RU2083905C1 - Fibrous composite material pipe with metal end branch pipes, method of manufacture and device for realization of this method - Google Patents

Fibrous composite material pipe with metal end branch pipes, method of manufacture and device for realization of this method Download PDF

Info

Publication number
RU2083905C1
RU2083905C1 SU5059540A RU2083905C1 RU 2083905 C1 RU2083905 C1 RU 2083905C1 SU 5059540 A SU5059540 A SU 5059540A RU 2083905 C1 RU2083905 C1 RU 2083905C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pipe
thread
pipes
composite material
branch pipes
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Original Assignee
Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" filed Critical Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей"
Priority to SU5059540 priority Critical patent/RU2083905C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2083905C1 publication Critical patent/RU2083905C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L23/00—Flanged joints
    • F16L23/02—Flanged joints the flanges being connected by members tensioned axially

Abstract

FIELD: pipe column for production of ferromanganese concretions from deep depths. SUBSTANCE: steel pipes overload columns and there is danger of their break in course of operation. Proposed glass-reinforced plastic pipes are provided with metal branch pipes which are connected by means of threaded joints. Thread has special profile in form of rectilinear section and undercutting where rod bent by conical spiral is located, fibres of material of pipe are wound around this rod in layers through 180 deg. Branch pipes are fitted in pipe in pairs after preliminary matching points of thread finish on technological tool on which they are fitted by one generatrix. Motion screw has right-hand and left-hand threads whose pitch is equal to pitch of thread of branch pipes. Right-hand and left-hand carriages are moved from center to sides, thus ensuring regular structure of joint. EFFECT: enhanced reliability. 4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в конструкции судовых, магистральных нефтяных и газовых трубопроводов; мачтах-антеннах, опорах и стойках, консольно прикрепленных к основанию, высоковольтных выключателях и т.п. The invention relates to mechanical engineering and can be used in the construction of ship, trunk oil and gas pipelines; mast antennas, supports and racks, console mounted to the base, high-voltage switches, etc.

Особую ценность она может представлять при изготовлении труб, испытывающих, в основном, осевые растягивающие нагрузки, например в трубном ставе для добычи железо-марганцевых конкреций и системах направленного бурения нефтяных и газовых скважин. Для большинства из перечисленных изделий по условиям эксплуатации, связанным с необходимостью частого соединения и разъединения таких труб, включения в трубопроводы различных фитингов и насосных агрегатов, наиболее предпочтительным является присоединение труб друг к другу с помощью металлических патрубков, прочно соединенных с трубой из волокнистого композиционного материала (ПКМ). It can be of particular value in the manufacture of pipes experiencing mainly axial tensile loads, for example, in a pipe stand for the extraction of iron-manganese nodules and directional drilling systems for oil and gas wells. For most of these products, according to operating conditions associated with the need for frequent connection and disconnection of such pipes, the inclusion of various fittings and pump units in the pipelines, it is most preferable to connect the pipes to each other using metal pipes firmly connected to the pipe made of fiber composite material ( RMB).

Известно достаточно много решений по присоединению к трубе из ПКМ металлических фланцев и патрубков. Наиболее близки к предлагаемой конструкции соединения, способ его выполнения и устройство для осуществления способа, принятые в качестве прототипов [1-3]
Целью изобретения является устранение недостатков прототипных решений, расширение возможностей и значительное увеличение прочности и надежности соединения трубы из ПКМ с металлическими патрубками в условиях преимущественной работы конструкции на растяжение.There are many known solutions for connecting metal flanges and pipes to a PCM pipe. Closest to the proposed design of the connection, the method of its implementation and the device for implementing the method, adopted as prototypes [1-3]
The aim of the invention is to eliminate the disadvantages of the prototype solutions, expanding the capabilities and significantly increasing the strength and reliability of the connection of pipes from PCM with metal pipes in the predominant operation of the structure in tension.

Цель достигается тем, что в известной по прототипу трубе резьба на патрубках выполнена разного направления с профилем в виде прямолинейного участка со скругленным поднутрением, в котором расположен изогнутый по конической спирали стержень с завернутыми вокруг него на 180o послойно волокнами композиционного материала трубы с шагом в радиальном направлении, равным толщине слоя завернутых волокон.The goal is achieved by the fact that in the pipe known for the prototype, the threads on the pipes are made in different directions with a profile in the form of a rectilinear section with a rounded undercut, in which there is a rod bent along a conical spiral with layers of pipe composite material wrapped around it by 180 ° in increments in radial direction equal to the thickness of the layer of wrapped fibers.

Кроме того, величина поднутрения выполнена размером не менее суммы размеров диаметра стержня и половины толщины слоя волокнистого материала, завернутого вокруг него; сначала на технологической оснастке-оправке раскрепляют правый и левый металлические патрубки с расположением точек схода резьбы на одной образующей, а затем наматывают стержни в резьбовые поднутрения патрубков одновременно с волокнистым композиционным материалом трубы; устройство снабжено специальными раскладчиками, связанными с подвижными каретками, которые соединены с ходовым винтом, на одной части которого выполнена правая, а на другой левая резьба. In addition, the magnitude of the undercut is made not less than the sum of the dimensions of the diameter of the rod and half the thickness of the layer of fibrous material wrapped around it; first, the right and left metal pipes with the location of the points of the vanishing threads on one generatrix are fastened to the tooling-mandrel, and then the rods are wound into the threaded undercuts of the pipes simultaneously with the fiber composite pipe material; the device is equipped with special handlers associated with movable carriages, which are connected to the lead screw, on one part of which is made the right and the left thread on the other.

Перечисленная совокупность общих и частных существенных отличительных признаков группы изобретений обеспечивает достижение цели изобретения. The above set of general and private essential distinguishing features of the group of inventions ensures the achievement of the purpose of the invention.

Наличие у патрубков конической резьбы разных направлений позволяет в процессе намотки трубы за одну операцию (т.е. более быстро) присоединить ее к патрубкам так, что укладка стержней и слоев волокнистого материала происходит по резьбе снизу вверх одновременно. The presence of conical threads of different directions in the nozzles allows, in the process of winding the pipe, to attach it to the nozzles in one operation (i.e. more quickly) so that the rods and layers of fibrous material are laid along the thread from the bottom up at the same time.

Прямолинейный участок профиля позволяет сделать переход металла в композит достаточно плавным и избежать пика напряжений на границе их сопряжения при эксплуатации трубы на изгиб; поднутрение вместе с изогнутым по спирали стержнем с завернутыми вокруг него на 180o волокнами композиционного материала помогает образовать надежный замок, из которого продольные волокна не могут вырваться, т.к. для этого потребовалось бы разорвать стержень и расположенные сверху слои материала трубы.The rectilinear section of the profile makes it possible to make the transition of the metal into the composite quite smooth and to avoid the peak of stresses at the interface between them during operation of the pipe in bending; the undercutting together with the spiral-curved rod with the composite material fibers wrapped around it by 180 ° helps to form a reliable lock from which the longitudinal fibers cannot escape, because this would require breaking the rod and the layers of pipe material on top.

Принятый шаг расположения витков стержня в радиальном направлении, равный толщине слоя завернутых волокон, позволяет сгладить поднутрение после этого заполнения стержнем вровень с прямолинейным участком профиля резьбы и тем самым сделать структуру материала в районе соединения более упорядоченной. The adopted step of arranging the turns of the rod in the radial direction, equal to the thickness of the layer of wrapped fibers, makes it possible to smooth out the undercut after this filling with the rod flush with the rectilinear section of the thread profile and thereby make the material structure in the joint area more ordered.

Предварительное расположение точек входа резьбы на том и другом патрубках на одной образующей трубы (или ее технологической оснастке) позволяет упростить операцию одновременной замотки патрубков; замотка же одновременно со стержнем слоев волокнистого материала как раз и позволяет образовать замок в поднутрениях, который придает необходимую прочность на разрыв всему соединению. The preliminary location of the entry points of the thread on one and the other nozzles on the same generatrix of the pipe (or its technological equipment) allows to simplify the operation of simultaneous winding of the nozzles; winding simultaneously with the core of the layers of fibrous material just allows you to form a lock in the undercuts, which gives the necessary tensile strength to the entire connection.

Наличие у ходового винта двух участков резьбы разных направлений обеспечивает перемещение в разные стороны при вращении ходового винта в одну сторону двух кареток одновременно и с шагом, равным шагу резьбы на патрубках, а следовательно, точное и одновременное формирование соединения того и другого патрубка с трубой. The presence of two lead threads in different directions on the lead screw allows two carriages to move in different directions when the lead screw rotates in one direction at the same time and with a step equal to the thread pitch on the nozzles, and therefore, the exact and simultaneous formation of the connection of both nozzles and the pipe.

На фиг. 1 изображены общий вид трубы с патрубками и узел их соединения; на фиг. 2 узел l на фиг. 1; на фиг. 3 устройство для выполнения предложенных соединения и способа. In FIG. 1 shows a General view of the pipe with nozzles and a node for their connection; in FIG. 2 node l in FIG. one; in FIG. 3 device for performing the proposed connection and method.

Соединение включает в себя металлические патрубки 1 и 2 с конической резьбой 3 на своей наружной поверхности, по которой они соединены с трубой 4 из волокнистого слоистого композиционного материала. Соединение может быть как разъемным, так и неразъемным в последнем случае на границе композита и металла расположен слой адгезива (не показан). Коническая резьба 3 имеет профиль в виде прямолинейного отрезка 5 и поднутрения 6. Волокнистый материал 10, заворачиваясь вокруг стержня 9, заключенного в поднутрении 6, образует надежный замок, обеспечивающий прочное соединение композита трубы и металлического патрубка при работе конструкции на растягивающие и изгибающие нагрузки. Шаг резьбы 7 в осевом направлении постоянный и определяется расчетом; шаг резьбы 8 в радиальном направлении также постоянный и равен толщине завернутого стержня вокруг волокнистого материала 10. The connection includes metal pipes 1 and 2 with a tapered thread 3 on its outer surface, along which they are connected to a pipe 4 of a fibrous layered composite material. The connection can be either detachable or one-piece in the latter case, an adhesive layer (not shown) is located at the boundary of the composite and the metal. The conical thread 3 has a profile in the form of a straight segment 5 and an undercut 6. The fibrous material 10, wrapping around a rod 9, enclosed in an undercut 6, forms a reliable lock that provides a strong connection of the pipe composite and the metal pipe during tensile and bending loads. The pitch of the thread 7 in the axial direction is constant and is determined by calculation; the pitch of the thread 8 in the radial direction is also constant and equal to the thickness of the wrapped rod around the fibrous material 10.

Одним из вариантов реализации предложенной конструкции соединения является применение, например, стеклянной ткани, в которой уточные нити охватывают на кромках пучок нитей основы. В таком случае пучок этих нитей основы, заполняя при намотке поднутрения 6 после полимеризации связующего, и образует стержень 9, изогнутый по конической спирали. One of the options for implementing the proposed connection design is the use, for example, of glass cloth, in which weft threads cover a bundle of warp threads on the edges. In this case, the bundle of these warp threads, filling when undercut 6 is wound after polymerization of the binder, forms a rod 9 curved in a conical spiral.

По второму варианту стеклянная ткань или лента расположены на резьбе патрубков со сложенной кромкой в каждом слое, в складке 11 которой и находится предварительно изготовленный стержень 9. В этом случае верхняя часть складки 11 прижата сверху нижней частью верхнего слоя волокнистого материала. In the second embodiment, the glass cloth or tape is located on the thread of the nozzles with a folded edge in each layer, in the fold 11 of which the prefabricated rod 9 is located. In this case, the upper part of the fold 11 is pressed from above by the lower part of the upper layer of fibrous material.

Трубу и соединение ее с патрубками выполняют следующим образом. The pipe and its connection with the nozzles are as follows.

На технологической оправке 12 (фиг. 2) по концам раскрепляют патрубки 1 и 2 таким образом, чтобы точки сбега резьбы на их поверхностях расположились на одной образующей. Рулоны 13 волокнистого материала размещают с некоторым перекроем на неподвижных 14 и подвижных 15, 16 каретках. Последние устанавливают так, чтобы кромка материала правая на правой каретке и левая - на левой и заключенный в ней стержень 9 находились в точках схода резьбы (по поднутрениям). При включении механизма 17 вращения оправки он поворачивает одновременно ходовой винт 18, имеющий на одной своей части левую, а на другой правую резьбу с тем же шагом, что и патрубки. Вращение ходового винта приводит к перемещению кареток 15 и 16 в разные стороны, как показано стрелками 19, а вращение оправки к сматыванию материала с рулонов 13, как показано стрелками 20. Со специальных раскладчиков 21 сматываются стержни 9, перемещаясь вдоль оси оправки вместе с каретками 15 и 16. При этом ширина перекроев 22 будет сохраняться постоянной, а перекроев 23 меняться, оставаясь больше некоторой минимальной величины. On the technological mandrel 12 (Fig. 2), pipes 1 and 2 are fixed at the ends so that the thread run-off points on their surfaces are located on the same generatrix. Rolls 13 of fibrous material are placed with some overlap on the fixed 14 and movable 15, 16 carriages. The latter are set so that the edge of the material is right on the right carriage and left - on the left and the rod 9 enclosed in it is at the vanishing points of the thread (undercutting). When you turn on the mechanism 17 rotation of the mandrel, he simultaneously turns the lead screw 18, having on one of its parts the left and the other right thread with the same step as the nozzles. The rotation of the screw leads to the movement of the carriages 15 and 16 in different directions, as shown by arrows 19, and the rotation of the mandrel to rewind the material from the rolls 13, as shown by arrows 20. From special rails 21, rods 9 are wound, moving along the axis of the mandrel together with the carriages 15 and 16. In this case, the width of the cuts 22 will remain constant, and the cuts 23 will change, remaining more than a certain minimum value.

По окончании намотки композиционный материал стенки трубы подвергают термообработке, после чего готовую трубу снимают с правки. At the end of the winding, the composite material of the pipe wall is subjected to heat treatment, after which the finished pipe is removed from the dressing.

При приложении к патрубку растягивающего усилия волокна материала стремятся растянуть и вырвать стержень 9 из поднутрений 6. Благодаря высокой прочности стержня (до 200 кгс/мм2) и регулярности удерживания им всех волокон слоистого материала обеспечивается надежная передача усилия от патрубка к трубе.When a tensile force is applied to the nozzle, the fibers of the material tend to stretch and tear the rod 9 out of the undercuts 6. Due to the high strength of the rod (up to 200 kgf / mm 2 ) and the regularity of its holding all the fibers of the layered material, reliable transmission of force from the nozzle to the pipe is ensured.

Claims (4)

1. Труба из волокнистого композиционного материала с металлическими концевыми патрубками, соединенными с ней посредством конической резьбы, отличающаяся тем, что резьба на патрубках выполнена разного направления с профилем в виде прямолинейного участка со скругленным поднутрением, в котором расположен изогнутый по конической спирали стержень с завернутыми вокруг него на 180o послойно волокнами композиционного материала трубы и шагом в радиальном направлении, равным толщине слоя завернутых волокон.1. A pipe made of a fibrous composite material with metal end pipes connected to it by a conical thread, characterized in that the thread on the pipes is made in different directions with a profile in the form of a rectilinear section with a rounded undercut, in which there is a rod curved along a conical spiral with wrapped around 180 o in layers of fiber composite material of the pipe and step in the radial direction equal to the thickness of the layer of wrapped fibers. 2. Труба по п.1, отличающаяся тем, что величина поднутрения выполнена не менее суммы размеров диаметра стержня и половины толщины слоя волокнистого материала, завернутого вокруг него. 2. The pipe according to claim 1, characterized in that the magnitude of the undercut is made not less than the sum of the dimensions of the diameter of the rod and half the thickness of the layer of fibrous material wrapped around it. 3. Способ изготовления трубы из волокнистого композиционного материала с металлическими концевыми патрубками, включающий операции намотки слоев волокнистого материала трубы и между ними намотки по винтовой линии стекложгута с последующим отверждением в материале связующего и присоединения к концам трубы посредством конической резьбы металлических патрубков, отличающийся тем, что сначала на технологической оснастке-оправке раскрепляют правый и левый патрубки с расположением точек схода резьбы на одной образующей, а затем наматывают стержни в резьбовые поднутрения патрубков одновременно с волокнистым композиционным материалом трубы. 3. A method of manufacturing a pipe from a fibrous composite material with metal end pipes, including the operation of winding layers of fiber material of the pipe and between them winding along the helical line of the glass fiber, followed by curing in the binder material and attaching to the pipe ends by conical threading of metal pipes, characterized in that first, the right and left nozzles with the location of the points of the vanishing threads on one generatrix are fastened on the tooling-mandrel, and then wound rods into the threaded undercuts of the nozzles simultaneously with the fibrous composite pipe material. 4. Устройство для изготовления трубы из волокнистого композиционного материала с металлическими концевыми патрубками, содержащее механизм подачи волокнистого материала в виде подвижных и неподвижных кареток, сменную оправку и ходовой винт, соединенные с приводом вращения, отличающееся тем, что оно снабжено специальными раскладчиками, связанными с подвижными каретками, которые соединены с ходовым винтом, на одной части которого выполнена правая, а на другой левая резьба. 4. A device for manufacturing a pipe from a fibrous composite material with metal end pipes, comprising a mechanism for supplying fibrous material in the form of movable and stationary carriages, a removable mandrel and a screw screw connected to a rotation drive, characterized in that it is equipped with special handlers associated with movable carriages that are connected to the lead screw, on one part of which the right thread is made, and on the other, the left thread.
SU5059540 1992-05-26 1992-05-26 Fibrous composite material pipe with metal end branch pipes, method of manufacture and device for realization of this method RU2083905C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5059540 RU2083905C1 (en) 1992-05-26 1992-05-26 Fibrous composite material pipe with metal end branch pipes, method of manufacture and device for realization of this method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5059540 RU2083905C1 (en) 1992-05-26 1992-05-26 Fibrous composite material pipe with metal end branch pipes, method of manufacture and device for realization of this method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2083905C1 true RU2083905C1 (en) 1997-07-10

Family

ID=21612001

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5059540 RU2083905C1 (en) 1992-05-26 1992-05-26 Fibrous composite material pipe with metal end branch pipes, method of manufacture and device for realization of this method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2083905C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2481950C2 (en) * 2008-01-04 2013-05-20 Снекма Flange from composite material with machinable part
RU2529287C2 (en) * 2012-12-24 2014-09-27 Общество с ограниченной ответственностью "Нефтегазпроект" Flexible resilient pipeline end joint

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. ТУ 16-91.И78.0088.002 ТУ "Трубы стеклопластиковые обсадные". 2. О.Г.Цыплаков. Судовые трубопроводы из стекллопластика. - Л.: Судостроение, с. 198, 1977. 3. Авторское свидетельство СССР N 226134, кл. B 29 D 23/00, 1969. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2481950C2 (en) * 2008-01-04 2013-05-20 Снекма Flange from composite material with machinable part
RU2529287C2 (en) * 2012-12-24 2014-09-27 Общество с ограниченной ответственностью "Нефтегазпроект" Flexible resilient pipeline end joint

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4652171A (en) Connecting element for rod like members
US4010054A (en) Thermoplastic filament winding process
US7132027B2 (en) Complex composite structures and method and apparatus for fabricating same from continuous fibers
US5813439A (en) Flexible tubular pipe comprising an interlocked armoring web and process for producing it
US20040065044A1 (en) Reinforcing bar and method for the production thereof
WO2006043311A1 (en) Cable composed of high strength fiber composite material
US20050271845A1 (en) Composite poles with an integral mandrel and methods for making the same
US3674110A (en) Wound filament ladder
US5006291A (en) Method for making fiber reinforced plastic tubing
US4378294A (en) Filament wound well screen and method and apparatus for making same
RU2083905C1 (en) Fibrous composite material pipe with metal end branch pipes, method of manufacture and device for realization of this method
US3407101A (en) Method of making reinforced plastic pipe
NO845108L (en) FLEXIBLE TENSION BODIES.
RU2191314C2 (en) Pastic pressure pipe
DE19906374A1 (en) Corrosion protection tube for wrapping tensioning cables on bridges or similar structures has a plastic welding wire welded to the outer and/or inner surfaces of a tubular sleeve
US3249481A (en) Method and apparatus for making hollow elongated articles of fiber reinforced resin material
AU2010325660B2 (en) Method and plant for producing a fiberglass profile to be used as reinforcing element for strengthening an excavation wall
NO173849B (en) SKETCHING DEVICE FOR REINFORCEMENT OF TWO THREADMARED CABLES AND PROCEDURE FOR MANUFACTURING THE DEVICE
RU2285187C2 (en) Method of manufacturing glass plastic pipeline section
KR101033215B1 (en) Composite wind tower and method thereof
WO1999011849A1 (en) Incremental filament wound pole
US3436289A (en) Method of making a corrugated tube of fiber-reinforced plastic material
DE1813305A1 (en) Cylindrical fire extinguisher bodies with spin-welded
US3669782A (en) Method for compensating for resin shrinkage in the production of a filament wound article
RU2071915C1 (en) Method of cutting threads on polymeric tubes