает длину ответвления трубыоболочки, при этом свободные концы ответвлений внутренних труб расположены вне полости ответвления трубы-оболочки параллельно оси ответвления трубы-оболочки, а контрольный провод снабжен ответвлением, расположенным в теплоизоляции ответвления трубы-оболочки. 2. Трубопровод по п. 1, отличающийся тем, что диаметр внутренних труб не превышает 100 мм. 3. Трубопровод по п. 1 или 2, отличающийся тем, что, по меньшей мере, на свободных концах внутренних труб выполнена маркировка. 4. Трубопровод с самокомпенсирующейся системой двойных труб, содержащий трубу-оболочку конечной длины, две внутренние трубы, спиралеобразно с зазором установленные по отношению друг к другу в полости трубы-оболочки, теплоизоляцию,выполненную из пеномассы и размещенную в межтрубном пространстве полости трубыоболочки, и систему контрольных линий, проложенных в теплоизоляции, причем длина внутренних труб превышает длину трубы-оболочки, а свободные концы внутренних труб расположены вне полости трубы-оболочки параллельно оси трубы-оболочки, отличающийся тем, что система контрольных линий выполнена в виде контрольного провода,размещенного в теплоизоляции трубы-оболочки, труба-оболочка содержит, по меньшей мере, один участок формирования изгиба, при этом каждая внутренняя труба и контрольный провод содержат участок формирования изгиба, расположенный в области участка формирования изгиба трубы-оболочки, причем внутренние трубы в области участка формирования изгиба трубы-оболочки расположены с зазором по отношению друг к другу. 5. Трубопровод по п. 4, отличающийся тем, что диаметр внутренних труб не превышает 100 мм. 6. Трубопровод по п. 4 или 5, отличающийся тем, что, по меньшей мере, на свободных концах внутренних труб выполнена маркировка. Заявляемое изобретение относится к конструкции предварительно изолированных труб для теплоизолированных трубопроводов сетей централизованного теплоснабжения, в частности к предварительно изолированным трубам с самокомпенсирующейся системой двойных труб. Проектирование и производство предварительно изолированных труб для систем теплоснабжения получило свое развитие в странах Западной Европы и Америки еще в 60-х годахвека. Однако вопрос совершенствования конструкций таких труб и их адаптации к условиям конкретных регионов остается актуальным и в наши дни. Использование высококачественных, надежных и долговечных предварительно изолированных труб при прокладке тепловых сетей в различных средах (подземные, подводные и воздушные теплотрассы) обеспечивает ряд неоспоримых преимуществ как с экономической (снижение тепловых потерь, расходов на подготовительные работы и монтаж теплотрассы, сокращение сроков прокладки теплотрасс и т.п. ), так и с эксплуатационной точки зрения (надежность дистанционного автоматического контроля состояния изоляции, практическое исключение необходимости ежегодных профилактических работ,простота замены поврежденных участков и т.п. ). Использование предварительно изолированных труб, представляющих собой конструкцию типа труба в трубе, позволяет, таким образом, эксплуатировать теплотрассы в практически безаварийном режиме на протяжении 30-50 лет в зависимости от различных параметров сред (в частности качества и химического состава воды-теплоносителя, условий окружающей среды и т.п. ). 2 8561 1 2006.10.30 Развитие производства предварительно изолированных труб идет по различным направлениям, включающим разработку многоканальных систем в общей изоляции, разработку предварительно изолированных фасонных изделий (муфты, отводы, тройники,колена и т.п. ), разработку самокомпенсирующихся систем и т.д. В этой связи актуальным становится вопрос создания системы, которая обеспечивала бы высокотехническое решение вопросов, относящихся если не ко всем, то к максимально возможному количеству перспективных направлений развития производства предварительно изолированных труб. При этом следует учитывать, что процесс проектирования, в том числе предварительно изолированных тепловых сетей, постоянно усложняется за счет введения дополнительных более жестких технических, экологических и т.п. требований. В начале 90-х годов были предприняты попытки объединить некоторые из направлений развития - был разработан предварительно изолированный участок двухканального трубопровода, предусматривающий возможность самокомпенсации тепловых линейных деформаций, возникающих в подводящей и отводящей трубе в результате разности температур сред и отдельных элементов такой системы 1. Описанный участок теплоизолированного трубопровода, являющийся наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому, предназначен для сети централизованного отопления для прокладки непосредственно в земле и представляет собой следующую конструкцию. Во внешней трубеоболочке расположены две внутренние, как правило металлические, трубы, спиралеобразно завитые и установленные с зазором по отношению друг к другу. Межтрубное пространство заполнено теплоизоляцией, в частности пенополиуретаном. Контроль за целостностью изоляции осуществляется посредством системы контрольных проводов. Концы внутренних труб выступают из теплоизоляции за пределы трубы-оболочки, что обеспечивает возможность соединения данного участка трубопровода в процессе монтажа с соответствующим ему другим аналогичным участком трубопровода. Спиралеобразная форма навивки внутренних труб может быть выполнена как на части участка трубы, так и на всем участке, однако на выходе из теплоизоляции концы труб должны быть расположены параллельно оси трубы-оболочки. Описанная конструкция, с учетом сохранения постоянного значения зазора между внутренними трубами, также обеспечивает простоту и удобство монтажа теплопровода в целом. Такое конструктивное исполнение участка двухканального трубопровода обеспечивает, кроме того, компенсацию тепловых линейных деформаций (удлинения) внутренних труб, в частности подводящей трубы, возникающих на участке вследствие разности температур. Самокомпенсация, в свою очередь,исключает возможность разрыва и/или повреждения как теплоизоляционного слоя, так и стыков со смежными участками трубопровода. Таким образом, в описанной конструкции исключается необходимость использования специальных компенсаторов и, кроме того,вследствие отсутствия провисания внутренних труб, сокращается количество элементов,обеспечивающих фиксацию положения внутренних труб по отношению к трубе-оболочке(в данном случае такие элементы достаточно разместить только у концов трубыоболочки). Участки трубопровода описанной конструкции, однако, могут быть использованы только в качестве линейных участков, что влечет за собой проблему проектирования аналогичных по конструкционному замыслу участков трубопроводов, содержащих фасонные элементы, поскольку при наличии только линейных участков значительно усложняется общий монтаж трубопровода, в частности выполнение различных отводов и/или изгибов. Таким образом, задачей настоящего изобретения является создание трубопровода с самокомпенсирующейся системой двойных труб, который наряду с линейными участками содержал бы участки разветвленной структуры. Такой трубопровод должен обеспечивать упрощение и повышение надежности схемы контроля за состоянием теплоизоляции,улучшение самокомпенсации тепловой линейной деформации во всех ветвях, сокращение времени и упрощение монтажа отдельных участков различной структуры, сокращение 3 8561 1 2006.10.30 расхода материалов, используемых для изготовления, повышение надежности системы трубопровода в целом. Поставленная задача решается трубопроводом с самокомпенсирующейся системой двойных труб, содержащим трубу-оболочку конечной длины, две внутренние трубы, спиралеобразно с зазором установленные по отношению друг к другу в полости трубыоболочки, теплоизоляцию, выполненную из пеномассы и размещенную в межтрубном пространстве полости трубы-оболочки, и систему контрольных линий, проложенных в теплоизоляции, причем длина внутренних труб превышает длину трубы-оболочки, а свободные концы внутренних труб расположены вне полости трубы-оболочки параллельно оси трубы-оболочки, за счет того что система контрольных линий выполнена в виде контрольного провода, размещенного в теплоизоляции трубы-оболочки, труба-оболочка содержит, по меньшей мере, одно ответвление, при этом каждая внутренняя труба содержит ответвление, расположенное в области ответвления трубы-оболочки, причем ответвления внутренних труб в ответвлении трубы-оболочки расположены спиралеобразно с зазором по отношению друг к другу, длина ответвлений внутренних труб превышает длину ответвления трубы-оболочки, при этом свободные концы ответвлений внутренних труб расположены вне полости ответвления трубы-оболочки параллельно оси ответвления трубыоболочки, а контрольный провод снабжен ответвлением, расположенным в теплоизоляции ответвления трубы-оболочки. Поставленная задача решается также трубопроводом с самокомпенсирующейся системой двойных труб, содержащим трубу-оболочку конечной длины, две внутренние трубы, спиралеобразно с зазором установленные по отношению друг к другу в полости трубы-оболочки, теплоизоляцию, выполненную из пеномассы и размещенную в межтрубном пространстве полости трубы-оболочки, и систему контрольных линий, проложенных в теплоизоляции, причем длина внутренних труб превышает длину трубы-оболочки, а свободные концы внутренних труб расположены вне полости трубы-оболочки параллельно оси трубы-оболочки, за счет того что система контрольных линий выполнена в виде контрольного провода, размещенного в теплоизоляции трубы-оболочки, труба-оболочка содержит, по меньшей мере, один участок формирования изгиба, при этом каждая внутренняя труба и контрольный провод содержат участок формирования изгиба, расположенный в области участка формирования изгиба трубы-оболочки, причем внутренние трубы в области участка формирования изгиба трубы-оболочки расположены с зазором по отношению друг к другу. Следует отметить, что оба варианта заявленной конструкции трубопровода обеспечивают достижение заявленных технических результатов независимо от количества, местоположения ответвлений и/или участков формирования изгибов, их направления и протяженности. Такое решение конструкции трубопровода в настоящее время, с учетом существующих технологий гибки металлических труб, предпочтительно может быть использовано для внутренних труб диаметром до 100 мм. По меньшей мере, на всех свободных концах внутренних труб трубопровода предпочтительно должна быть выполнена маркировка, которая обеспечивает исключение возможности ошибок при монтаже отдельных участков трубопровода. Совокупность упомянутых выше существенных признаков и частных случаев из реализации была выявлена авторами в процессе проведения различного рода испытаний и в сочетании с достигнутыми техническими результатами не следует явным образом из уровня техники. Достоинства и преимущества настоящего изобретения ниже будут более подробно описаны с помощью некоторых предпочтительных, но неограничивающих примеров реализации со ссылкой на позиции чертежей, на которых представлены 8561 1 2006.10.30 фиг. 1 - схематичное изображение в разрезе предпочтительного примера реализации первого варианта трубопровода с самокомпенсирующейся системой двойных труб, вид сверху фиг. 2 - схематичное изображение предпочтительного примера реализации первого варианта трубопровода с самокомпенсирующейся системой двойных труб, вид справа фиг. 3 - схематичное изображение в разрезе предпочтительного примера реализации второго варианта трубопровода с самокомпенсирующейся системой двойных труб, вид сверху фиг. 4 - схематичное изображение предпочтительного примера реализации второго варианта трубопровода с самокомпенсирующейся системой двойных труб, вид спереди. На фиг. 1 и фиг. 2 представлен предпочтительный пример реализации трубопровода 1 с самокомпенсирующейся системой двойных труб 2 и 2, на одном из участков трубыоболочки 3 содержащего ответвление 4, в различных проекциях. Трубопровод 1 содержит также контрольный провод 5 и теплоизоляцию 6. Внутренние трубы 2 и 2 расположены в полости трубы-оболочки 3 спиралеобразно с зазором по отношению друг к другу. Длина внутренних труб 2 и 2 превышает длину трубы-оболочки 3, так что их свободные концы 7 и 7, соответственно, расположены вне полости трубы-оболочки 3 и параллельно оси 8 трубы-оболочки 3. Внутренние трубы 2 и 2 в области ответвления 4 трубы-оболочки 3 содержат ответвления 9 и 9, соответственно, свободные концы 10 и 10 которых, соответственно, расположены вне полости ответвления 4 трубы-оболочки 3 и параллельно оси 11 ответвления 4 трубы-оболочки 3. Ответвления 10 и 10 расположены в полости ответвления 4 трубы-оболочки 3 спиралеобразно с зазором по отношению друг к другу. Контрольный провод 5 также снабжен ответвлением 12, расположенным в ответвлении 4 трубыоболочки 3. На свободных концах 7 и 10 и/или 7 и 10 предусмотрена маркировка 13. В данном примере реализации маркировка 13 выполнена только на свободных концах 7 трубы 2 и свободном конце 10 соответствующего ей ответвления 9. Маркировка может быть выполнена любым подходящим, известным специалисту в данной области техники способом и в рамках настоящей заявки подробно рассматриваться не будет. На фиг. 3 и фиг. 4 представлен предпочтительный пример реализации трубопровода 14 с самокомпенсирующейся системой двойных труб 15 и 15, труба-оболочка 16 которого содержит участок 17 формирования изгиба, в различных проекциях. Трубопровод 14 содержит также контрольный провод 18 и теплоизоляцию 19. В изображенном на чертежах примере реализации внутренние трубы 15 и 15 расположены спиралеобразно с зазором по отношению друг к другу в полости трубы-оболочки 16 на линейном ее участке. На участке 17 формирования изгиба трубы-оболочки 16 внутренние трубы 15 и 15 содержат участки 20 и 20, соответственно, формирования изгиба. Длина внутренних труб 15 и 15, как и в описанном выше примере реализации первого варианта изобретения, превышает длину трубы-оболочки 16, так что их свободные концы 21 и 21, соответственно, расположены вне полости трубы-оболочки 16 и параллельно оси 22 трубы-оболочки 16 на соответствующем данной паре свободных концов 21 и 21 внутренних труб 15 и 15 участке трубы оболочки 16. На свободных концах 15 и/или 15 предусмотрена маркировка 23. В данном примере реализации маркировка 23 выполнена только на обоих свободных концах 21 внутренней трубы 15. Как и в описанном выше примере реализации первого варианта изобретения, маркировка может быть выполнена любым подходящим, известным специалисту в данной области техники способом. Заявляемый трубопровод с самокомпенсирующейся системой двойных труб изготавливают следующим образом. При изготовлении трубопровода в соответствии с обоими вариантами изобретения пару внутренних, как правило металлических, труб 2, 2 (15, 15) изгибают с заданным шагом и устанавливают спиралеобразно с зазором друг по отношению к другу. Трубы могут быть изогнуты любым подходящим, известным специалистам в данной области техники 5 8561 1 2006.10.30 способом с использованием также известного и подходящего оборудования. Так, для этих целей могут быть использованы специальные станки для изготовления, например, металлических поручней винтовых лестниц, параметры изгиба металлических труб в которых задаются и контролируются программными средствами. При реализации изобретения согласно первому варианту на заданном участке внутренних труб 2 и 2 традиционными, хорошо известными специалистам в данной области техники способами выполняют ответвления 9 и 9, соответственно представляющие собой отрезки труб, изогнутых и свитых по отношению друг к другу заданным образом, аналогично внутренним трубам 2, 2. При реализации изобретения согласно второму варианту на заданном участке внутренних труб 15, 15 формируют участок 20, 20, соответственно, изгиба. Учитывая различное назначение внутренних труб 2 и 2 (15 и 15) - подводящая труба и отводящая труба, а также наличие спиралеобразной навивки, на свободных концах 7 и/или 7 (21 и/или 21) внутренних труб 2 и/или 2 (15 и/или 15), а также на свободных концах 10 и/или 10 ответвлений 9 и/или 9 внутренних труб 2 и/или 2 выполняют соответствующую маркировку 13 (23), которая обеспечивает правильность монтажа различных участков труб при прокладке трубопровода. Изготавливают контрольный провод 5, для чего любым известным способом снабжают его ответвлением 12, расположенным в области ответвлений 9, 9 внутренних труб 2, 2. Контрольный провод 5 (18) прокладывают между свободными концами 7, 7, а ответвление 12 контрольного провода 5 - между контрольным проводом 5 и свободными концами 10, 10 ответвлений 9, 9 внутренних труб 2, 2 таким образом, чтобы контрольный провод 5 (18) и ответвление 12 контрольного провода 3 не касались ни поверхности внутренних труб 2, 2 (15, 15) и ответвлений 9, 9, ни внутренней поверхности трубы-оболочки 3 (16). Изготавливают детали трубы-оболочки 3 (16), как правило выполненной из полимерных материалов, для чего раскраивают прямолинейную трубу на фрагменты заданной конфигурации. Так, для варианта трубопровода, содержащего ответвление, на трубе-оболочке 3 выполняют поперечный вертикальный разрез и вырез, расположенный в зоне разреза, для стыковки с ответвлением 4. Дополнительно изготавливают ответвление 4. Для варианта трубопровода, содержащего участок формирования изгиба, на трубеоболочке 16 выполняют поперечный разрез под углом, величина которого зависит от направления изгиба трубопровода. Дополнительно изготавливают участок трубы-оболочки,соответствующий участку 17 формирования изгиба. Для получения цельной конструкции трубы-оболочки 3 (16) детали устанавливаются на соответствующие участки внутренних труб 2, 2 (15, 15) с ответвлениями 9, 9 (участками 20, 20 формирования изгиба). Так, в случае варианта трубопровода с ответвлением на свободные концы 9, 9 внутренних труб 2, 2 надевают части трубы-оболочки 3 до стыковки по месту разреза. На свободные концы 10, 10 ответвлений 9, 9 внутренних труб 2, 2 надевают ответвление 4 трубы-оболочки 3 до стыковки с трубой-оболочкой 3 по месту выреза. В случае варианта трубопровода с изгибом на свободные концы 21, 21 внутренних труб надевают части трубы-оболочки 16 и (между ними) участка 17 формирования изгиба. Далее, любым подходящим и хорошо известным специалисту в данной области техники способом герметично соединяют все детали трубы-оболочки 3 (16) и ответвления 4(изгиба 17) по местам разрезов и вырезов. Изогнутые и свитые заданным образом внутренние трубы 2 и 2 (15 и 15), снабженные ответвлениями 9, 9, таким образом, располагаются теперь в полости общей трубыоболочки 3 (16) с ответвлением 4 (участком 17 формирования изгиба), где их положение фиксируют относительно трубы-оболочки 3 (16) с помощью подходящих, известных спе 6 8561 1 2006.10.30 циалистам в данной области техники устройств-центраторов, которые в рамках настоящей заявки подробно рассматриваться не будут. Учитывая, что изогнутые и свитые внутренние трубы 2, 2 (15, 15) практически не подвержены провисанию на участке трубопровода, измеряемом метрами, для их центрирования по отношению к трубе-оболочке 3(16) достаточно использовать центраторы только вблизи концов трубы-оболочки 3 (16) и ответвления 4. Этого, как правило, достаточно для надежной фиксации положения внутренних труб 2, 2 (15, 15) на данном участке трубопровода. Подготовленный таким образом участок трубопровода заполняют теплоизоляцией 6(19), как правило пеноизоляцией, (запенивают) любым подходящим, известным специалистам в данной области техники способом с использованием стандартного оборудования. Полученные участки монтируются в трубопровод заданной конфигурации. При этом соединяются соответствующие свободные концы 7, 7 (21, 21) внутренних труб 2, 2 (15,15) и, в случае необходимости, свободные концы 10, 10 ответвлений 9, 9 внутренних труб 2, 2, а также концы контрольных проводов 5 (18) двух смежных участков трубопровода, один из которых может быть линейным. Заявляемый трубопровод с самокомпенсирующейся системой двойных труб работает следующим образом. Как уже упоминалось выше, при монтаже трубопровода соединяют участки трубопровода необходимой конфигурации (линейные, с ответвлением, с изгибом). Простоту этой операции монтажа обеспечивает расположение свободных концов 7, 7 (21, 21) внутренних труб 2, 2 (15, 15) и, в случае необходимости, свободных концов 10, 10 ответвлений 9,9 внутренних труб 2, 2, а также свободных концов линейных участков трубопровода (не описанные в рамках настоящего изобретения) параллельно оси трубы оболочки и с одинаковым зазором. Наличие маркировки 13 (23) упрощает, в свою очередь, идентификацию соответствующих концов внутренних труб. При подаче в подводящую внутреннюю трубу 2 (15), а соответственно, и в ответвление 9 внутренней трубы 2 теплоносителя во внутренней трубе 2 (15) и ответвлении 9 внутренней трубы 2 возникают линейные тепловые деформации. Учитывая, что по отводящей внутренней трубе 2 (15) и ответвлению 9 внутренней трубы 2 протекает теплоноситель с гораздо более низкой температурой, т.е. линейные тепловые деформации,возникающие в этом случае, отличны от линейных тепловых деформаций в подводящей внутренней трубе, при использовании прямолинейных труб этот эффект мог бы привести к нежелательным последствиям (нарушение теплоизоляции, повреждения на местах стыка внутренних труб смежных участков и т.п. ). Однако благодаря спиралеобразной форме внутренних труб 2, 2 (15, 15) и ответвлений 9, 9 внутренних труб 2, 2 проявляется эффект самокомпенсации, который позволяет компенсировать изменение длины внутренней трубы в зависимости от температуры теплоносителя и/или условий окружающей среды за счет незначительного изменения траектории спирали, которое не может привести к повреждению теплоизоляции и/или, например, сварочных швов, выполненных на стыках металлических труб. Особенно важно, что эффект самокомпенсации проявляется на всех участках трубопровода, что позволяет значительно повысить надежность всех без исключения соединений, независимо от места их выполнения. Наличие общей системы контроля, выполненной в виде одного контрольного провода, как на линейных участках, так и в ответвлениях и/или на участках формирования изгибов, позволяет осуществлять надежный контроль за состоянием внутренних труб и теплоизоляции, в том числе в местах стыков различных участков трубопровода, в частности в местах выполнения ответвлений. Два смежных участка трубопровода, независимо от их конфигурации, при монтаже трубопровода соединяются посредством стандартных элементов, например муфт. При этом благодаря наличию участков описанных выше конфигураций при монтаже трубопроводов исключается необходимость использования различного рода переходных элементов, требующих дополнительной изоляции после монтажа. Возможность получения в условиях 7 8561 1 2006.10.30 стационарного производства более качественных соединений фрагментов участков трубопроводов описанных выше конфигураций значительно повышает надежность системы. При этом упрощается и становится более надежным контроль за состоянием теплоизоляции как на линейных участках, так и на участках нелинейной и разветвленной конфигурации. Надежность системы трубопровода повышается также благодаря эффективной самокомпенсации тепловой линейной деформации, которая достигается на всех участках и во всех ветвях трубопровода за счет использования спиралеобразной навивки внутренних труб. Полученные описанным выше образом предварительно изолированные трубы, в том числе нелинейной и разветвленной конфигурации, в сочетании со стандартными линейными трубами соответствующих типоразмеров позволяют без особого труда проектировать и прокладывать теплотрассы по различной траектории, снабженные ответвлениями и изгибами. При этом за счет прокладки пары внутренних труб в одной трубе-оболочке, в том числе на участках сложной конфигурации, обеспечивается значительная экономия материалов (трубы-оболочки, пеноизоляция), затрат на подготовительные и монтажные работы, а также на обслуживание. Источники информации 1.0443 078. Фиг. 4 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 8