СТЕКЛОБАЗАЛЬТОПЛАСТИКОВАЯ ТРУБА Российский патент 2008 года по МПК F16L9/12 B29D23/00 

Данное техническое решение относится к стеклобазальтопластиковым трубам, в том числе к теплоизолированным стеклобазальтопластиковым трубам, а также оно касается способов изготовления указанных стеклобазальтопластиковых труб, в том числе способов изготовления таких труб, которые имеют по крайней мере один резьбовой ниппель.

В описании представлена стеклобазальтопластиковая труба, предназначенная преимущественно для строительства коммуникаций тепловодоснабжения и для других целей.

Известны трубы, выполненные из композиционного материала на основе связующего и ровинга или ткани, содержащие несущий нагрузку слой трубы (далее - несущий слой), расположенную на несущем слое трубы теплоизоляцию, на которой закреплена наружная защитная оболочка [1-6], при этом в [1] теплоизоляция расположена между наружной оболочкой и многослойной трубой, в [2] композиционно-волокнистый материал имеет меньшую температуру полимеризации, чем температура подготовки к отверждению праймерного слоя, в [3] теплоизоляция выполнена из пенопласта, и труба включает панели из стеклобазальтового материала, в [4] труба выполнена из нескольких слоев различной плотности, и ее средний слой, соединенный со смежными слоями трубы, имеет ячеистую структуру, в [6] теплоизоляция закреплена на трубе гибкими элементами, охватывающими трубу.

Известны способы изготовления труб, которые имеют несущий слой, теплоизоляцию и наружную оболочку, причем каждый из известных способов включает операцию намотки на оправку композиционного материала на основе эпоксидного связующего, ровинга или ткани, формовку несущего слоя трубы, раструба и ниппеля, или раструба и раструба, или ниппеля и ниппеля, отверждение несущего слоя трубы [7-9], причем в [7] сначала изготавливают один слой трубы и его отверждают, затем изготавливают и отверждают второй слой трубы, в [8] сначала осуществляют полимеризацию наружной части слоя композитно-волокнистого материала, а затем осуществляют полимеризацию остальной части слоя композитно-волокнистого материала, в [9] при намотке герметизирующего слоя трубы одновременно формуют раструб и ниппель, в [10] при изготовлении трубы последовательно наносят на трубу один или несколько слоев пенопласта с намоткой на каждый слой гибкой сетки и защитного покрытия.

Известны теплостойкие и огнестойкие трубы, выполненные из стеклопластиков [11-12], при этом в [11] труба имеет теплостойкую волокнистую стеклоарматуру и негорючее связующее, внутренний волокнистый слой стеклоарматуры не пропитан связующим и образует собой ворсистый покров, который при необходимости может быть выполнен на наружной поверхности трубы, а в [12] стекловолокнистый наполнитель пропитан связующим, и это связующее выполнено из компонентов, препятствующих горению.

Известны устройства для изготовления резьбы на концах выполненных из композиционных материалов труб, причем в устройства входят резьбовые втулки и матрицы, которые в процессе изготовления резьбы заводят на конец трубы [13-14].

Известен способ изготовления стеклобазальтопластиковой трубы, имеющей герметизирующий слой трубы с резьбовыми раструбом и ниппелем или ниппелем и ниппелем, включающий формовку несущего слоя трубы, резьбового раструба и концевой части трубы под ниппель [10].

Известен способ изготовления резьбы ниппеля методом деформации концевой части трубы под ниппель резьбовой матрицей, перемещаемой вдоль трубы при вращении последней, введение связующего в зазор между резьбовой матрицей и ниппелем во время изготовления резьбы ниппеля [15].

Прототипом технического решения представленного в данном описании варианта стеклобазальтопластиковой трубы по сущности является стеклобазальтопластиковая труба, содержащая несущий слой трубы из композиционного материала на основе эпоксидного связующего и стеклобазальтовых ровинга или ткани, расположенную на герметизирующем слое трубы теплоизоляцию из упругого теплоизолирующего материала, расположенную на теплоизоляции наружную оболочку из композиционного материала на основе эпоксидного связующего и стеклобазальтовых ровинга или ткани, при этом концы несущего слоя трубы выполнены прямыми и гладкими или имеют резьбовые раструб и ниппель, или раструб и раструб, или ниппель и ниппель [10].

Это техническое решение не в достаточной мере удовлетворяют современным технологическим условиям изготовления труб, при этом конструкция трубы, изготовленные известным способом, имеет неудовлетворительную прочность и надежность при сравнительно большой трудоемкости изготовления.

Техническим результатом представленной стеклобазальтопластиковой трубы является повышение прочности и надежности трубы и снижение трудоемкости ее изготовления.

Для достижения указанного технического результата в данном варианте конструктивного исполнения стеклобазальтопластиковой трубы, содержащей несущий слой трубы из композиционного материала на основе эпоксидного связующего и стеклобазальтовых ровинга или ткани, расположенную на несущем слое трубы теплоизоляцию из упругого теплоизолирующего материала, расположенную на теплоизоляции наружную оболочку из композиционного материала на основе эпоксидного связующего и стеклобазальтовых ровинга или ткани, при этом концы несущего слоя трубы выполнены прямыми и гладкими или имеют резьбовые раструб и ниппель, или раструб и раструб, или ниппель и ниппель, эпоксидное связующее несущего слоя трубы содержит отвердитель на основе ароматического амина, наружная оболочка трубы предварительно напряжена в сторону растяжения, эпоксидное связующее наружной оболочки выбрано из условия отверждения при температуре 15÷100°С и относительного удлинения отвержденного эпоксидного связующего, ровинга или ткани наружной оболочки 5÷15%, теплоизоляция выполнена из по крайней мере одного радиально сжатого упругого элемента.

Теплоизоляция выполнена из нескольких упругих сегментообразных в поперечном сечении сжатых элементов, расположенных вдоль трубы и по ее периметру, при этом смежные торцы элементов состыкованы между собой.

Теплоизоляция выполнена из нескольких упругих сегментообразных в поперечном сечении сжатых элементов, расположенных по периметру трубы, при этом смежные торцы элементов состыкованы между собой.

Элемент теплоизоляции выполнен в виде имеющего в поперечном сечении форму разрезанного и сжатого в радиальном направлении кольца, торцы которого состыкованы между собой.

Элемент теплоизоляции выполнен из одной сжатой в радиальном направлении монолитной цилиндрической оболочки.

На фиг.1 показана стеклобазальтопластиковая труба с теплоизоляцией из сжатых теплоизолирующих элементов (скорлуп), с раструбом и ниппелем.

На фиг.2 - стеклобазальтопластиковая труба с раструбом, ниппелем и теплоизоляцией, выполненной из расположенных теплоизолирующих сжатых элементов, имеющих в поперечном сечении сегментную форму.

На фиг.3 - стеклобазальтопластиковая труба с двумя раструбами и теплоизоляцией из поперечно и продольно расположенных сжатых теплоизолирующих элементов.

На фиг.4 - стеклобазальтопластиковая труба с двумя ниппелями и теплоизоляцией из продольно и поперечно расположенных сжатых теплоизолирующих элементов.

На фиг.5 - стеклобазальтопластиковая труба с двумя ниппелями и теплоизоляцией из нескольких продольно расположенных теплоизолирующих сжатых элементов.

На фиг.6 - стеклобазальтопластиковая труба с двумя ниппелями и теплоизоляцией из одного сжатого теплоизолирующего элемента, имеющего в поперечном сечении форму разрезанного кольца.

На фиг.7 - стеклобазальтопластиковая труба с ниппелем, раструбом и теплоизоляцией, выполненной из одного монолитного теплоизолирующего сжатого элемента, отформованного в процессе изготовления трубы.

Стеклобазальтопластиковая труба 1 (фиг.1) содержит несущий слой 2 из композиционного материала на основе эпоксидного связующего и стеклобазальтовых ровинга или ткани, расположенную на несущем слое 2 трубы теплоизоляцию 3 из упругого теплоизолирующего материала и расположенную на теплоизоляции 3 наружную оболочку 4 из композиционного материала на основе эпоксидного связующего и стеклобазальтовых ровинга или ткани.

Несущий слой трубы имеет на концах резьбовые раструб 5 и ниппель 6 (фиг.1), или раструб 5 и раструб 5 (фиг.3), или ниппель 6 и ниппель 6 (фиг.4, 5). На внутренней поверхности каждого раструба 5 (фиг.1) выполнена резьба 7, на наружной поверхности каждого ниппеля выполнена резьба 8.

Эпоксидное связующее несущего слоя трубы содержит отвердитель на основе ароматического амина. Наружная оболочка 4 трубы предварительно напряжена в сторону растяжения, ее волокна и отвержденное связующее находятся в растянутом состоянии так, что в рабочем положении трубы волокна и связующее прижимают теплоизоляцию 3 к несущему слою 2, при этом теплоизоляция вследствие ее упругости прижимается в рабочем состоянии к наружной оболочке 4.

Эпоксидное связующее наружной оболочки первого варианта трубы выбрано из условия его отверждения при температуре 15÷100°С и относительного удлинения 5÷15% отвержденного эпоксидного связующего, ровинга или ткани наружной оболочки 4. Теплоизоляция 3 выполнена по крайней мере из одного упругого теплоизолирующего элемента 9, сжатого наружной оболочкой в радиальном направлении трубы.

Теплоизоляция 3 может быть выполнена из двух или нескольких упругих сжатых теплоизолирующих элементов 9, расположенных вдоль трубы и по ее периметру. Каждый теплоизолирующий элемент 9, показанный на фиг.3-5, имеет в поперечном сечении сегментную форму (в виде, например, скорлупы), при этом смежные торцы 10 теплоизолирующих элементов 9 состыкованы между собой.

Элемент 9 теплоизоляции может быть выполнен в виде имеющего в поперечном сечении трубы форму разрезанного и сжатого в радиальном направлении кольца (фиг.6), торцы 10 которого также состыкованы между собой. Элемент 9 теплоизоляции может быть выполнен из одной сжатой в радиальном направлении монолитной цилиндрической оболочки (фиг.7). При этом монолитный элемент 9 теплоизоляции может быть выполнен и скреплен с герметизирующим слоем 2 трубы и ее наружной оболочкой 4 любым известным способом. В конкретном примере исполнения элементы 9 теплоизоляции скреплены с несущим слоем 2 и наружной оболочкой 4 эпоксидным связующим указанного композиционного материала.

Данная стеклобазальтопластиковая труба предусматривает использование эпоксидного связующего несущего слоя трубы с отвердителем на основе ароматического амина, при этом концы несущего слоя трубы могут быть выполнены прямыми и гладкими (без раструба и ниппеля, или без раструба и раструба, или без ниппеля и ниппеля). Такая труба может быть использована для иных, не оговоренных в данном описании, целей.

Источники информации

Трубы из композиционных материалов, включая трубы с теплоизоляцией и защитными наружными оболочками.

1. RU 2224160 C2, 20.02.2004.

2. RU 2211983 С2, 19.09.2003.

3. RU 2115056 С1, 10.07.1998.

4. SU 165366, 23.09.1964.

5. SU 675261, 25.07.1979.

6. SU 365516, 23.03.1973.

Способы изготовления труб из композиционных материалов.

7. RU 2221183 С2, 10.01.2004.

8. RU 2208735 С2, 20.07.2003.

9. SU 1788379 А1, 15.01.1993.

10. RU 2190795 C1, 10.10.2002 (прототип).

Огнестойкие и жаропрочные трубы из композиционных материалов.

11. SU 431362, 05.06.1974.

12. SU 843781, 30.06.1981.

Способы и устройства для изготовления резьбы на концах термопластичных труб.

13. SU 559630 C1, 25.05.1977.

14. SU 556041, 30.04.1977.

15. RU 2071915 C1, 20.01.1997.

Изобретение относится к трубам, предназначенным преимущественно для строительства коммуникаций тепловодоснабжения. Труба содержит несущий слой из композиционного материала на основе эпоксидного связующего и стеклобазальтовых ровинга или ткани, расположенную на несущем слое трубы теплоизоляцию из упругого теплоизолирующего материала, расположенную на теплоизоляции наружную оболочку из композиционного материала на основе эпоксидного связующего и стеклобазальтового ровинга или ткани, при этом концы несущего слоя трубы выполнены прямыми и гладкими или имеют резьбовые раструб и ниппель, или раструб и раструб, или ниппель и ниппель. Эпоксидное связующее несущего слоя трубы содержит отвердитель на основе ароматического амина, наружная оболочка трубы предварительно напряжена в сторону растяжения, а эпоксидное связующее наружной оболочки выбрано из условия отверждения при температуре 15-100°С и относительного удлинения отвержденного эпоксидного связующего, ровинга или ткани наружной оболочки 5-15%. Теплоизоляция выполнена из по крайней мере одного радиально сжатого упругого элемента. Такое выполнение обеспечивает повышение прочности и снижение трудоемкости ее изготовления. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Стеклобазальтопластиковая труба, содержащая несущий слой трубы из композиционного материала на основе эпоксидного связующего и стеклобазальтовых ровинга или ткани, расположенную на несущем слое трубы теплоизоляцию из упругого теплоизолирующего материала, расположенную на теплоизоляции наружную оболочку из композиционного материала на основе эпоксидного связующего и стеклобазальтовых ровинга или ткани, при этом концы несущего слоя трубы выполнены прямыми и гладкими или имеют резьбовые раструб и ниппель, или раструб и раструб, или ниппель и ниппель, отличающаяся тем, что эпоксидное связующее несущего слоя трубы содержит отвердитель на основе ароматического амина, наружная оболочка трубы предварительно напряжена в сторону растяжения, эпоксидное связующее наружной оболочки выбрано из условия отверждения при температуре 15-100°С и относительного удлинения отвержденного эпоксидного связующего, ровинга или ткани наружной оболочки 5÷15%, теплоизоляция выполнена из по крайней мере одного радиально сжатого упругого элемента.2. Стеклобазальтопластиковая труба по п.1, отличающаяся тем, что теплоизоляция выполнена из нескольких сегментобразных в поперечном сечении сжатых элементов, расположенных вдоль трубы и по ее периметру, при этом смежные торцы элементов состыкованы между собой.3. Стеклобазальтопластиковая труба по п.1, отличающаяся тем, что теплоизоляция выполнена из нескольких сегментобразных в поперечном сечении сжатых элементов, расположенных по периметру трубы, при этом смежные торцы элементов состыкованы между собой.4. Стеклобазальтопластиковая труба по п.1, отличающаяся тем, что элемент теплоизоляции выполнен в виде имеющего в поперечном сечении форму разрезанного и сжатого в радиальном направлении кольца, торцы которого состыкованы между собой.5. Стеклобазальтопластиковая труба по п.1, отличающаяся тем, что элемент теплоизоляции выполнен из одной сжатой в радиальном направлении монолитной цилиндрической оболочки.