EA015448B1 - Способ производства теплогидроизолированной трубы и набор теплогидроизолированных труб, изготовленных этим способом - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области машиностроения и применяется при изготовлении теплогидроизолированных труб различных диаметров, предназначенных для транспортировки текучих сред в теплотрассах, в системах холодного водоснабжения. Набор теплогидроизолированных труб характеризуется тем, что по меньшей мере часть теплогидроизолированных труб из упомянутого набора содержит рабочую трубу, например стальную; один слой гидроизоляции в виде оболочки из полимерного материала и слой теплоизоляции из пенополиуретана, причем теплогидроизолированные изделия изготовлены в диапазоне значений диаметров рабочей трубы трубы 200-1050 мм. Способ включает по меньшей мере пять основных этапов изготовления трубы, при этом на пятом этапе трубы теплоизолируют с обеспечением объемной огражденности теплоизоляционным материалом с удельным объемом последнего, отнесенным к единице полезного объема погонного метра защищаемой трубы в диапазоне значений 0,25-1,4, последняя возрастает с уменьшением внешнего диаметра рабочей трубы для ассортимента труб с диаметрами от 1020/1000 до 219/207, где значение в числителе соответствует внешнему диаметру трубы, а значение в знаменателе - внутреннему диаметру, определяющему полезный объем трубы. Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении технологической простоты и экономичности производства предварительно теплогидроизолированной трубы за счет изготовления ее по меньшей мере за пять основных этапов, а также в обеспечении снижения тепловых потерь при эксплуатации готовой продукции за счет использования предлагаемых в изобретении параметров теплоизоляции, дифференцированных для

Description

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для производства теплогидроизолированных труб различных диаметров для транспортировки текучих сред в подземных, тоннельных и надземных теплотрассах, в частности в системах горячего и/или холодного водоснабжения.

Из предшествующего уровня техники известен способ производства трубопровода, преимущественно для канальной, тоннельной и надземной прокладки тепловых сетей, включающий металлическую трубу, покрытую слоем теплоизоляции заливочного типа и наружной неразъемной гидроизоляционной оболочкой. Теплоизоляционное покрытие стальной трубы выполнено из пенополиуретана с коэффициентом теплопроводимости при 20°С 0,023-0,033 Вт/м ОК, а гидроизоляционная оболочка - из оцинкованной стальной ленты, кроме того, на стальной трубе установлены проводники-индикаторы (КИ 2000128120 А, Р16Ь 59/02, 27.10.2002).

Известен способ производства трубопровода, включающий металлическую трубу с теплоизоляционным покрытием заливочного типа и наружную неразъемную полимерную гидроизоляционную оболочку, теплоизоляционное покрытие выполнено из пенополиуретана на основе озононеразрушающих фреонов с объемной долей закрытых пор после вспенивания и отверждения пены не менее 88%, причем композиция пенополиуретана до вспенивания содержит воду, озононеразрушающий мягкий фреон и полиизоцианат, а гидроизоляционная оболочка выполнена из полиэтилена низкого давления трубных марок (КИ 2249754 С2, Р16Ь 59/00, 10.04.2005).

Известно также теплоизолированное звено трубопровода, содержащее по меньшей мере одну внутреннюю трубу, теплоизоляционный слой на основе вспененного полиуретана или полиизоцианурата и наружную оболочку из термопластичной пластмассы, в котором между теплоизоляционным слоем и наружной оболочкой расположена пластмассовая пленка, при этом пластмассовая пленка состоит из нескольких слоев, причем по меньшей мере один слой выполнен непроницаемым для содержащегося в ячейках вспененного полиуретана или полиизоцианурата вспенивающего газа, а другой слой приклеен как к наружной оболочке, к которой он обращен, так и к теплоизоляционному слою, к которому он также обращен (ИЕ 20303698 и, Р16Ь 59/147, 15.05.2003).

Кроме того, известен трубопровод для транспортировки горячих и холодных текучих сред, содержащий внутреннюю несущую трубу, по меньшей мере один слой теплоизолирующего материала и внешнюю обсадную трубу, установленную коаксиально на несущую трубу, в котором между внутренней поверхностью обсадной трубы и внешней поверхностью теплоизолирующего материала и/или между внешней поверхностью несущей трубы и внутренней поверхностью теплоизолирующего материала имеется пленка нелипкого смазывающего материала, обеспечивающего достижение условия скольжения с контролируемым трением между теплоизолирующим материалом и внутренней поверхностью внешней обсадной трубы и/или между теплоизолирующим материалом и наружной поверхностью внутренней несущей трубы, причем теплоизолирущим материалом является пенополиуретан (νθ 2005/058573 А1, В29С 44/12, 30.06.2005).

Задачей, на решение которой направленно заявленное техническое решение, является создание набора теплогидроизолированных труб для прокладки трубопроводов, обеспечивающих снижение тепловых потерь и повышение надежности объемной огражденности тепло- и гидроизоляцией, а также обеспечение технологической простоты и экономичности производства предварительно теплогидроизолированной трубы.

Поставленная задача в части способа решается за счет того, что способ производства предварительно теплогидроизолированной трубы согласно изобретению включает до пяти технологических этапов, на первом и втором из которых производят трубу-оболочку и подготовку рабочей трубы путем дробеструйной обработки внешней поверхности, причем трубу-оболочку изготавливают из полимерного, полимерсодержащего материала на технологической линии, включающей систему сообщенных по изготавливаемому изделию постов, оснащенных технологическим оборудованием, в том числе пост приема, хранения, сушки и пост подачи исходного сырья - полимерных гранул, пост разогрева и экструдирования полимерной массы, пост формования и калибровки изделия, содержащий, по меньшей мере, вакуумный отсек пост охлаждения, стабилизации формы и набора прочности изделия, пост протяжных устройств, снабженный внутренним и внешним электродами пост коронной электроискровой обработки внутренней поверхности трубы-оболочки, пост резки изделия под заданный размер, выходной конвейер, а также системы энергоснабжения, пуска и остановки линии, на которых последовательно осуществляют до расплава исходных полимерных гранул экструдирование с формованием изделия под заданный размер трубыоболочки, калибровку, обработку вакуумом, охлаждающей средой, коронными электроискровыми разрядами, протяжку изделия трубой-спутником системы пуска и затем протяжными устройствами соответствующего поста с доставкой через трубу-спутник и размещением в трубе-оболочке ответно внешнему внутреннего электрода поста коронной электроискровой обработки, при этом протяжку изделия осуществляют с обеспечением динамического баланса масс и переменных напряжений в материале от избыточного давления в процессе экструдирования и трехосного растяжения в процессе калибровки до одноосного растяжения на последующем участке линии до поста протяжных устройств включительно на третьем и четвертом этапах на рабочую трубу устанавливают центрирующие опоры, в которых пропускают проводники-индикаторы, центрируют внешнюю трубу-оболочку относительно рабочей и произво

- 1 015448 дят надвижку с образованием трубы в трубе и выполняют термостатирование собранной конструкции; а на пятом этапе производят заливку межтрубного пространства теплоизоляционной смесью с обеспечением объемной огражденности теплоизоляционным материалом с удельным объемом последнего, отнесенным к единице полезного объема погонного метра рабочей трубы, лежащим в диапазоне 0,25-1,4, причем объемная огражденность теплоизоляцией количественно возрастает с уменьшением внешнего диаметра металлической рабочей трубы, в интервале диаметров от 1020/1000 до 219/207 мм, где значение в числителе в дробном обозначении диаметров соответствует внешнему диаметру рабочей трубы, а знаменатель - внутреннему, определяющему полезный объем рабочей трубы.

Поставленная задача в части набора теплогидроизолированных труб решается за счет того, что по меньшей мере часть труб, входящих в набор, изготовлена по п.1 способа, при этом любая из них содержит металлическую рабочую трубу, предпочтительно стальную, слой гидроизоляции в виде трубыоболочки из полимерного, полимерсодержащего материала и слой теплоизоляции предпочтительно из пенополиуретана с обеспечением объемной огражденности теплоизоляционным материалом, равным отношению удельного объема последнего, отнесенного к единице удельного объема погонного метра рабочей трубы, что составляет 0,25-1,4 в диапазоне диаметров рабочих труб из указанного набора от 1020/1000 до 219/207 мм включительно, где значение в числителе в дробном обозначении диаметров соответствует внешнему диаметру рабочей трубы, знаменатель - внутреннему, определяющему полезный объем рабочей трубы, причем объемная огражденность теплоизоляцией единицы объема трубы количественно возрастает с уменьшением внешнего диаметра, при этом слой теплоизоляции дополнительно армирован армокаркасами, которые образованы из центрирующих опор, стянутых поясами из полимерного материала или ленты, предпочтительно металлической, указанные опоры фиксируют расстояние гидроизоляции от рабочей трубы на высоте, равной толщине слоя теплоизоляции, и по меньшей мере часть из них снабжена продольно ориентированными отверстиями, через которые пропущены проводники индикаторы, причем рабочая труба предварительно обработана в дробеструйной камере потоком абразивных частиц металлической дроби со скоростью соударения с трубой не менее 80 м/с путем образования спирально смещаемого по поверхности трубы пятна экспонирования очищающих соударений в виде скошенного во времени цилиндрического квазипараллелограмма с проекционной высотой в условной плоскости, касательной к образующей очищаемой поверхности и нормальной вектору потока частиц, не менее продольного линейного параметра дробеметания. Кроме того, слой теплоизоляции может быть выполнен адгезионно связывающим между собой рабочую трубу и слой гидроизоляции с обеспечением совместной работы изолирующих слоев и рабочей трубы.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении технологической простоты и экономичности производства предварительно теплогидроизолированной трубы за счет изготовления ее по меньшей мере за пять основных этапов, а также в обеспечении снижения тепловых потерь при эксплуатации готовой продукции за счет использования предлагаемых в изобретении параметров теплоизоляции, дифференцированных для труб разных диаметров и выраженных в предложенной защите единицы объема погонного метра трубы удельным объемом теплоизоляционного материала, а также улучшенной совместной работы слоев теплогидроизолированной трубы, качество которой контролируется по завершении всех этапов производства. Использование при прокладке трубопроводов набора теплогидроизолированных труб обеспечивает снижение тепловых потерь и повышение надежности объемной огражденности тепло- и гидроизоляцией во всем диапазоне размеров изготавливаемых в наборе изделий.

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображены:

на фиг. 1 - металлическая рабочая труба, вид сбоку;

на фиг. 2 - слой внешней гидроизоляции (труба-оболочка), вид сбоку;

на фиг. 3 - теплогидроизолированная труба, вид сбоку;

на фиг. 4 - теплогидроизолированная труба, поперечный разрез;

на фиг. 5 - конструкция труба в трубе, поперечный разрез;

на фиг. 6 - внутренняя металлическая труба с установленными центрирующими опорами и проводниками-индикаторами;

на фиг. 7 - теплогидроизолированная труба, вид в аксонометрии;

на фиг. 8 - теплогидроизолированная труба, аксонометрический вид с частично удаленными гидрои теплоизоляционными слоями;

на фиг. 9 - схема технологической линии, используемой для производства;

на фиг. 10 - схема постов технологической линии, используемой для производства с установленной трубой-спутником.

Указанный выше интервал диаметров рабочих труб имеет наибольшее технико-экономическое значение, так как наиболее употребим при прокладке крупных и средних теплотрасс. Поэтому трубы указанных диаметров наиболее востребованы как товарная продукция, а выпуск труб в указанном интервале диаметров обеспечен на минимальном количестве технологических линий от одной до двух, вследствие чего имеет уменьшенную себестоимость продукции. Выход за указанные пределы нерационален, поскольку теплогидроизолированной трубы диаметром более 1000 мм в современном коммунальном хо

- 2 015448 зяйстве применяют в минимальных объемах и усложнять технологический комплекс еще одной линией для минимальных объемов продукции экономически нецелесообразно, а выпускать указанные трубы диаметром менее 207 мм на существующей линии, рассчитанной под большие диаметры, нецелесообразно потому, что это приведет к резкому недоиспользованию производственных мощностей линии и неоправданному увеличению себестоимости продукции и издержек производства.

Способ производства теплогидроизолированной трубы 1 включает по меньшей мере пять основных этапов изготовления трубы.

На первом этапе изготавливают внешнюю трубу-оболочку 2 с последующей выдержкой.

На втором этапе производят дробеструйную обработку внешней поверхности металлической рабочей трубы 3.

На третьем этапе на металлическую рабочую трубу 3 устанавливают центрирующие опоры 4 и монтируют проводники-индикаторы 5, центрируют внешнюю трубу-оболочку 2 и внутреннюю металлическую рабочую трубу 3, одну относительно другой с образованием конструкции труба в трубе.

На четвертом этапе выполняют термостатирование собранной конструкции.

На пятом этапе производят заливку межтрубного пространства 6 вспениваемой теплоизоляционной смесью 7.

На первом этапе внешнюю трубу-оболочку 2 изготавливают на технологической линии 8, через систему сообщенных по изготавливаемому изделию постов, при этом последовательно задействуют пост приема, хранения, сушки и пост подачи исходного сырья - полимерных гранул (условно не показаны), а также пост 9 разогрева и экструдирования полимерной массы, пост 10 формования и калибровки изделия, содержащий, по меньшей мере, вакуумный отсек (условно не показан), пост 11 охлаждения, стабилизации формы и набора прочности изделия, пост 12 протяжных устройств, снабженный электродами пост 13 коронной электроискровой обработки внутренней поверхности трубы-оболочки, а также пост 14 резки изделия под заданный размер. При этом обработку изделия на каждом из перечисленных постов выполняют технологическим оборудованием с автоматическим и/или корректируемым управлением с достижением динамического баланса пропускаемой через оборудование постов массы производимого изделия, а также с варьированием температуры и скорости прохождения до значений, необходимых и достаточных для формирования, поддержания и стабилизации требуемых параметров конкретного изделия из набора, предусмотренного для технологической линии, в том числе обеспечивают знакопеременный диапазон давлений в массе производимой трубы-оболочки на различных технологических постах от избыточного давления на посту 9 разогрева и экструдирования до трехосного растяжения на посту 10 формования и калибровки и одноосного растяжения на отрезке от поста калибровки до поста 12 протяжных устройств включительно. Причем при запуске технологической линии, адаптированной под заданные параметры изготавливаемой трубы-оболочки, используют систему пуска, включающую неподвижно заякоренное за постом протяжных устройств 12 автономное тянущее устройство 15 и сменный подвижный пост в виде трубы-спутника 16 и натяжного троса 17. При этом трубу-спутник 16 с размещенным внутри нее электродом одним концом 18 присоединяют к начальному торцу изготавливаемой трубыоболочки 2 сразу после ее первичного формования на посту 9 разогрева и экструдирования, а другой конец 19 через натяжной трос 17 тянут с использованием тянущего устройства 15 до поста 12 протяжных устройств включительно. До начала экструдирования полимерной массы внутренний электрод поста 13 коронной электроискровой обработки прикрепляют тросом к выходному устройству поста экструдирования 9, заводят его в трубу-спутник 16, и затем осуществляют перевод и размещение внутреннего электрода внутри производимого изделия в положении, ответном внешнему электроду, производят электроискровую обработку, после чего на посту 14 резки трубу-спутник 16 отсоединяют от изготавливаемого изделия и производят резку последнего под заданный размер.

На втором этапе осуществляют очистку металлической рабочей трубы 3 в дробеструйной камере (условно не показана) потоком абразивных частиц металлической дроби со скоростью соударения с трубой не менее 80 м/с путем образования, спирально смещаемого по поверхности трубы пятна экспонирования очищающих соударений в виде скошенного во времени цилиндрического квазипараллелограмма с проекционной высотой в условной плоскости, касательной к образующей очищаемой поверхности и нормальной вектору потока частиц, соответствующей аналогичному продольному линейному параметру дробеметания, обычно расстояния между осями смежных турбин, оснащенных металлическими лопатками

На третьем этапе прошедшие дробеструйную обработку металлические рабочие трубы 3 размещают на стапелях и осуществляют установку армокаркасов 20, которые образованы из центрирующих опор 4, стянутых поясами из полимерного материала или металлической ленты. В продольно-ориентированные отверстия 21 центрирующих опор 4 пропускают два проводника-индикатора 5 системы оперативного дистанционного контроля.

На четвертом этапе сформированную конструкцию труба в трубе цепным конвейером подают в печь термостатирования, где производят ее прогрев до 24-28°С (условно не показано).

- 3 015448

На пятом этапе термостатированная конструкция труба в трубе поступает на наклонный стол (условно не показано) для заливки теплоизоляционной смесью, и осуществляют заливку смеси в межтрубное пространство. Набор теплогидроизолированных труб содержит по меньшей мере часть труб 1, которые изготовлены по любому пп.1 и 2 способа. Любая из указанных труб содержит металлическую рабочую трубу 3, предпочтительно стальную, слой гидроизоляции в виде трубы-оболочки 2 из полимерного, полимерсодержащего материала и слой теплоизоляции 7 предпочтительно из пенополиуретана. Теплоизоляция 7 выполнена с обеспечением объемной огражденности теплоизоляционным материалом, равной отношению удельного объема последнего, отнесенного к единице удельного объема погонного метра рабочей трубы 3. В диапазоне диаметров рабочих труб 3 из указанного набора от 1020/1000 до 219/207 мм включительно объемная огражденность теплоизоляцией составляет 0,25-1,4. Цифра указанная в числителе в дробном обозначении диаметров, соответствует внешнему диаметру рабочей 3 трубы, знаменатель - внутреннему, определяющему полезный объем рабочей трубы. Объемная огражденность теплоизоляцией единицы объема трубы количественно возрастает с уменьшением внешнего диаметра. Слой теплоизоляции 7 дополнительно армирован армокаркасами 20, которые образованы из центрирующих опор 4, стянутых поясами из полимерного материала или ленты, предпочтительно металлической. Указанные опоры фиксируют расстояние гидроизоляции 2 от рабочей трубы 3 на высоте, равной толщине слоя теплоизоляции 7. По меньшей мере часть опор 4 снабжена продольно ориентированными отверстиями 21, через которые пропущены проводники-индикаторы 5. Рабочая труба 3 предварительно обработана в дробеструйной камере потоком абразивных частиц металлической дроби со скоростью соударения с трубой 3 не менее 80 м/с. Обработка проведена путем образования спирально смещаемого по поверхности трубы пятна экспонирования очищающих соударений в виде скошенного во времени цилиндрического квазипараллелограмма с проекционной высотой в условной плоскости, касательной к образующей очищаемой поверхности и нормальной вектору потока частиц, соответствующей продольному линейному параметру дробеметания.

При этом слой теплоизоляции 7 выполнен адгезионно связывающим между собой рабочую трубу 3 и слой гидроизоляции 2 с обеспечением совместной работы изолирующих слоев и рабочей трубы 3.

Таким образом, получают готовую теплогидроизолированную трубу, которую затем подвергают внешнему осмотру, контролируют полноту заполнения торцов и производят замер длины неизолированных концов внутренней металлической трубы, а также осуществляют контроль установленных проводов системы оперативного дистанционного контроля - проводников-индикаторов и их маркировку, затем прошедшую контроль готовую трубу маркируют согласно отраслевому ГОСТ и направляют на хранение.

Claims (4)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ производства теплогидроизолированных труб, содержащих металлическую рабочую трубу, покрытую слоем теплоизоляции и слоем внешней гидроизоляции в виде трубы-оболочки, характеризующийся тем, что он включает до пяти технологических этапов, на первом и втором из которых производят трубу-оболочку и подготовку рабочей трубы путем дробеструйной обработки внешней поверхности рабочей трубы, причем трубу-оболочку изготавливают из полимерного, полимерсодержащего материала на технологической линии, включающей систему сообщенных по изготавливаемому изделию постов, оснащенных технологическим оборудованием, в том числе пост приема, хранения, сушки и пост подачи исходного сырья - полимерных гранул, пост разогрева и экструдирования полимерной массы, пост формования и калибровки трубы-оболочки, содержащий, по меньшей мере, вакуумный отсек пост охлаждения, стабилизации формы и набора прочности трубы-оболочки, пост протяжных устройств, снабженный внутренним и внешним электродами пост коронной электроискровой обработки внутренней поверхности трубы-оболочки, пост резки трубы-оболочки под заданный размер, выходной конвейер, а также системы энергоснабжения, пуска и остановки линии, на которых последовательно осуществляют до расплава исходных полимерных гранул экструдирование с формованием трубы-оболочки под заданный размер, калибровку, обработку вакуумом, охлаждающей средой, коронными электроискровыми разрядами, протяжку трубы-оболочки трубой-спутником системы пуска и затем протяжными устройствами соответствующего поста с доставкой через трубу-спутник и размещением в трубе-оболочке ответно внешнему внутреннего электрода поста коронной электроискровой обработки, при этом протяжку трубы-оболочки осуществляют с обеспечением динамического баланса масс и переменных напряжений в материале от избыточного давления в процессе экструдирования и трехосного растяжения в процессе калибровки до одноосного растяжения на последующем участке линии от поста калибровки до поста протяжных устройств включительно, на третьем и четвертом этапах на рабочую трубу устанавливают центрирующие опоры, в которых пропускают проводники-индикаторы, центрируют внешнюю трубуоболочку относительно рабочей трубы и производят надвижку с образованием трубы в трубе и выполняют термостатирование собранной конструкции; а на пятом этапе производят заливку межтрубного пространства теплоизоляционной смесью.
2. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что теплоизоляцию рабочих труб выполняют с обеспечением объемной огражденности теплоизоляционным материалом с удельным объемом теплоизоляции, отне

   - 4 015448 сенным к единице полезного объема погонного метра рабочей трубы, лежащим в диапазоне значений 0,25-1,4, причем объемная огражденность теплоизоляцией количественно возрастает с уменьшением внешнего диаметра металлической рабочей трубы, в интервале диаметров от 1020/1000 до 219/207 мм, где значение в числителе в дробном обозначении диаметров соответствует внешнему диаметру рабочей трубы, а знаменатель - внутреннему, определяющему полезный объем рабочей трубы.
3. 3. Набор теплогидроизолированных труб, характеризующийся тем, что по меньшей мере часть труб, входящих в набор, изготовлена по любому из пп.1 и 2 способа, при этом любая из них содержит металлическую рабочую трубу, предпочтительно стальную, слой гидроизоляции в виде трубы-оболочки из полимерного, полимерсодержащего материала и слой теплоизоляции, предпочтительно из пенополиуретана с обеспечением объемной огражденности теплоизоляционным материалом, равной отношению удельного объема теплоизоляции, отнесенного к единице удельного объема погонного метра рабочей трубы, что составляет 0,25-1,4 в диапазоне диаметров рабочих труб из указанного набора от 1020/1000 до 219/207 мм, включительно, где значение в числителе в дробном обозначении диаметров соответствует внешнему диаметру рабочей трубы, знаменатель - внутреннему, определяющему полезный объем рабочей трубы, причем объемная огражденность теплоизоляцией единицы объема рабочей трубы количественно возрастает с уменьшением внешнего диаметра, при этом слой теплоизоляции дополнительно армирован армокаркасами, которые образованы из центрирующих опор, стянутых поясами из полимерного материала или ленты, предпочтительно металлической, указанные опоры фиксируют расстояние гидроизоляции от рабочей трубы на высоте, равной толщине слоя теплоизоляции, и по меньшей мере в части из них выполнены отверстия, продольно ориентированные по отношению к рабочей трубе, через которые пропущены проводники-индикаторы, причем рабочая труба предварительно обработана в дробеструйной камере потоком абразивных частиц металлической дроби со скоростью соударения с трубой не менее 80 м/с путем образования спирально смещаемого по поверхности рабочей трубы пятна от ударов очищающих частиц в форме скошенного цилиндрического квазипараллелограмма с проекционной высотой в условной плоскости, касательной к образующей очищаемой поверхности рабочей трубы и нормальной вектору потока частиц, соответствующей продольному линейному параметру дробеметания.
4. 4. Набор теплогидроизолированных труб по п.3, отличающийся тем, что слой теплоизоляции выполнен адгезионно связывающим между собой рабочую трубу и слой гидроизоляции с обеспечением совместной работы изолирующих слоев и рабочей трубы.