PL176228B1 - Urządzenie do wykładania rury wykładziną polimerową - Google Patents

Abstract

1. Urzadzenie do wykladania rury wykladzina polimerowa, zawierajace dysze z otworem symetrycz- nym w stosunku do srodkowej osi podluznej, przy czym ta dysza jest umieszczona przed rura i zawiera wejscie, gardziel oraz wyjscie, zas srednica otworu dyszy w kierunku przechodzenia wykladziny, prowadzonej przez zespól prowadzacy, zmniejsza sie od wejscia dyszy, osiagajac minimum przy gardzieli i dalej zwieksza sie ponad wyjsciem dyszy, przy czym dysza jest przymoco- wana do powierzchni ziemi albo jest polaczona z prowa- dzacym koncem rury, zas za rura znajduje sie zespól wyciagarki do wywierania naciagu na line, polaczona z prowadzacym koncem wykladziny oraz z zespolem pro- wadzacym line, przy czym wejscie dyszy jest wypukle na odcinku dyszy pomiedzy miejscem, w którym wykladzi- na po raz pierwszy styka sie z dysza po ugieciu do wewnatrz, a gardziela dyszy, znamienne tym, ze za- rys odcinka (100 - 101) dyszy (36) w przekroju prze- chodzacym wzdluz osi wykladziny (30), zawartego pomiedzy miejscem (100) wejscia (54) otworu dyszy (36), w którym wykladzina (30) po raz pierwszy styka sie z dysza (36) po ugieciu do wewnatrz, a miejscem (101) wyjscia (60) otworu dyszy (36), w którym wykla- dzina (30) po raz ostatni styka sie z dysza (36) ma ksztalt luku kolistego. F IG .2 . PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do wykładania rury wykładziną polimerową, przeznaczone przykładowo do wykładania zakopywanych rur gazowych, wodociągowych albo kanalizacyjnych. Rury takie wykonane są z żeliwa stali albo też w przypadku wodociągów, z cementu azbestowego lub z betonu i mogą być dokładane bitumem bądź betonem.

Z opisu zgłoszenia europejskiego nr 0341941 jest znane urządzenie do wykładania rury wykładziną polimerową, zawierające dyszę z otworem symetrycznym w stosunku do środkowej osi podłużnej, przy czym ta dysza jest umieszczona przed rurą i zawiera wejście, gardziel oraz wyjście, zaś średnica otworu dyszy w kierunku przechodzenia wykładziny, prowadzonej przez zespół prowadzący, zmniejsza się od wejścia dyszy, osiągając minimum przy gardzieli i dalej zwiększa się ponad wyjściem dyszy, przy czym dysza jest przymocowana do powierzchni ziemi albo jest połączona z prowadzącym końcem rury, zaś za rurą znajduje się zespół wyciągarki do wywierania naciągu na linę, połączoną z prowadzącym końcem wykładziny oraz z zespołem prowadzącym linę, przy czym wejście dyszy jest wypukłe na odcinku dyszy pomiędzy miejscem, w którym wykładzina po raz pierwszy styka się z dyszą po ugięciu do wewnątrz, a gardzielą dyszy.

W tym urządzeniu napięcie w wykładzinie spowodowane jej ugięciem się jest przykładane do wykładziny dość nierównomiernie.

Celem wynalazku jest opracowanie urządzenia, w którym napięcie spowodowane ugięciem się wykładziny, jest przykładane do wykładziny w sposób stopniowy i równomierny.

Urządzenie do wykładania rury wykładziną polimerową, zawierające dyszę z otworem symetrycznym w stosunku do środkowej osi podłużnej, przy czym ta dysza jest umieszczona przed rurą i zawiera wejście, gardziel oraz wyjście, zaś średnica otworu dyszy w kierunku przechodzenia wykładziny, prowadzonej przez zespół prowadzący, zmniejsza się od wejścia dyszy, osiągając minimum przy gardzieli i dalej zwiększa się ponad wyjściem dyszy, przy czym

176 228 dysza jest przymocowana do powierzchni ziemi albo jest połączona z prowadzącym końcem rury, zaś za rurą znajduje się zespół wyciągarki do wywierania naciągu na linę, połączoną z prowadzącym końcem wykładziny oraz z zespołem prowadzącym linę, przy czym wejście dyszy jest wypukłe na odcinku dyszy pomiędzy miejscem, w którym wykładzina po raz pierwszy styka się z dyszą po ugięciu do wewnątrz, a gardzielą dyszy, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zarys odcinka dyszy w przekroju przechodzącym wzdłuż osi wykładziny, zawartego pomiędzy miejscem wejścia otworu dyszy, w którym wykładzina po raz pierwszy styka się z dyszą po ugięciu do wewnątrz, a miejscem wyjścia otworu dyszy, w którym wykładzina po raz ostatni styka się z dyszą, ma kształt łuku kolistego.

Ten odcinek dyszy jest umieszczony całkowicie w kontakcie z wypukłą powierzchnią zewnętrzną wykładziny aż po wylot gardzieli. Średnice wejścia i wyjścia otworu dyszy korzystnie są zasadniczo równe.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny widok urządzenia do wykładania rury, ukazujący wykładaną rurę i wykładzinę w trakciejej przeciągania przez wykładaną rurę, a fig. 2 - powiększony przekrój pionowy przez wykładzinę, przechodzącą przez dyszę urządzenia według wynalazku.

Na fig. 1 przedstawiono zakopaną, wykładaną rurę 10, która może być na przykład magistralą gazową żeliwa, z końcami 12, 14 obnażonymi przy dwóch wykopach ziemnych 16,18. Kontynuację rury stanowią końce 20, 22, które kolejno są łączone w kolejnych wykopach, aż cała rura zostanie wyłożona wykładziną, a wykładzina połączona tak, by stanowiła ciągłą magistralę.

Wykładzina 30 jest wykonana na przykład z polietylenu i jest przeciągana za pomocą wyciągarki 32 i kabla 34 przez kształtową dyszę 36 i przez rurę 10. Wykładzina 30, po wyjściu z dyszy 36, jest nakierowana przez rolkę 38 tak, by ułatwić wejście do końca 12 rury 10. Dysza 36 jest przymocowana poprzez człony (nie przedstawione), przykręcone do ziemi. W rozwiązaniu alternatywnym, jak na fig. 1, dysza 36 jest bezpośrednio nałożona na koniec 12 rury 10. Wyciągarka 32 jest przymocowana przez człony mocujące (nie przedstawione) przykręcone do ziemi albo do końca 14 rury.

Przed wprowadzeniem wykładziny do rury, rurę oczyszcza się i sprawdza jej wewnętrzne wymiary za pomocą odpowiednich przyrządów przepuszczonych przez rurę. W tym samym czasie z wnętrza rury usuwa się wszelkie występy. Wykładzinę podaje się z zasobnika wykładziny, usytuowanego nad ziemią. Odcinki wykładziny łączy się końcami przez stapianie, a zewnętrzne obrzeże przy każdym stopionym złączu usuwa się albo wykładzinę podaje się bezpośrednio z ciągłego zwoju wykładziny (tak dzieje się na przykład dla wykładzin o średnicach wynoszących ponad 180 mm). Do prowadzącego końca wykładziny 30 jest przymocowany stożek ciągnący. Kabel 34 jest przymocowany do końca sztywnego pręta, który przepchnięto przez rurę 10 od strony jej końca 14 do końca 12, aż do ukazania się zakończenia kabla (przy tylnym końcu pręta). Wówczas kabel 34 został odłączony, przeprowadzony przez dyszę 36 i przymocowany do stożka na wykładzinie 30. Następnie uruchamia się wyciągarkę 32 dla przeciągnięcia wykładziny 30 przez dyszę 36, przy czym zastosowano podłużne rozciągnięcie wykładziny mniejsze niż 10%, korzystnie 8%.

Operator wyciągarki 32 utrzymuje jej obroty ze stałą albo prawie stałą prędkością. Prędkość posuwania się wykładziny 30 może wynosić na przykład 3 metry na minutę.

Po zakończeniu przeciągania, umożliwia się powrót wykładziny 30 do osiągnięcia przynajmniej minimalnej wewnętrznej średnicy rury 10, po czym wykładzinę 30 odcina się, pozostawiając wystarczająco długi odcinek rury, by umożliwić wykonanie odpowiedniego połączenia. W przypadku, gdy dysza 36 zachodzi na koniec rury 10, wówczas niezbędne jest zastosowanie dyszy rozszczepianej. Kabel 34 wyciągarki 32 wyjmuje się z wykładziny 30, która następnie zostaje odcięta tak, by pozostawić wystarczającą długość na dostosowanie się do skurczu w trakcie powrotu do poprzedniej średnicy wykładziny.

Na fig. 2 przedstawiono dyszę 36 urządzenia według wynalazku, przez którą przechodzi wykładzina 30.

Jak przedstawiono na fig. 2, wykładzina 30 wchodzi do dyszy 36 przez jej wejście 54, przez co ściana 74 wykładziny 30 ugina się do wewnątrz i ma w trakcie tego etapu uginania się

176 228 w kierunku osi 50 wypukłą powierzchnię zewnętrzną 72 i wklęsłą powierzchnię zewnętrzną 76. Następnie, ściana wykładziny 30 ugina się w sposób ciągły i równomierny do jej średnicy minimalnej w miarę przechodzenia przez gardziel 58, przy czym powierzchnia zewnętrzna 76 pozostaje wklęsła. Po opuszczeniu gardzieli dyszy 36 wykładzina 30 znów odgina się od osi 50 i ma zewnętrzną powierzchnię wypukłą. W punkcie 80 średnica wykładziny, zwiększająca się od momentu wyjścia z gardzieli osiąga wartość maksymalną. Zjawisko to określa się jako pęcznienie dyszowe i do rury 10 wprowadza się wykładzinę o tej właśnie średnicy. Za punktem 80 ściana 74 wykładziny bardzo słabo ugina się do wewnątrz w pewnej odległości poza obszarem przedstawionym na rysunku.

Dokładna wielkość pęcznienia dyszowego stanowi różnicę pomiędzy średnicą wykładziny 30 w miejscu 80, a minimalną średnicą wykładziny 30 w gardzieli 58 dyszy 36.

Dobierając parametry urządzenia według wynalazku, należy uwzględnić pęcznienie dyszowe. Uwzględniając pęcznienie dyszowe, dobiera się średnicę wykładziny tak, by była mniejsza od minimalnej średnicy rury 10.

Zaleca się, by siła przeciągania utrzymywana była na poziomie stanowiącym około połowę umownej granicy plastyczności wykładziny 30, a dysza 36 powinna mieć takie wymiary, aby pęcznienie dyszowe wykładziny 30 miało dokładnie określoną odpowiednią wartość. Zaleca się, by doboru parametrów dokonać tak, by umożliwić wciąganie wykładziny 30 do rury 10 z takim prześwitem, by umożliwić w razie potrzeby zatrzymanie wciągania na przykładowo 30 minut.

Dysza 36 stanowi zespół zmniejszający średnicę wykładziny 30 dzięki jej kształtowi i oporowi tarcia, zaś praca ułożona w wykładziny polega głównie na jej uginaniu.

Wykładzina 30 (fig. 2) dochodzi do dyszy 36 i ugina w kierunku osi 50, a zewnętrzna powierzchnia wykładziny 30 staje się wypukła.

Następnie wykładzina 30 styka się z wejściem 54 dyszy 36, obejmującym obszar całej łukowatej powierzchni dyszy 36 aż do gardzieli 58. Na fig. 2 zaznaczono linię promieniową B, prostopadłą do wewnętrznej powierzchni dyszy 36 na lewo od linii A. Gardziel 58 dyszy 36 znajduje się w linii A. Na prawo od linii A znajduje się wyjście 60 dyszy 36.

W obszarze 90 w pobliżu linii B wykładzina 30 odwraca swoje ugięcie i odgina się od osi 50, wyznaczając wklęsłą powierzchnię zewnętrzną.

Dysza 36 w urządzeniu według wynalazku zamiast dotychczas stosowanego prostego przekroju wejścia 54 w tym miejscu, dysza 36 ma wypukłą do wewnątrz powierzchnię 92 w kształcie kolistego łuku. Wypukła do wewnątrz powierzchnia 92 w kształcie kolistego łuku jest możliwie maksymalnie dopasowana do zewnętrznej wklęsłej powierzchni wykładziny 30.

Wykładzina 30 styka się z dyszą 36 po raz pierwszy w miejscu 100 i wchodzi do dyszy 36 w sposób ciągły aż do gardzieli 58, po czym dyszę 36, po raz ostatni kontaktuje się z nią miejscu 101. Ze względu na kolisty kształt łukowego odcinka 1^0-101 dyszy, naprężenie przykładane do wykładziny 30 przez dyszę 36 na łuku powierzchni otworu przelotowego pomiędzy liniami A i B wprowadzane jest stopniowo i bardziej równomiernie niż w przypadku znanej dyszy.

Wymiary elementów przedstawionych na fig. 2 są jak następuje:

L: 160 milimetrów (nominalnie)

T: 140 milimetrów

W: 10 milimetrów

R: 30 milimetrów

Inna dysza, podobna do opisanej powyżej ale w której T = 144 mm zamiast 140 mm, miało po zastosowaniu zapewnić uzyskanie następujących rezultatów.

Początkowa średnica wykładziny

Średnica po wyjściu z dyszy (wciąż pod obciążeniem) w punkcie (80)

Średnica po wyjściu z dyszy po wyjściu z dyszy po usunięciu obciążenia: po 1 godzinie:

160,8 rmn (aa 160,7 mm (b)

149,4rmn (aa

150.4 mm (b)

115.5 mm (a)

156.6 mm (b)

176 228

Ostateczna średnica po wyjściu z dyszy 156,7 mm (a)

156,8 mm (b)

Obciążenie naciągowe 2,63 tony (a)

1,99 tony (b)

Naprężenie osiowe pod obciążeniem (8,1 %3 <a) (6,9%) (b)

Naprężenie osiowe po usunięciu obciążenia: po 1 godzinie (2,9% 3 <)) (2,7%) (b)

Naprężenie osiowe po usunięciu obciążenie, ostatecznie (2,3 % 3 fa) (1,9%) (b)

Przy zastosowaniu takiej dyszy, uzyskano następujące rezultaty w przypadku dyszy i rury (a) suchej i (b) nawilżonej wodą:

Początkowa średnica wykładziny

Średnica po wyjściu z dyszy (wciąż pod obciążeniem) w punkcie (80)

Średnica po wyjściu z dyszy po usunięciu obciążenia: po 1 godzinie:

Ostateczna średnica po wyjściu z dyszy

Obciążenie naciągowe

Naprężenie osiowe pod obciążeniem

Naprężenie po usunięciu obciążenia: pp 1 ggdzinie Naprężenie osiowe po usunięciu naprężenia, ostatecznie

160,9 mm <)) 160,7 mm (b)

145,6 mm 146,4 mm (b)

153.3 mm

156.4 mm (b) 154,9 mm {)) 155,2 mm (b) (^^^) ton3 <)) 2,66 tony (b) (11,4%) (a) (10,0%) (b) (4,6%) (a) (6,8%) (b) (3,2%) (a) (2,7%) (b)

Wszystkie testy przeprowadzono w temperaturze 18°C, bez przykładania ciepła do wykładziny bądź dyszy, Wykładzina wykonana była z polietylenu klasy PE-X,

Na podstawie powyższych rezultatów można stwierdzić, że przy zmniejszonym obciążeniu (np, w wyniku nawilżenia), zwiększa się średnica wykładziny zmierzona w punkcie 80 (pod obciążeniem),

Przy stosowaniu urządzenia według wynalazku zaleca się stosowanie nawilżacza w czasie przeprowadzania wykładania rury, Jednakże należy zapewnić odpowiedni dobór wymiarów dyszy w stosunku do średnicy wykładziny przed jej zmniejszeniem tak, by zaistniał właściwy luz pomiędzy wykładziną a wykładaną rurą podczas instalowania wykładziny, odpowiednie przywrócenie ostatecznej średnicy wykładziny, przy usuniętym obciążeniu, dla uzyskania ostatecznie rury, do której wykładzina przylega ściśle,

Urządzenie według wynalazku znajduje zastosowanie również dla innych klas polietylenu poza PEX, na przykład dla klas polietylenu o wysokiej gęstości (HDPE) oraz średniej gęstości (MDPE), jak również do polietylenu z wiązaniami krzyżowymi, a także dla polipropylenu, Urządzenie według wynalazku można stosować do wykładania rur z żeliwa oraz stali, w tym do rur zakopanych i zainstalowanych, a także do długich odcinków rur (np, 200 metrów), i do rur stalowych przed ich połączeniem tak, by otrzymać jeszcze większe długości przed zainstalowaniem orurowania w jego ostatecznym położeniu, W tym przypadku każda z wykładanych rur może mieć na przykład 150 metrów długości,

Standardowy stosunek wymiarów (SDR) wykładziny może wynosić na przykład 66, albo też można zastosować mniejszą wartość SDR, taką jak na przykład 26,17 albo 11, Standardowy

176 228 stosunek wymiarów (SDR) oznacza współczynnik otrzymany przez podzielenie zewnętrznej średnicy L wykładziny przez grubość W jej ściany. Zależnie od grubości W wykładziny, ostateczna rura wyłożona wykładziną może być uznana za odpowiednik rury z tworzywa sztucznego, która byłaby zdolna do wytrzymywania dozowanego ciśnienia gazu, wody albo innego przenoszonego produktu bez zastosowania oryginalnej zewnętrznej rury żeliwnej bądź stalowej. Z drugiej strony wykładzin może być umieszczona na przykład jedynie dla ochrony przed korozją, ale bez zdolności wytrzymywania ciśnienia substancji przenoszonej przez rurę otaczającą, wykonaną np. ze stali. Wykładzina stosowana w urządzeniu według wynalazku stanowi wykładzinę przeznaczoną do wytwarzania oddzielnej rury z tworzywa sztucznego albo wykładziny zapewniającej jedynie własności przeciwkorozyjne wykładanej rury albo inne własności nie związane z odpornością na ciśnienie.

176 228

176 228

FIG. 1.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do wykładania rury wykładziną polimerową, zawierające dyszę z otworem symetrycznym w stosunku do środkowej osi podłużnej, przy czym ta dysza jest umieszczona przed rurą i zawiera wejście, gardziel oraz wyjście, zaś średnica otworu dyszy w kierunku przechodzenia wykładziny, prowadzonej przez zespół prowadzący, zmniejsza się od wejścia dyszy, osiągając minimum przy gardzieli i dalej zwiększa się ponad wyjściem dyszy, przy czym dysza jest przymocowana do powierzchni ziemi albo jest połączona z prowadzącym końcem rury, zaś za rurą znajduje się zespół wyciągarki do wywierania naciągu na linę, połączoną z prowadzącym końcem wykładziny oraz z zespołem prowadzącym linę, przy czym wejście dyszy jest wypukłe na odcinku dyszy pomiędzy miejscem, w którym wykładzina po raz pierwszy styka się z dyszą po ugięciu do wewnątrz, a gardzielą dyszy, znamienne tym, że zarys odcinka (100 - 101) dyszy (36) w przekroju przechodzącym wzdłuż osi wykładziny (30), zawartego pomiędzy miejscem (100) wejścia (54) otworu dyszy (36), w którym wykładzina (30) po raz pierwszy styka się z dyszą (36) po ugięciu do wewnątrz, a miejscem (101) wyjścia (60) otworu dyszy (36), w którym wykładzina (30) po raz ostatni styka się z dyszą (36) ma kształt łuku kolistego.
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że odcinek (100 -101) dyszy (36) jest umieszczony całkowicie w kontakcie z wypukłą powierzchnią zewnętrzną wykładziny (30) aż po wylot gardzieli (58).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że średnice wejścia (54) i wyjścia (60) otworu dyszy (36) są zasadniczo równe.