Изобретение относится к трубам-оболочкам из композиционного материала, в частности из армирующих нитей и полимерного связующего.
К оболочкам из композиционного материала предъявляются повышенные требования по прочности, надежности и герметичности, исключающие проникновение жидкой или газообразной среды через стенку или стыки в обоих направлениях.
Известна несущая оболочка в виде тела вращения из композиционного материала на основе перекрещивающихся армирующих нитей и полимерного связующего, содержащая охватывающий ее законцовку, скрепленный с нею, металлический кольцевой элемент и уплотнительный кольцевой элемент (патент RU №2165048, МПК7 F 16 L 9/12, 2001).
Известна герметичная труба-оболочка, содержащая несущие слои из стеклопластика и размещенный между ними промежуточный слой термопластичного материала (патент RU №21122652, МПК7 F 16 L 9/12, 1998).
Известно получение аналогичной трубы-оболочки с размещением термопластичной пленки между слоями стеклопластика (патент RU №2015909, МПК6 В 29 С 53/56, 1994).
К недостаткам известных труб-оболочек следует отнести необеспечение ими надежной герметизации от жидкой или газообразной среды, проникающей извне через их слоистую структуру, особенно через стыки, из-за иной природы деформирования и изменения геометрических параметров по сравнению с изделиями, находящимися в равновесном напряженно-деформированном состоянии под действием внутреннего избыточного давления среды. Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, принята несущая оболочка в виде тела вращения из композиционных материалов по патенту RU №2165048.
Основной задачей является создание обладающей новизной, несущей оболочки в виде тела вращения из композиционного материала, в которой была бы использована с наибольшей эффективностью концепция уплотнения стыка при действии агрессивной среды с внешней стороны.
Техническим результатом от использования изобретения является повышение герметичности и надежности конструкции от проникновения внешней агрессивной среды в слое материала через стык с металлическим кольцевым элементом.
Основная задача решена и технический результат достигнут за счет изменения конструкции, введения новых элементов и использования свойств уплотняющих материалов на основе новой концепции организации уплотнения оболочки за пределами стыка. Для этого в несущей оболочке в виде тела вращения из композиционного материала на основе перекрещивающихся армирующих нитей и полимерного связующего, содержащей охватывающий ее законцовку, скрепленный с нею, металлический кольцевой элемент и уплотнительный кольцевой элемент, ее законцовка снабжена наружным кольцевым выступом, выполненным перед металлическим кольцевым элементом с образованием между ними кольцевой канавки, в которой установлен без зазора скрепленный с ними уплотнительный кольцевой элемент. Наружный кольцевой выступ на законцовке оболочки может быть выполнен из слоистого композиционного материала, между его слоями или между наружным кольцевым выступом и законцовкой может быть размещен слой герметизирующего материала из термопластичной пленки или листовой резины.
Отличительными особенностями несущей оболочки в виде тела вращения из композиционного материала являются признаки:
- снабжение оболочки наружным кольцевым выступом;
- выполнение выступа на ее законцовке перед металлическим кольцевым элементом с образованием между ними кольцевой канавки;
установка в образованной кольцевой канавке без зазора скрепленного с выступом и металлическим кольцевым элементом, уплотнительного кольцевого элемента;
- выполнение наружного кольцевого выступа на законцовке из слоистого композиционного материала;
- размещение между слоями композиционного материала кольцевого выступа или между кольцевым выступом и законцовкой оболочки слоя герметизирующего материала из термопластичной пленки или листовой резины.
Указанные отличительные признаки являются существенными, так как каждый из них в отдельности и совместно направлен на решение поставленной задачи и достижение нового технического результата. Наличие кольцевой канавки между наружным кольцевым выступом и металлическим кольцевым элементом с размещенным в ней уплотнительным кольцевым элементом, скрепленным с ними, повышает герметичность несущей оболочки и надежность указанной зоны от проникновения с внешней стороны агрессивной среды. Выполнение наружного кольцевого выступа слоистым или размещение в нем или под ним термопластичной пленки или резины повышает надежность конструкции.
Указанные отличительные существенные признаки являются новыми, так как их использование в известном уровне техники, аналогах и прототипе, не обнаружено, что характеризует предложенное техническое решение соответствием критерию “новизна”.
Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными существенными признаками позволяет решить поставленную задачу создания несущей оболочки в виде тела вращения из композиционного материала и достичь новый технический результат, что характеризует новое техническое решение существенными отличиями от известного уровня техники, аналогов и прототипа. Новое техническое решение является результатом опытно-экспериментальных исследований и творческой разработки, получено без использования стандартов или каких-либо рекомендаций в данной области техники, создано на основе новой концепции организации стыка и его функционирования в условиях напряженно-деформированного состояния и воздействия внешней агрессивной среды, является оригинальным, неочевидным для специалистов, соответствует критерию “изобретательский уровень”.
Сущность изобретения поясняется чертежами с кратким их описанием. На фиг.1 представлена несущая оболочка в виде тела вращения из композиционного материала, на фиг.2 - законцовка оболочки с металлическим кольцевым элементом в увеличенном масштабе, на фиг.3 - выполнение наружного кольцевого выступа из слоистого композиционного материала, на фиг.4 - размещение термопластичной пленки или резины между слоями наружного кольцевого выступа на законцовке оболочки, на фиг.5 - размещение термопластичной пленки или резины между наружным кольцевым выступом и законцовкой оболочки.
Более подробное описание сущности изобретения с показом позиций на чертежах состоит в следующем.
Несущая оболочка в виде тела вращения из композиционного материала на основе перекрещивающихся армирующих нитей и полимерного связующего (фиг.1-5) содержит охватывающий ее законцовку 1, скрепленный с нею, металлический кольцевой элемент 2 и уплотнительный кольцевой элемент 3. Оболочка снабжена наружным кольцевым выступом 4, выполненным на ее законцовке 1 перед металлическим кольцевым элементом 2 с образованием между ними кольцевой канавки 5, в которой установлен без зазора скрепленный с ними, уплотнительный кольцевой элемент 6. Наружный кольцевой выступ 4 на законцовке 1 может быть выполнен из слоев 7 композиционного материала. Между слоями 7 композиционного материала наружного кольцевого выступа 4 или между наружным кольцевым выступом 4 и законцовкой 1 оболочки может быть размещен слой 8 герметизирующего материала из термопластичной пленки или листовой резины. Изготовление несущей оболочки в виде тела вращения из композиционных материалов заключается в намотке нитей, жгутов или ровингов, пропитанных полимерным связующим, на специальную оправку (не показано) с последующей термообработкой заготовки в термопечи по режиму отверждения связующего, механической обработки и установкой металлического кольцевого элемента на законцовку оболочки.
Функционирование несущей оболочки заключается в восприятии ею нагрузок, приложенных к металлическому кольцевому элементу, и воздействии внешней агрессивной среды.
Изготовленная несущая оболочка с использованием нового технического решения подвергалась воздействию многоцикловых механических нагрузок, включая агрессивное влияние внешней среды. Результаты испытаний положительные, разрушений конструкции не наблюдалось, наличие проникновения агрессивной среды с внешней стороны внутрь оболочки за время испытаний не было обнаружено.
Таким образом, новое техническое решение при реализации в несущей оболочке из композиционных материалов воспроизводимо промышленным путем, дает новый положительный эффект, соответствует критерию “промышленная применяемость”, т.е. уровню изобретения.
Могут быть различные варианты выполнения несущей оболочки в отношении формы, размеров и расположения отдельных элементов с достижением нового технического результата и отдельных свойств, приведенных на примерах предпочтительной конструкции в описании и на чертежах, не выходя за пределы объема изобретения, изложенных в пунктах формулы.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ГЕРМЕТИЧНАЯ ТРУБА-ОБОЛОЧКА | 1999 |
|
RU2165048C1 |
ТРУБА ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ | 2007 |
|
RU2338950C1 |
КОЛЬЦЕВАЯ СЕКЦИОННАЯ КРЕПЬ (ВАРИАНТЫ) | 2002 |
|
RU2229604C1 |
СОСУД ИЗ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА | 1992 |
|
RU2026194C1 |
ТРУБА-ОБОЛОЧКА ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ | 1998 |
|
RU2150630C1 |
ИЗОЛИРУЮЩАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ВНУТРЕННЕЙ ЗАЩИТЫ СВАРНОГО ШВА СТАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ ОТ КОРРОЗИИ (ВАРИАНТЫ) | 1998 |
|
RU2151945C1 |
ГАЗООТВОДЯЩИЙ СТВОЛ ДЫМОВОЙ ТРУБЫ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И СБОРКИ (ВАРИАНТЫ) | 2002 |
|
RU2219418C2 |
АРМИРОВАННАЯ ОБОЛОЧКА ДЛЯ ВЫСОКОГО ВНУТРЕННЕГО ДАВЛЕНИЯ ИЗ СЛОИСТОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА (ВАРИАНТЫ) | 2001 |
|
RU2205327C1 |
ТЮБИНГОВАЯ КРЕПЬ | 2002 |
|
RU2229603C1 |
НЕРАЗЪЕМНОЕ СОЕДИНЕНИЕ | 1993 |
|
RU2079764C1 |
Изобретение относится к трубам-оболочкам из композиционного материала, в частности из армирующих нитей и полимерного связующего. Оболочка снабжена наружным кольцевым выступом 4, образующим с металлическим кольцевым элементом 2 кольцевую канавку 5, в которой размещен без зазора уплотнительный кольцевой элемент 6. Техническим результатом изобретения является повышение герметичности и надежности конструкции. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
НЕСУЩАЯ ТРУБА-ОБОЛОЧКА В ВИДЕ ТЕЛА ВРАЩЕНИЯ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, СПОСОБ И ОПРАВКА ДЛЯ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ | 1995 |
|
RU2099194C1 |
ГЕРМЕТИЧНАЯ ТРУБА-ОБОЛОЧКА | 1999 |
|
RU2165048C1 |
НЕСУЩАЯ ТРУБА-ОБОЛОЧКА В ВИДЕ ТЕЛА ВРАЩЕНИЯ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ (ВАРИАНТЫ) | 1996 |
|
RU2097197C1 |
МНОГОСЛОЙНЫЙ КОРПУС | 1996 |
|
RU2112652C1 |
US 4284676 A, 18.07.1981 | |||
US 3047191 A, 31.07.1962. |
Авторы
Даты
2004-08-20—Публикация
2002-12-24—Подача