СЛОИСТЫЙ ПЛОСКОСЛОЖЕННЫЙ И СПОСОБНЫЙ ТРАНСФОРМИРОВАТЬСЯ В ЦИЛИНДР РУКАВ Российский патент 2004 года по МПК F16L55/18 

Изобретение относится к устройствам преимущественно подземного ремонта и восстановления пропускной способности трубопроводов холодного и горячего водоснабжения, канализационных систем, а также нефте- и газопроводов и может быть использовано для профилактики и устранения протечек трубопроводов без раскопки траншей.

Известен рукав в виде чулка из синтетического волокна, пропитанного отверждающимся связующим [Технология бестраншейного ремонта трубопроводов водоснабжения и канализации пришла в Россию. Трубопроводы и экология. - 1998. - №2. – С.24-26]. После протаскивания чулка в полости ремонтируемого трубопровода осуществляют его распрямление до соприкосновения с внутренней поверхностью трубопровода и последующее отверждение связующего подходящими способами, в результате чего на внутренней поверхности трубопровода образуется прочный защитный слой из армированного волокнистым наполнителем полимерного материала.

Недостатками данного известного рукава являются ограниченная сохранность перед использованием в результате постепенного отверждения связующего, большой расход энергии при длительном отверждении связующего, сложности с техническим оснащением процесса ремонта. Данный рукав на основе наиболее подходящих для его изготовления связующих не может быть применен для подачи питьевой воды.

Известен способ получения слоистого плоскосложенного рукава из слоя синтетического волокнистого материала, пропитанного отверждающимся связующим, и наружной оболочки из полиэтиленовой или поливинилхлоридной пленки [Патент Великобритании №1449455, кл. F 16 L 55/18, 1976]. Известный рукав вводят в ремонтируемый трубопровод методом выворачивания наизнанку по принципу чулка, при котором слой из пропитанного связующим волокнистого материала прижимается к внутренней поверхности ремонтируемого трубопровода, а слой пленки становится внутренним в восстановленном трубопроводе. Известный рукав благодаря гибкости хорошо подгоняется к форме ремонтируемого трубопровода и может быть пригоден для ремонта трубопроводов различных диаметров.

Данный известный рукав обладает рядом недостатков. Он имеет ограниченную сохранность перед его использованием в результате постепенного отверждения связующего. При длительном отверждении связующего имеет место большой расход энергии. Из-за наличия на внутренней поверхности вывернутого рукава полимерной пленки он может быть применен для ремонта лишь ограниченного числа типов трубопроводов. Для реализации метода выворачивания требуется сложное техническое оснащение.

Известен слоистый плоскосложенный и способный трансформироваться в цилиндр рукав [Патент США №5931199, кл. F 16 L 55/18, 1998 г.], имеющий внутренний слой из гибкого материала, наружный слой преимущественно из стекловолокна, пропитанного жидким полимером. Отверждение этого полимера при радиальном расширении рукава в трубе, которое осуществляется под действием давления до соприкосновения его наружной поверхности с внутренней поверхностью трубы, обеспечивает фиксацию рукава.

К недостаткам, препятствующим использованию данного изобретения, следует отнести невысокие санитарно-гигиенические характеристики, обусловленные химической природой исходных материалов рукава, невозможность перекрытия дефектов большого размера ремонтируемой трубы, а также недостаточно высокую скорость приклеивания рукава.

Наиболее близким изобретением к заявленному по совокупности существенных признаков является изобретение по патенту США №5931199, который и выбран в качестве прототипа.

Таким образом, задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение прочности рукава, ускорение и упрощение его монтажа в ремонтируемом трубопроводе методом бестраншейного ремонта трубопроводов различных диаметров, обеспечение пригодности отремонтированного трубопровода для подачи различных сред, в том числе и питьевой воды.

На решение поставленной задачи направлено предлагаемое изобретение. Сущность его заключается в том, что обеспечивается высокая прочность рукава, усиление ремонтируемого трубопровода и перекрытие дефектов большого размера без нарушения геометрии трубы, устойчивость к действию целого ряда химически активных сред, возможность подачи по трубопроводу питьевой воды, а также легкого трансформирования рукава в цилиндр в полости трубопровода и высокой скорости приклеивания рукава за счет возможности применения высокой температуры обработки, а также приклеивание к влажной трубе, поскольку вода при высокотемпературной обработке быстро удаляется из зоны склеивания. Высокая равномерность распределения клея и отсутствие его перетекания в процессе протягивания рукава обусловливают достаточно высокую адгезию рукава. При этом возможно использование практически любого типа клея.

Указанный технический результат при использовании предлагаемого изобретения достигается тем, что слоистый плоскосложенный и способный трансформироваться в цилиндр рукав содержит внутренний слой из гибкого материала, наружный слой из нетканого волокнистого материала и полимерный реактивный или термопластичный клей и отличается тем, что внутренний слой является упрочняющим, а полимерный клей размещен между внутренним и наружным слоями, при этом внутренний слой выполнен из двух коррозионностойких металлических лент, неразъемно соединенных между собой по периметру, и дополнительно снабжен штуцером. При этом в качестве реактивного клея используют известные однокомпонентные или двухкомпонентные клеи.

При использовании двухкомпонентного реактивного клея раздельно из каждого компонента выполнены слои, а между ними дополнительно размещен промежуточный слой, который выполнен из легкоплавкого полимера, например сополиэфира или сополимера этилена, или сополиамида.

Также в качестве реактивного клея используют вспенивающийся клей.

В качестве термопластичного клея используют клей-расплав, при этом термопластичный клей-расплав предпочтительно размещать в продольном направлении в виде прутков, а в поперечном направлении в виде перемычек.

В качестве клея-расплава используют смесь битума и вторичного термопласта, например вторичный полиэтилен или вторичный сополимер этилена, или вторичный сополимер стирола.

Термопластичный клей дополнительно может содержать сшивающий агент.

При использовании предлагаемого рукава в условиях низких температур, а также при ремонте нефте- и газопроводов он дополнительно снабжен электрическими контактами, размещенными на торцах внутреннего слоя.

Признаки, приведенные в формуле изобретения, являются необходимыми и достаточными для достижения указанного технического результата, то есть являются существенными.

Предложенное изобретение не известно из доступных источников информации, явным образом не следует из уровня техники и при этом является промышленно применимым в качестве универсального устройства, то есть соответствует всем критериям патентоспособности по действующему законодательству.

Для изготовления рукава необходимы следующие материалы.

В качестве внутренних гибких слоев используют ленты из коррозионно-стойкой стали, например, 12Х18Н10Т.

В качестве нетканого волокнистого материала для наружных слоев рукава используют, например, материал на основе лавсановых или других волокон (ТУ-412-854-91, ТУ 17-52.9814-80).

В качестве клеев используют практически все известные клеи: термопластичные клеи (клеи-расплавы), реактивные клеи (вспенивающиеся клеи, однокомпонентные клеи, двухкомпонентные клеи, анаэробные клеи) [Химическая энциклопедия: Т.2 - М.: Советская энциклопедия. - 1990. - С.406].

Например, полиэфирный клей-расплав ТФ 60 (ТУ 6-05-211-895-79); клей-расплав на основе сополиамида 548; мастика битумно-каучуковая (ТУ 38.302-16-385-91 с изм.1); двухкомпонентные эпоксидные клеи комнатного отверждения: К 153 (ТУ 2225-509-00203521-94), ВК 9 (ОСТ 1 90281-86), К 300-61 (ОСТ 6-06-5100-96); анаэробные акрилатные клеи комнатного отверждения: двухкомпонентный Анатерм 106 (ТУ 6-02-29-96), однокомпонентный Анатерм 117 (ТУ 6-01-2-1304-85); вспенивающийся однокомпонентный эпоксидный клей горячего отверждения ВКВ 3 (ТУ 1-596-386-96).

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 представлен общий вид плоскосложенного рукава (разрез); на фиг.2 показано размещение промежуточного слоя из легкоплавкого полимера при использовании реактивного двухкомпонентного клея; на фиг.3 изображен предпочтительный вариант размещения термопластичного клея-расплава в виде прутков и перемычек (разрез); на фиг.4 - рукав после трансформирования в цилиндр, размещенный в трубопроводе (разрез); на фиг.5 представлен вид неразъемного соединения металлических лент в отремонтированном трубопроводе.

Слоистый плоскосложенный и способный трансформироваться в цилиндр рукав, предназначенный для ремонта трубопровода, при использовании реактивного клея содержит:

1 - внутренний слой из коррозионностойкой металлической ленты;

2 - наружный слой из нетканого волокнистого материала;

3 - полимерный реактивный клей;

4 - неразъемное соединение (сварка, завальцовка и т.п.);

5 - слои двухкомпонентного реактивного клея (3);

6 - промежуточный слой;

7 - пруток;

8 - перемычка;

9 - трубопровод;

10 - слой нетканого волокнистого материала, который пропитан полимерным клеем при воздействии на рукав повышенных температур и давления, после трансформирования рукава в цилиндр.

При использовании термопластичного клея рукав состоит из:

1 - внутренний слой из коррозионностойкой металлической ленты;

2 - наружный слой из нетканого волокнистого материала;

3 - полимерный термопластичный клей;

4 - неразъемное соединение (сварка, завальцовка и т.п.);

7 - пруток;

8 - перемычка;

9 - трубопровод;

Штуцер и электрические контакты не показаны на фигурах.

На фиг.1 - слоистый, плоскосложенный и способный трансформироваться в цилиндр рукав содержит внутренний слой 1 из двух коррозионностойких металлических лент, наружный слой 2 из нетканого волокнистого материала, а между ними размещен полимерный реактивный или термопластичный клей 3, при этом металлические ленты неразъемно соединены между собой, например, сварным швом 4.

На фиг.2 рукав также содержит внутренний слой 1 из коррозионностойкой металлической ленты, наружный слой 2 из нетканого волокнистого материала, а в качестве полимерного клея 3 используется двухкомпонентный реактивный клей и из каждого компонента выполнены слои 5, а между ними дополнительно размещен промежуточный слой 6 из легкоплавкого полимера.

На фиг.3 рукав также содержит внутренний слой 1, выполненный из двух коррозионностойких металлических лент, неразъемно соединенных между собой, например, завальцовкой 4, наружный слой 2 из нетканого волокнистого материала, а в качестве полимерного клея 3 используется клей-расплав, который в продольном направлении размещен в виде прутков 7, а в поперечном - в виде перемычек 8.

На фиг.4 - разрез отремонтированного трубопровода 9, внутри которого приклеен трансформированный в цилиндр рукав с внутренним слоем 1 из коррозионностойкой металлической ленты, неразъемно соединенной по периметру, и слоем 10 из нетканого волокнистого материала, пропитанного полимерным клеем, после воздействия на рукав повышенных температур и давления при трансформировании рукава в цилиндр.

Пример изготовления слоистого плоскосложенного рукава.

Внутренний слой 1 рукава выполняют из двух уложенных друг на друга лент из стали 12Х18Н10Т шириной 230 мм, толщиной 0,2 мм, неразъемно соединенных, например сваренных по продольным кромкам швом шириной 2 мм, по торцу швом шириной 2 мм. На расстоянии 50 мм от торца внутреннего слоя в одной из лент вырезано отверстие диаметром 10 мм и установлен штуцер с прокладкой. На внешнюю сторону внутреннего слоя 1 нанесен полимерный клей 3 толщиной 3 мм. Поверх слоя клея 3 уложен слой 2 синтетического волокнистого материала шириной 235 мм, толщиной 1,5 мм на основе лавсановых волокон (ТУ 412.854-91). Длина рукава составляет 50 м. Слоистый плоскосложенный рукав, свернутый в бухты, поставляется на ремонтный участок.

Ремонт трубопровода осуществляется следующим образом.

Дефектную часть трубопровода 9 очищают изнутри с помощью роторного устройства. Бухту рукава устанавливают на катушке над колодцем и лебедкой, закрепленной над другим колодцем, через формующее устройство (придающее рукаву U-образную форму), установленное на торце трубы, протаскивают рукав внутрь трубопровода, расположенного между колодцами. Затем рукав раздувают сжатым воздухом. Приклеивание осуществляют расширяющимся дорном с газовой горелкой. Толщина нетканого материала пористой структуры обеспечивает продавливание клея сквозь него только после прижатия рукава к ремонтируемому трубопроводу.

Концы рукава с внутренним слоем 1 из коррозионностойкой стали приваривают через переходные кольца к ремонтируемому трубопроводу 9.

Указанное в формуле изобретения сочетание внутреннего и наружного слоев рукава, выполненных из определенных материалов, обеспечивает исключительно низкие сорбционные показатели и соответственно высокие санитарно-гигиенические характеристики, а также формоустойчивость в широком диапазоне температур термообработки и, следовательно, высокую скорость приклеивания рукава. Наличие внутреннего металлического слоя обеспечивает возможность приварки рукава в месте соединения ремонтируемого участка трубопровода, а также эксплуатацию при высоких температурах и способность перекрытия дефектов большого размера. Предлагаемое послойное сочетание материалов рукава обеспечивает близкое значение модулей упругости рукава и ремонтируемой трубы, что позволяет принять рукаву на себя значительную часть нагрузки, создаваемой за счет внутреннего давления, и тем самым замедлить процесс разрушения ремонтируемой трубы.

Предлагаемая конструкция рукава позволяет значительно расширить область его применения за счет дополнительно выполненных на рукаве электрических контактов с целью пропускания электрического тока. Такой обогрев предотвращает замерзание трубопровода, обеспечивает его оттаивание, удаление парафина с внутренней поверхности труб нефтепровода. По изменению величины электросопротивления можно вести контроль за целостностью трубы.

При этом практически любой известный реактивный или термопластичный клей может быть использован при изготовлении данного рукава.

Распределение клея и его расположение между внутренним и наружным слоями рукава предотвращают его перетекание в процессе протягивания и обеспечивают высокую равномерность распределения клея, что в свою очередь позволяет значительно повысить адгезию рукава к внутренней поверхности ремонтируемого трубопровода.

Предлагаемое изобретение было опробовано в лабораторных и натурных условиях при ремонте водопровода с внутренним диаметром 150 мм и длиной 50 м.

На рукав из коррозионностойкой стальной ленты получено гигиеническое заключение Минздрава РФ №77.0106.224.Т.296 48.10.0.

Каждый отремонтированный отрезок трубопровода подвергался гидроиспытаниям по методике, принятой в ГП “МОСВОДОКАНАЛ”. Результаты всех испытаний положительные.

Таким образом, с помощью предлагаемого рукава осуществляют ремонт трубопровода без раскопки траншей путем приклеивания рукава внутрь дефектного участка длиной до 200 метров.

В результате такого ремонта трубопровод приобретает эксплуатационные параметры, характерные для трубопроводов из коррозионностойкой стали. Стоимость такого ремонта ниже стоимости ремонта с заменой трубы на новую из черного металла.

При выполнении работ используется современное робототехническое оборудование для разведки и дистанционного ремонта.

Ни один из известных рукавов или вкладышей для ремонта трубопроводов не обеспечивает ремонт с указанным техническим результатом.

Из вышесказанного следует, что заявленное техническое решение направлено на решение поставленной задачи и при этом соответствует требованиям охраноспособности по действующему законодательству.

Изобретение относится к строительству и используется при ремонте подземных трубопроводов. Слоистый плоскосложенный рукав содержит внутренний слой из гибкого материала, наружный слой из волокнистого нетканого материала и полимерный реактивный или термопластичный клей. Внутренний слой является упрочняющим, выполнен из двух коррозионностойких металлических лент, неразъемно соединенных между собой по периметру, и дополнительно снабжен штуцером. Полимерный клей размещен между внутренним и наружным слоями. При использовании двухкомпонентного реактивного клея раздельно из каждого компонента выполнены слои и между ними дополнительно помещен промежуточный слой. В дефектную часть трубопровода после ее подготовки вводят рукав и раздувают его воздухом. Приклеивание осуществляют расширяющимся дорном с нагревом газовой горелкой. Концы рукава приваривают к трубопроводу через переходные кольца к ремонтируемому трубопроводу. Повышает надежность трубопровода. 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Слоистый плоско сложенный и способный трансформироваться в цилиндр рукав, содержащий внутренний слой из гибкого материала, наружный слой из нетканого волокнистого материала и полимерный реактивный или термопластичный клеи, отличающийся тем, что внутренний слой является упрочняющим, а полимерный клей размещен между внутренним и наружным слоями, при этом внутренний слой выполнен из двух коррозионно-стойких металлических лент, неразъемно соединенных между собой по периметру и дополнительно снабженных штуцером.2. Рукав по п.1, отличающийся тем, что в качестве реактивного клея используют одноупаковочный или двухупаковочный клей.3. Рукав по п.2, отличающийся тем, что при использовании двухупаковочного реактивного клея раздельно из каждой упаковки выполнены слои, а между ними дополнительно размещен промежуточный слой.4. Рукав по п.3, отличающийся тем, что промежуточный слой выполнен из легкоплавкого полимера.5. Рукав по п.3 или 4, отличающийся тем, что в качестве легкоплавкого полимера используют сополиэфиры, или сополимеры этилена, или сополиамиды.6. Рукав по п.2 или 3, отличающийся тем, что в качестве реактивного клея используют вспенивающийся клей.7. Рукав по п.1, отличающийся тем, что в качестве термопластичного клея используют клей-расплав.8. Рукав по п.7, отличающийся тем, что термопластичный клей-расплав размещен в продольном направлении в виде прутков, а в поперечном направлении в виде перемычек.9. Рукав по п.7, отличающийся тем, что в качестве клея-расплава используют смесь битума и вторичного термопласта.10. Рукав по п.9, отличающийся тем, что в качестве вторичного термопласта используют вторичный полиэтилен, или вторичный сополимер этилена, или вторичный сополимер стирола.11. Рукав по п.1 или 7, отличающийся тем, что термопластичный клей дополнительно содержит сшивающий агент.