ОБЛИЦОВОЧНЫЙ РУКАВ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ НА ВНУТРЕННЮЮ ПОВЕРХНОСТЬ ТРУБОПРОВОДА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПАРА В КАЧЕСТВЕ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ Российский патент 2014 года по МПК F16L58/04 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при ремонте всех видов трубопроводов в промышленности, городском хозяйстве и других областях, в частности при ремонте трубопроводов и коллекторов в системах канализации, технологического и питьевого водоснабжения и т.п. для защиты внутренней поверхности трубопровода от механических повреждений, коррозии и образования нежелательных отложений или для восстановления поврежденной или изношенной внутренней поверхности трубопровода.

В настоящее время широко известны технологии ремонта внутренней поверхности трубопроводов путем введения в трубопровод многослойного облицовочного рукава, содержащего армирующую оболочку, пропитанную термоотверждающимся связующим, и внутреннюю пленочную оболочку из теплостойких термопластичных полимерных материалов, способную отделяться от армирующей оболочки после термоотверждения связующего. Введенный в трубопровод рукав раздувают воздухом для прижатия наружной поверхности рукава к внутренней поверхности трубопровода, а затем в полость рукава вводят теплоноситель в виде насыщенного водяного пара для обеспечения отверждения связующего, после чего внутреннюю пленочную оболочку удаляют из полости рукава (см., например, патент US 5186987, 1993, или патент RU 2182999, 2002).

В качестве наиболее близкого аналога настоящего изобретения принят облицовочный рукав для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода с использованием пара в качестве теплоносителя, содержащий трубчатую армирующую оболочку, выполненную по меньшей мере из одного слоя волокнистого и/или тканого материала с его последующей пропиткой термоотверждающимся связующим, трубчатый термопластичный слой (оболочку), неразрывно связанный с внутренней поверхностью армирующей оболочки по всей ее окружности, и трубчатую внутреннюю пленочную оболочку из теплостойких термопластичных полимерных материалов, охватываемую термопластичным слоем и способную отделяться от него после термоотверждения материала армирующей оболочки (см. патент RU 2182274, 2002).

Многолетний опыт применения рукава, раскрытого в указанном наиболее близком аналоге, проявил его следующие недостатки. В процессе введения (протягивания) рукава в ремонтируемый трубопровод наблюдалось растяжение термопластичной оболочки, связанной с внутренней поверхностью армирующей оболочки, что в свою очередь приводило к нарушению однородности и целостности участков армирующей оболочки, прилегающих к термопластичной оболочке. Растяжение термопластичной оболочки, а также ее некоторое коробление наблюдались также и во время раздувания рукава сжатым воздухом и термоотверждения связующего под действием пара, так как в этих процессах на термопластичную оболочку падает основная нагрузка от воздействия сжатого воздуха и пара. Кроме того, в процессе охлаждения после термоотверждения также имело место некоторое коробление термопластичной оболочки, видимо, по причине неравномерной усадки материалов рукава. Помимо этого, в некоторых случаях имело место нежелательное растягивание армирующей оболочки вследствие ее недостаточной прочности до момента отверждения связующего. В результате всего этого получаемое покрытие имело недостаточное качество.

Кроме того, поскольку нижняя часть внутренней поверхности трубопроводов наиболее подвержена износу в процессе эксплуатации, то требуется дополнительное усиление продольного участка облицовочного рукава, предназначенного для установки в донной части трубопровода, чтобы предотвратить преждевременный абразивный износ рукава.

Основной задачей настоящего изобретения является повышение качества покрытия, наносимого на внутреннюю поверхность трубопровода, путем предотвращения коробления и растягивания термопластичной оболочки и связанного с ней слоя армирующей оболочки облицовочного рукава в процессе нанесения этого покрытия.

Решение указанной основной задачи достигается тем, что в облицовочном рукаве для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода с использованием пара в качестве теплоносителя, содержащем трубчатую армирующую оболочку, выполненную по меньшей мере из одного слоя волокнистого и/или тканого материала с его последующей пропиткой термоотверждающимся связующим, трубчатую термопластичную оболочку, неразрывно связанную с внутренней поверхностью армирующей оболочки по всей ее окружности, и трубчатую внутреннюю пленочную оболочку из теплостойких термопластичных полимерных материалов, охватываемую термопластичной оболочкой и способную отделяться от нее после термоотверждения материала армирующей оболочки, согласно настоящему изобретению слой армирующей оболочки, неразрывно связанный с термопластичной оболочкой, снабжен стеклоармирующим слоем, причем радиальное расстояние T₁ между стеклоармирующим слоем и термопластичной оболочкой меньше радиального расстояния R₁ между стеклоармирующим слоем и наружной поверхностью этого слоя армирующей оболочки.

Наличие в армирующей оболочке стеклоармирующего слоя, приближенного к термопластичной оболочке, предотвращает в процессе нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода какое-либо существенное растягивание и коробление термопластичной оболочки и связанного с ней слоя армирующей оболочки, что могло бы снизить качество полученного покрытия. Близкорасположенный к термопластичной оболочке стеклоармирующий слой исполняет роль упрочняющего и ограничивающего скелета для термопластичной оболочки.

Радиальное расстояние T₁ преимущественно находится в диапазоне (0,05÷0,5)·R₁. С одной стороны, чем ближе стеклоармирующий слой находится к термопластичной оболочке, тем в большей степени он предотвращает растягивание и коробление термопластичной оболочки. С другой стороны, расположение стеклоармирующего слоя вплотную к термопластичной оболочке (когда T₁=0) недопустимо по причине невозможности или трудности обеспечения прочного и плотного соединения термопластичной оболочки со стеклоармирующим материалом, а следовательно, и невозможности обеспечения неразрывной связи термопластичной оболочки с армирующей оболочкой, что необходимо для получения качественного покрытия. Поэтому минимальное расстояние между стеклоармирующим слоем и термопластичной оболочкой ограничено преимущественно величиной, равной 0,05·R₁.

Кроме того, согласно настоящему изобретению, для дополнительного усиления армирующей оболочки и предотвращения ее возможного растягивания в процессе нанесения покрытия, по меньшей мере один из слоев армирующей оболочки, не являющихся слоем, неразрывно связанным с термопластичной оболочкой, также снабжен стеклоармирующим слоем, называемым в данном описании дополнительным стеклоармирующим слоем.

Если дополнительным стеклоармирующим слоем снабжен наружный слой армирующей оболочки, то радиальное расстояние T₂ между этим дополнительным стеклоармирующим слоем и наружной поверхностью наружного слоя армирующей оболочки меньше радиального расстояния R₂ между дополнительным стеклоармирующим слоем и внутренней поверхностью наружного слоя армирующей оболочки. Преимущественно T₂=(0,05÷0,5)·R₂.

Продольный участок армирующей оболочки, предназначенный для установки в донной части трубопровода, может быть снабжен по меньшей мере одним дополнительным слоем армирующего материала с целью упрочнения наиболее изнашиваемой донной части трубопровода. Этот дополнительный слой армирующего материала преимущественно расположен на дуге окружности рукава, составляющей от 80° до 120°.

Для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода, как правило, в его полость предварительно, т.е. перед введением облицовочного рукава, состоящего из вышеописанных армирующей оболочки, термопластичной оболочки и внутренней пленочной оболочки из теплостойких термопластичных полимерных материалов, вводят пленочную оболочку из термопластичного полимера, а указанный облицовочный рукав вводят внутрь пленочной оболочки из термопластичного полимера, которая после раздува рукава непосредственно контактирует с внутренней поверхностью трубопровода. Однако облицовочный рукав может быть заранее снабжен такой внешней пленочной оболочкой. Поэтому согласно настоящему изобретению рукав может быть дополнительно снабжен трубчатой внешней пленочной оболочкой, выполненной из термопластичного полимерного материала и охватывающей армирующую оболочку. Внешняя пленочная оболочка выполнена преимущественно из смеси полиэтилена с полипропиленом для обеспечения герметичного и монолитного с армирующей оболочкой слоя после термоотверждения связующего в армирующей оболочке.

На фиг.1 схематично представлен общий поперечный разрез облицовочного рукава по настоящему изобретению;

на фиг.2 - увеличенный участок поперечного сечения облицовочного рукава по настоящему изобретению в случае однослойной армирующей оболочки (внутренняя пленочная оболочка не показана);

на фиг.3 - увеличенный участок поперечного сечения облицовочного рукава по настоящему изобретению в случае трехслойной армирующей оболочки (внутренняя пленочная оболочка не показана).

В показанном на фиг.1 варианте осуществления настоящего изобретения облицовочный рукав содержит внешнюю пленочную оболочку 1 из термопластичного полимерного материала, армирующую оболочку 2 (однослойную или многослойную), пропитанную термоотверждающимся связующим и вставленную внутрь внешней пленочной оболочки 1, термопластичную оболочку 3, связанную с внутренней поверхностью армирующей оболочки 2, и внутреннюю пленочную оболочку 4 из теплостойких термопластичных полимерных материалов, вставленную внутрь термопластичной оболочки и способную отделяться от нее после термоотверждения материала армирующей оболочки. Слой армирующей оболочки 2, неразрывно связанный с термопластичной оболочкой 3, снабжен стеклоармирующим слоем 5, расположенным по толщине этого слоя армирующей оболочки с соблюдением условия T₁<R₁, где T₁ - радиальное расстояние между стеклоармирующим слоем и термопластичной оболочкой, а R₁ - радиальное расстояние между стеклоармирующим слоем и наружной поверхностью этого слоя армирующей оболочки (см. фиг.2). Преимущественно T₁=(0,05÷0,5)·R₁. В случае выполнения армирующей оболочки 2 многослойной ее другие слои (все или некоторые из них) также могут быть снабжены соответствующими (дополнительными) стеклоармирующими слоями (фиг.3). Продольный участок армирующей оболочки 2, который предназначен для установки в донной части трубопровода, снабжен по меньшей мере одним дополнительным слоем 6 армирующего материала, расположенного на дуге окружности рукава, составляющей преимущественно от 80° до 120°.

Внешняя пленочная оболочка 1 выполнена из смеси полиэтилена с полипропиленом и вместе с армирующей оболочкой 2 образует герметичный и монолитный слой после термоотверждения связующего армирующей оболочки 2. Слои армирующей оболочки 2, а также дополнительные слои 6 армирующего материала могут быть выполнены из синтетического войлока или синтетического тканого материала, а в качестве термоотверждаемого связующего может быть использована полиэфирная смола. Дополнительный слой 6 армирующего материала можно соединять с армирующей оболочкой путем наварки с использованием горячего воздуха, если армирующий материал в виде синтетического войлока, или путем сшивания, если армирующий материал тканый. В качестве стеклоармирующего слоя 5 может быть использована сетка из стекловолокна. Термопластичная оболочка 3 может быть выполнена из полиуретана или из смеси полиуретана с полиолефином. Внутренняя пленочная оболочка 4 выполнена из теплостойких термопластичных полимерных материалов, в частности, эта оболочка может быть выполнена аналогично внутренней рукавной трехслойной пленочной оболочке, описанной в указанном выше патенте RU 2182274. Материалы, из которых выполнена внутренняя пленочная оболочка 4, обеспечивают ее прочность, достаточную для проведения стадии раздува рукава сжатым воздухом с целью прижатия рукава к внутренней поверхности трубопровода и стадии термоотверждения связующего в армирующей оболочке 2 при воздействии пара, а также обеспечивают возможность отделения оболочки 4 от внутренней поверхности термопластичной оболочки 3 после завершения термоотверждения и удаления оболочки 4 из полости трубопровода.

На фиг.3 показан участок поперечного сечения рукава с трехслойной армирующей оболочкой 2. В показанном варианте внутренний слой 7 (связанный с термопластичной оболочкой 3) и наружный слой 9 армирующей оболочки 2 имеют стеклоармирующие слои 5 и 10 соответственно. При этом дополнительный стеклоармирующий слой 10 расположен по толщине слоя 9 армирующей оболочки 2 с соблюдением условия T₂<R₂, где T₂ - радиальное расстояние между дополнительным стеклоармирующим слоем 10 и наружной поверхностью наружного слоя 9, а R₂ - радиальное расстояние между слоем 10 и внутренней поверхностью наружного слоя 9. Преимущественно T₁=(0,05÷0,5)·R₁. Средний слой 8 оболочки 2 не имеет стеклоармирующего слоя.

Нанесение покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода с использованием облицовочного рукава по настоящему изобретению проводят следующим образом. Готовый рукав, состоящий из оболочек 1-4, вводят в полость ремонтируемого участка трубопровода, подают в полость рукава, образованную внутренней поверхностью внутренней пленочной оболочки 4, сжатый воздух для прижатия рукава к внутренней поверхности трубопровода по всей площади контакта внешней пленочной оболочки 1 с этой внутренней поверхностью, подают насыщенный водяной пар в полость рукава для термоотверждения связующего в армирующей оболочке 2, после завершения термоотверждения полученное из рукава покрытие постепенно охлаждают и извлекают из полости трубопровода внутреннюю пленочную оболочку 4. Более подробно процесс нанесения покрытия с указанием режимов проведения процесса описан в патенте RU 2182274. Если рукав изготовлен без внешней пленочной оболочки 1, то ее предварительно вставляют в ремонтируемый участок трубопровода, а рукав вводят в полость этой оболочки.

Облицовочный рукав по настоящему изобретению обеспечивает повышение качества наносимого на внутреннюю поверхность трубопровода покрытия.

Приведенные в данном описании варианты осуществления настоящего изобретения не являются исчерпывающими и ограничивающими объем изобретения, который определен приложенной формулой изобретения, в пределах которой возможны другие варианты и модификации изобретения.

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано при ремонте трубопроводов путем нанесения покрытия на их внутреннюю поверхность с использованием пара в качестве теплоносителя. Облицовочный рукав содержит армирующую оболочку 2, трубчатую термопластичную оболочку 3 и трубчатую внутреннюю пленочную оболочку 4. Оболочка 2 выполнена по меньшей мере из одного слоя волокнистого и/или тканого материала с его последующей пропиткой термоотверждающимся связующим. Оболочка 3 неразрывно связана с внутренней поверхностью оболочки 2 по всей ее окружности. Оболочка 4, охватываемая оболочкой 3, выполнена из теплостойких термопластичных полимерных материалов и способна отделяться от оболочки 3 после термоотверждения материала оболочки 2. Слой оболочки 2, связанный с оболочкой 3, снабжен стеклоармирующим слоем 5. Радиальное расстояние T₁ между стеклоармирующим слоем 5 и оболочкой 3 меньше радиального расстояния R₁ между стеклоармирующим слоем 5 и наружной поверхностью этого слоя оболочки 2. Технический результат: повышение качества наносимого покрытия, уменьшение коробления и растягивания термопластичной оболочки и связанного с ней слоя армирующей оболочки облицовочного рукава в процессе нанесения покрытия. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Облицовочный рукав для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода с использованием пара в качестве теплоносителя, содержащий трубчатую армирующую оболочку, выполненную по меньшей мере из одного слоя волокнистого и/или тканого материала с его последующей пропиткой термоотверждающимся связующим, трубчатую термопластичную оболочку, неразрывно связанную с внутренней поверхностью армирующей оболочки по всей ее окружности, и трубчатую внутреннюю пленочную оболочку из теплостойких термопластичных полимерных материалов, охватываемую термопластичной оболочкой и способную отделяться от нее после термоотверждения материала армирующей оболочки, отличающийся тем, что слой армирующей оболочки, неразрывно связанный с термопластичной оболочкой, снабжен стеклоармирующим слоем, причем радиальное расстояние T₁ между стеклоармирующим слоем и термопластичной оболочкой меньше радиального расстояния R₁ между стеклоармирующим слоем и наружной поверхностью этого слоя армирующей оболочки.

2. Облицовочный рукав по п.1, отличающийся тем, что радиальное расстояние T₁=(0,05÷0,5)·R₁.

3. Облицовочный рукав по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один из слоев армирующей оболочки, не являющихся слоем, неразрывно связанным с термопластичной оболочкой, дополнительно снабжен стеклоармирующим слоем.

4. Облицовочный рукав по п.1, отличающийся тем, что наружный слой армирующей оболочки снабжен дополнительным стеклоармирующим слоем, причем радиальное расстояние T₂ между дополнительным стеклоармирующим слоем и наружной поверхностью наружного слоя армирующей оболочки меньше радиального расстояния R₂ между дополнительным стеклоармирующим слоем и внутренней поверхностью наружного слоя армирующей оболочки.

5. Облицовочный рукав по п.4, отличающийся тем, что радиальное расстояние T₂=(0,05÷0,5)·R₂.

6. Облицовочный рукав по п.1, отличающийся тем, что продольный участок армирующей оболочки, предназначенный для установки в донной части трубопровода, снабжен по меньшей мере одним дополнительным слоем армирующего материала.

7. Облицовочный рукав по п.6, отличающийся тем, что дополнительный слой армирующего материала расположен на дуге окружности рукава, составляющей от 80° до 120°.

8. Облицовочный рукав по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен трубчатой внешней пленочной оболочкой, выполненной из термопластичного полимерного материала и охватывающей армирующую оболочку.

9. Облицовочный рукав по п.8, отличающийся тем, что внешняя пленочная оболочка выполнена из смеси полиэтилена с полипропиленом для обеспечения герметичного и монолитного с армирующей оболочкой слоя после термоотверждения связующего в армирующей оболочке.