RU120739U1

RU120739U1 - MULTILAYER PIPE FOR HOT WATER AND HEAT SUPPLY SYSTEMS

Info

Publication number: RU120739U1
Application number: RU2006131462/06K
Authority: RU
Inventors: Мирон Исаакович Гориловский; Игорь Васильевич Гвоздев; Владимир Васильевич Швабауэр; Сергей Васильевич Самойлов
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Завод АНД Газтрубпласт"
Priority date: 2006-09-01
Filing date: 2006-09-01
Publication date: 2012-09-27
Also published as: RU59190U1

Abstract

1. Многослойная труба для горячего водоснабжения и теплоснабжения, содержащая внутреннюю оболочку из сшитого полиэтилена и защитную оболочку, при этом труба снабжена армирующей системой из высокопрочных нитей и адгезионным слоем для предварительного закрепления нитей и создания монолитной структуры трубы, нанесенным на внешнюю поверхность внутренней оболочки, причем армирующая система расположена между адгезионным слоем и защитной оболочкой и состоит из двух слоев нитей, навитых под углом к оси трубы, при этом армирующие нити второго слоя навиты в противоположную сторону по отношению к армирующим нитям первого слоя, а защитная оболочка включает слой теплоизоляции из вспененного полимера. ! 2. Многослойная труба по п.1, отличающаяся тем, что защитная оболочка содержит кислородозащитный полимерный слой. ! 3. Многослойная труба по п.2, отличающаяся тем, что указанный слой выполнен из сополимера этилена с виниловым спиртом. ! 4. Многослойная труба по п.2, отличающаяся тем, что защитная оболочка содержит второй полимерный слой, размещенный поверх армирующей системы для защиты его от механических повреждений. ! 5. Многослойная труба по п.4, отличающаяся тем, что второй полимерный слой выполнен из полиолефина. ! 6. Многослойная труба по п.5, отличающаяся тем, что второй полимерный слой выполнен из полиэтилена или сополимера этилена. ! 7. Многослойная труба по п.1, отличающаяся тем, что адгезионный слой выполнен из полиолефина, например полиэтилена, или из сополимера этилена. ! 8. Многослойная труба по п.1, отличающаяся тем, что слой теплоизоляции выполнен из пенополиуретана. ! 9. Многослойная труба по п.1, отличающаяся тем, ч 1. Multilayer pipe for hot water supply and heat supply, containing an inner shell made of cross-linked polyethylene and a protective shell, while the pipe is equipped with a reinforcing system of high-strength threads and an adhesive layer for pre-fixing the threads and creating a monolithic structure of the pipe, applied to the outer surface of the inner shell, and the reinforcing system is located between the adhesion layer and the protective shell and consists of two layers of threads wound at an angle to the pipe axis, while the reinforcing threads of the second layer are wound in the opposite direction with respect to the reinforcing threads of the first layer, and the protective shell includes a layer of thermal insulation made of foamed polymer ... ! 2. A multilayer pipe according to claim 1, wherein the protective shell comprises an oxygen-protective polymer layer. ! 3. A multilayer pipe according to claim 2, characterized in that said layer is made of a copolymer of ethylene with vinyl alcohol. ! 4. A multilayer pipe according to claim 2, characterized in that the protective shell comprises a second polymeric layer placed over the reinforcing system to protect it from mechanical damage. ! 5. Multilayer pipe according to claim 4, characterized in that the second polymeric layer is made of polyolefin. ! 6. Multilayer pipe according to claim 5, characterized in that the second polymeric layer is made of polyethylene or an ethylene copolymer. ! 7. Multilayer pipe according to claim 1, characterized in that the adhesive layer is made of a polyolefin, for example polyethylene, or an ethylene copolymer. ! 8. Multilayer pipe according to claim 1, characterized in that the thermal insulation layer is made of polyurethane foam. ! 9. Multilayer pipe according to claim 1, characterized in that h

Description

Полезная модель касается многослойных труб, предпочтительно для систем теплоснабжения и горячего водоснабжения.The utility model relates to multilayer pipes, preferably for heating and hot water systems.

В настоящее время для систем теплоснабжения и горячего водоснабжения используются металлические (стальные и медные) трубы. Однако их использование требует высоких расходов на транспортировку (высокая масса используемого материала) и на строительство систем водоснабжения (прокладка систем в специальных бетонных каналах, дорогостоящие опоры, компенсаторы теплового расширения, специальные сигнальные системы о протечках). Кроме этого медные трубы очень дороги, а стальные склонны к коррозии и зарастанию, срок службы их (особенно в условиях больших городов вследствие электрохимической коррозии) не превышает 10-15 лет.Currently, metal (steel and copper) pipes are used for heating and hot water systems. However, their use requires high costs for transportation (high mass of the material used) and for the construction of water supply systems (laying systems in special concrete channels, expensive supports, expansion joints, special leakage alarm systems). In addition, copper pipes are very expensive, and steel pipes are prone to corrosion and overgrowing, their service life (especially in large cities due to electrochemical corrosion) does not exceed 10-15 years.

Применение труб из полимерных материалов вместо металлических труб позволяет значительно снизить стоимость транспортировки и строительства систем теплоснабжения и горячего водоснабжения. Полимерные трубы из специальных полимерных материалов, 2-4 раза легче стальных, что существенно облегчает их транспортировку и монтаж. Кроме этого, полимерные трубы экологически чисты и гигиенически безопасны, не имеют склонности к зарастанию, устойчивы к аварийным ситуациям (замерзанию воды к трубопроводам, просадки грунта и т.д.)The use of pipes made of polymer materials instead of metal pipes can significantly reduce the cost of transportation and construction of heat supply systems and hot water supply. Polymer pipes made of special polymeric materials, 2-4 times lighter than steel, which greatly facilitates their transportation and installation. In addition, polymer pipes are environmentally friendly and hygienically safe, do not tend to overgrow, and are resistant to emergency situations (freezing of water to pipelines, subsidence, etc.)

Для случаев, когда температуры и давления в системах теплоснабжения и горячего водоснабжения достаточно велики, в качестве полимерного материала используют сшитый полиэтилен, который работоспособен при температурах до 95 С. Трубы из сшитого полиэтилена гибкие (основная часть типоразмеров труб поставляется в бухтах). Для их прокладки не требуется строительство бетонных каналов, что позволяет проектировать и строить трассы практически любой геометрической формы без дорогих фасонных изделий, и во много раз сокращает сроки монтажа и удешевляет работы по прокладке.For cases when the temperatures and pressures in the heat supply and hot water supply systems are sufficiently high, cross-linked polyethylene is used as a polymer material, which is operable at temperatures up to 95 ° C. Flexible cross-linked polyethylene pipes (the bulk of pipe sizes are supplied in bays). Their construction does not require the construction of concrete channels, which allows you to design and build tracks of almost any geometric shape without expensive shaped products, and many times reduces installation time and reduces the cost of installation work.

Известна двухслойная пластиковая труба, внутренний слой которой выполнен из сшитого полиэтилена, определяющего прочностные свойства трубы, а наружный слой является изолирующим и выполнен из полимера, препятствующего проникновению паров и газов (см. RU 2003122284 А1, МПК F 16 L 59/00, 10.01.2005 /1/).A two-layer plastic pipe is known, the inner layer of which is made of cross-linked polyethylene, which determines the strength properties of the pipe, and the outer layer is insulating and made of polymer, which prevents the penetration of vapors and gases (see RU 2003122284 A1, IPC F 16 L 59/00, 10.01. 2005/1 /).

Наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели является многослойная труба для горячей воды, используемая в системах горячего водоснабжения и теплоснабжения, в соответствии с патентом RU 2224160 С2, МПК F 16 L 9/12, 20.02.2004 /2/, включающая основной слой, барьерный слой и полимерную наружную оболочку. Основной слой (тело трубы) выполнен из сшитого полиэтилена, барьерный - из специального полимера.The closest analogue of the proposed utility model is a multilayer pipe for hot water used in hot water and heat supply systems, in accordance with patent RU 2224160 C2, IPC F 16 L 9/12, 02/20/2004 / 2 /, including the main layer, the barrier layer and a polymer outer shell. The main layer (pipe body) is made of cross-linked polyethylene, and the barrier layer is made of a special polymer.

Однако обеспечение высоких требований по длительной прочности и обеспечение гарантированно высоких сроков эксплуатации приводит к необходимости утолщения стенки трубы, что приводит к увеличение ее веса, стоимости, снижению производительности технологических линий при их производстве, и, как следствие, к потере главного преимущества полимерных труб перед металлическими - их гибкости и малого веса.However, ensuring high requirements for long-term strength and ensuring guaranteed high service life leads to the need for thickening of the pipe wall, which leads to an increase in its weight, cost, lower productivity of production lines in their production, and, as a result, to the loss of the main advantage of polymer pipes over metal pipes - their flexibility and low weight.

Армирование труб высокопрочными материалами (стальной проволокой, лентой, стекловолокном, синтетическими нитями) позволяет решить задачу увеличения прочности трубопровода.Reinforcing pipes with high-strength materials (steel wire, tape, fiberglass, synthetic threads) allows us to solve the problem of increasing the strength of the pipeline.

Техническим результатом, достигаемым в результате решения указанной задачи, является повышение рабочего давления трубопровода и снижение материалоемкости, и, как следствие, уменьшение стоимости труб и увеличение производительности технологических линий при производстве труб, при сохранении эксплуатационных параметров трубопровода (рабочее давление, температура эксплуатации) и срока его службы.The technical result achieved by solving this problem is to increase the working pressure of the pipeline and reduce material consumption, and, as a result, reduce the cost of pipes and increase the productivity of technological lines in the production of pipes, while maintaining the operational parameters of the pipeline (working pressure, operating temperature) and life his service.

Указанный технический результат достигается за счет того, что многослойная труба для горячего водоснабжения и теплоснабжения, содержащая внутреннюю оболочку из сшитого полиэтилена и защитную оболочку, снабжена равновесной армирующей системой, обеспечивающей равнопрочность трубы, работающей под давлением. Между внутренней оболочкой и армирующим слоем может быть нанесен адгезионный слой из полиолефина, например, полиэтилена, или из сополимера этилена, например, с виниловым спиртом, для закрепления армирующих нитей и создания монолитной конструкции. При использовании труб для сетей теплоснабжения она может быть снабжена дополнительным кислородо-защитным полимерным слоем для защиты от диффузии и насыщения теплоносителя (воды) кислородом воздуха. Поверх армирующего слоя может быть нанесен второй полимерный слой для защиты его от механических повреждений. Труба может быть снабжена размещенным поверх полимерных слоев слоем теплоизоляции из вспененного полимера (например пенополиуретана), который, в свою очередь, покрыт наружной оболочкой из слоя полиолефина, или полиэтилена и (или) сополимера этилена. Слой теплоизоляции и наружная оболочка могут быть выполнены гофрированными.The specified technical result is achieved due to the fact that the multilayer pipe for hot water supply and heat supply, containing an inner shell of cross-linked polyethylene and a protective shell, is equipped with an equilibrium reinforcing system that ensures equal strength of the pipe working under pressure. Between the inner shell and the reinforcing layer, an adhesive layer of a polyolefin, for example polyethylene, or a copolymer of ethylene, for example, vinyl alcohol, can be applied to fix the reinforcing threads and create a monolithic structure. When using pipes for heat supply networks, it can be equipped with an additional oxygen-protective polymer layer to protect against diffusion and saturation of the coolant (water) with atmospheric oxygen. A second polymer layer may be applied over the reinforcing layer to protect it from mechanical damage. The pipe may be provided with a layer of thermal insulation made of foamed polymer (for example polyurethane foam) placed on top of the polymer layers, which, in turn, is coated with an outer shell of a layer of polyolefin, or polyethylene and (or) ethylene copolymer. The insulation layer and the outer shell can be made corrugated.

Предлагаемая труба предназначена для работы в условиях переменных температур при рабочем давлении 1.0 МПа. Применение сшитого полиэтилена для внутренней оболочки (тела трубы) обеспечивает ее теплостойкость, а применение армирования - снижение расхода основного материала (сшитого полиэтилена) при сохранении прочностных свойств трубы.The proposed pipe is designed to operate in variable temperatures at a working pressure of 1.0 MPa. The use of cross-linked polyethylene for the inner shell (pipe body) ensures its heat resistance, and the use of reinforcement reduces the consumption of the main material (cross-linked polyethylene) while maintaining the pipe's strength properties.

Например, труба диаметром 160 мм, для давления воды 10 бар и температуры до 95°С должна иметь толщину стенки 21 мм, что дает вес 1 метра трубы (расход сшитого полиэтилена) 9 кг/м. Предлагаемая труба имеет толщину стенки (по сшитому полиэтилену) 5 мм, что соответствует расходу сшитого полиэтилена 2,4 кг/м.For example, a pipe with a diameter of 160 mm, for a water pressure of 10 bar and a temperature of up to 95 ° C, should have a wall thickness of 21 mm, which gives a weight of 1 meter of pipe (consumption of cross-linked polyethylene) 9 kg / m. The proposed pipe has a wall thickness (crosslinked polyethylene) of 5 mm, which corresponds to a flow rate of crosslinked polyethylene of 2.4 kg / m

Кроме этого, применение армирования позволяет увеличить линейную производительность процесса. Например, весовая производительность при производстве трубы диаметром 160 мм, составляет только 36 кг/час, что означает, что за час выпускают только 4 метра неармированной трубы (36/9=4), тогда как армированной - 15 метров (36/2,4=15). Таким образом, заменив неармированную трубу армированной, в 4 раза увеличивается линейная (погонажная) производительность процесса.In addition, the use of reinforcement can increase the linear productivity of the process. For example, the weight capacity in the production of a pipe with a diameter of 160 mm is only 36 kg / h, which means that only 4 meters of unreinforced pipe (36/9 = 4) are produced per hour, while reinforced - 15 meters (36 / 2.4 = 15). Thus, replacing an unreinforced pipe with a reinforced one, the linear (linear) productivity of the process increases 4 times.

Давление, которое выдержит армирующая система, определяется прочностью и числом нитей. В целях повышения прочности армирования, необходимо увеличивать угол укладки нити. При этом радиальная составляющая прочности армирования увеличивается, а осевая уменьшается. Для компенсации уменьшения осевой составляющей прочности армирования вводятся дополнительные нити, уложенные по продольной оси трубы.The pressure that the reinforcing system can withstand is determined by the strength and number of threads. In order to increase the strength of the reinforcement, it is necessary to increase the angle of laying the thread. In this case, the radial component of the strength of the reinforcement increases, and the axial decreases. To compensate for the decrease in the axial component of the reinforcement strength, additional threads are introduced, laid along the longitudinal axis of the pipe.

На фиг. показана предложенная многослойная труба.In FIG. The proposed multilayer pipe is shown.

Труба состоит из внутренней герметизирующей полимерной оболочки 1 из сшитого полиэтилена. Толщина оболочки может быть весьма тонкой, но по соображениям технологии находится от 0,25 до 0,45 внешнего диаметра.The pipe consists of an internal sealing polymer shell 1 made of cross-linked polyethylene. The shell thickness can be very thin, but for technology reasons, it is between 0.25 and 0.45 of the outer diameter.

На внешнюю поверхность оболочки навиты два слоя армирующей нити 2 под углом к оси трубы. Тип и количество нитей выбирается из условия, что армирующая система должна выдерживать разрушающую нагрузку, по меньшей мере, 2,5 МПа.Two layers of reinforcing thread 2 are wound on the outer surface of the shell at an angle to the axis of the pipe. The type and number of threads is selected from the condition that the reinforcing system must withstand a breaking load of at least 2.5 MPa.

Давление, которое выдержит армирующая система, определяется нормативной прочностью нитей и их числом.The pressure that the reinforcing system can withstand is determined by the standard strength of the threads and their number.

Перед армированием на внешнюю поверхность герметизирующей оболочки из сшитого полиэтилена наносится слой 3 адгезива из полиолефина, например полиэтилена, или сополимера этилена, обеспечивающего предварительное закрепление нити. Толщина этого слоя составляет 0,3-1,5 мм.Before reinforcing, an adhesive layer 3 made of a polyolefin, for example polyethylene, or an ethylene copolymer providing preliminary fixing of the thread is applied to the outer surface of the sealing shell of cross-linked polyethylene. The thickness of this layer is 0.3-1.5 mm.

Поверх армирования может быть положен еще один полимерный слой 4, защищающий армирующую систему от механических повреждений. Этот слой также может быть весьма тонким, и его толщина выбирается по соображениям поперечной устойчивости трубы при ее намотке на барабан. Таким образом, для указанного диапазона номинальных диаметров толщина этого слоя составляет от 0,3 до 6 мм.On top of the reinforcement can be laid another polymer layer 4, which protects the reinforcing system from mechanical damage. This layer can also be very thin, and its thickness is selected for reasons of lateral stability of the pipe when it is wound on a drum. Thus, for the specified range of nominal diameters, the thickness of this layer is from 0.3 to 6 mm.

Если труба предназначается для сетей теплоснабжения, то поверх слоя защищающего армирующую систему, наносится слой 5 из полимера, защищающего трубу от диффузии и насыщения теплоносителя кислородом воздуха. Этот слой выполняется, например, из сополимера этилена с виниловым спиртом и толщина его не превышает 0,1-0,35 мм.If the pipe is intended for heat supply networks, then on top of the layer protecting the reinforcing system, a layer 5 of polymer is applied, protecting the pipe from diffusion and saturation of the coolant with atmospheric oxygen. This layer is made, for example, from a copolymer of ethylene with vinyl alcohol and its thickness does not exceed 0.1-0.35 mm.

Выполненная таким образом труба, обеспечивающая транспортировку теплоносителя (воды) при температуре до 95°С и давлении до 1,0 МПа, покрывается слоем 6 теплоизоляции из пенополиуретана. Толщина теплоизолирующего слоя определяется диаметром трубы и требуемым уровнем теплозащиты и составляет от 20 до 50 мм.A pipe made in this way, providing transportation of the coolant (water) at a temperature of up to 95 ° C and a pressure of up to 1.0 MPa, is covered with a layer 6 of polyurethane foam thermal insulation. The thickness of the insulating layer is determined by the diameter of the pipe and the required level of thermal protection and ranges from 20 to 50 mm.

Теплоизолирующий слой защищен от внешних воздействий (механические повреждения, влага почвы) слоем 7 полиэтилена толщиной 1,0-4,0 мм.The heat-insulating layer is protected from external influences (mechanical damage, soil moisture) with a layer of 7 polyethylene with a thickness of 1.0-4.0 mm.

Для обеспечения приемлемой гибкости готовой многослойной трубы при ее намотке на барабан, внешняя поверхность теплоизолирующего слоя и защитной оболочки выполняется гофрированной.To ensure acceptable flexibility of the finished multilayer pipe when it is wound on a drum, the outer surface of the insulating layer and the protective sheath is corrugated.

Процесс производства трубы выглядит следующим образом.The pipe production process is as follows.

С помощью поршневого экструдера порошок сшивающейся композиции полиэтилена продавливается в кольцевой зазор между мундштуком и дорном. Мундштук и дорн нагреты до температуры 230-270°С, что обеспечивает расплавление и сшивку композиции полиэтилена при ее движении по кольцевому зазору. На выходе получается сшитая до 75-80% расплавленная заготовка трубы - оболочка 1. Далее труба проходит через охлаждающую вакуумную ванну, где калибрируется и охлаждается ниже температуры плавления кристаллитов полиэтилена. Труба проходит через угловую экструзионную головку, в которой на ее внешнюю поверхность наносят клеящий подслой 3, поверх которого в оплеточной машине укладывается армирующая нить 2. Далее труба проходит через систему инфракрасных нагревателей, обеспечивающих оплавление клеящего подслоя, прогрев и подсушку нити. На оплавленный подслой во второй угловой экструзионной головке кладутся последующие защитные слои 4, 5, 6, 7. Труба проходит через охлаждающую вакуумную ванну, где приобретает окончательные геометрические форму и размеры. Движение трубы через все этапы ее изготовления осуществляется тянущим устройством, установленным вслед за второй вакуумной ванной. Непрерывно изготавливаемая труба наматывается на барабан, отрезком необходимой длины.Using a piston extruder, the powder of a crosslinkable polyethylene composition is pressed into the annular gap between the mouthpiece and the mandrel. The mouthpiece and the mandrel are heated to a temperature of 230-270 ° C, which ensures the melting and stitching of the polyethylene composition as it moves along the annular gap. The result is a molten pipe billet sewn up to 75-80% - sheath 1. Then the pipe passes through a cooling vacuum bath, where it is calibrated and cooled below the melting point of polyethylene crystallites. The pipe passes through an angled extrusion head, in which an adhesive sublayer 3 is applied onto its outer surface, over which a reinforcing thread 2 is laid in a braid machine. Next, the pipe passes through a system of infrared heaters that melt the adhesive sublayer, heat up and dry the thread. Subsequent protective layers 4, 5, 6, 7 are placed on the melted sublayer in the second angular extrusion head. The pipe passes through a cooling vacuum bath, where it acquires the final geometric shape and dimensions. The movement of the pipe through all stages of its manufacture is carried out by a pulling device installed after the second vacuum bath. A continuously manufactured pipe is wound on a drum with a length of the required length.

Claims

1. A multilayer pipe for hot water supply and heat supply, containing an inner shell of cross-linked polyethylene and a protective shell, while the pipe is equipped with a reinforcing system of high strength threads and an adhesive layer for pre-fixing the threads and create a monolithic pipe structure deposited on the outer surface of the inner shell, the reinforcing system is located between the adhesive layer and the protective sheath and consists of two layers of threads wound at an angle to the axis of the pipe, while the reinforcing threads of the second the layer are wound in the opposite direction with respect to the reinforcing threads of the first layer, and the protective sheath includes a layer of thermal insulation of foamed polymer.

2. The multilayer pipe according to claim 1, characterized in that the protective shell contains an oxygen-protective polymer layer.

3. The multilayer pipe according to claim 2, characterized in that said layer is made of a copolymer of ethylene with vinyl alcohol.

4. The multilayer pipe according to claim 2, characterized in that the protective sheath contains a second polymer layer placed on top of the reinforcing system to protect it from mechanical damage.

5. The multilayer pipe according to claim 4, characterized in that the second polymer layer is made of polyolefin.

6. The multilayer pipe according to claim 5, characterized in that the second polymer layer is made of polyethylene or ethylene copolymer.

7. The multilayer pipe according to claim 1, characterized in that the adhesive layer is made of a polyolefin, for example polyethylene, or from an ethylene copolymer.

8. The multilayer pipe according to claim 1, characterized in that the thermal insulation layer is made of polyurethane foam.

9. The multilayer pipe according to claim 1, characterized in that the protective sheath contains an outer layer covering the thermal insulation layer.

10. The multilayer pipe according to claim 9, characterized in that the outer shell is made of a polyolefin, such as polyethylene, or from an ethylene copolymer.

11. The multilayer pipe according to claim 1, characterized in that the thermal insulation layer is corrugated.

12. The multilayer pipe according to claim 9, characterized in that the outer shell is corrugated.