RU2190795C1

RU2190795C1 - Method and mandrel for manufacture of pipes from polymeric composite materials

Info

Publication number: RU2190795C1
Application number: RU2001123448A
Authority: RU
Inventors: Б.П. Муленков; С.П. Дьяков; Г.Н. Суровцев; П.А. Винокуров; С.А. Котлов; В.А. Карелин; Н.М. Баев; С.А. Пайвин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Пласт"
Priority date: 2001-08-23
Filing date: 2001-08-23
Publication date: 2002-10-10

Abstract

FIELD: pipe and tube production. SUBSTANCE: invention can be used in production of pipes and tubes from polymeric composite materials with inner layer made of elastomer, thermosetting plastic or other material. According to said method when forming pipe body by winding, each double spiral layer of roving in zone of its turning located at end face of formable bell and (or) larger diameter of inner conical surface of pipe is locked against axial displacement by shrinking to side of smaller diameter of inner conical surface of pipe owing to forming by winding a locking joint between pack of double spiral layers of roving band and shaping member of mandrel. To increase efficiency of locking joint in operation, 5-10 ring layers of roving band impregnated with binder are applied over pack of double spiral layers of roving band in zone of formed locking joint. Method s implemented using a mandrel shaping member of which is made in form of cylinder provided with ring projection on its outer surface in form of trapezium in longitudinal section and cut into sectors to form longitudinal cuts in form of angular slots with fixing of each sector by means of fasteners. To provide free demounting of sectors from inner space of wound pipe blank, side surfaces of longitudinal cuts are arranged symmetrically relative to sector split plane forming angle α, exceeding in value central angle β of sector. To enlarge technological capabilities of mandrel, each sector is furnished with strip radially connected with sector, strip being secured on radial rib of mandrel. This prevents displacement of double spiral layers of roving band at shrinking in process of subsequent polymerization of pipe in axial direction towards smaller diameter of inner conical surface of pipe and thus prevents weakening of upsetting of underlying layers of lining and adhesive pack by pack of double spiral layers of roving band. Thanks to it constant pressure built by pack of double spiral layers onto underlying layers of lining and adhesive pack is provided in all cross sections of pipe body in process of polymerization and also high quality of lining over entire length of pipe and reliability of its connection through pack of adhesive layers with pack of double spiral layers of roving band. EFFECT: improved quality of pipes. 5 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области производства труб из полимерных композиционных материалов и может быть использовано при производстве труб методом намотки с условным проходом от 50 до 400 мм, предназначенных для транспортирования химически агрессивных и абразивных сред под давлением свыше 4,0 МПа. The invention relates to the production of pipes from polymer composite materials and can be used in the manufacture of pipes by winding with a nominal bore of 50 to 400 mm, intended for the transport of chemically aggressive and abrasive media under pressure above 4.0 MPa.

Известен способ изготовления труб из полимерных композиционных материалов, включающий формирование на оправке герметизирующего слоя из резины и последующую намотку силового каркаса путем намотки спиральных слоев ленты ровинга, пропитанного полимерным связующим (см., например, заявку Великобритании 1229938, кл. 7 F 16 L 9/12, 28.04.71). A known method of manufacturing pipes from polymer composite materials, including forming on the mandrel a sealing layer of rubber and subsequent winding of the power frame by winding the spiral layers of a roving tape impregnated with a polymer binder (see, for example, application Great Britain 1229938, CL 7 F 16 L 9 / 12, 04/28/71).

Однако известный способ не обеспечивает трубе требуемой надежности работы при перекачке химически активных и абразивных сред, различных пульп и засоленных пластовых вод. However, the known method does not provide the pipe with the required reliability when pumping chemically active and abrasive media, various pulps and saline formation water.

Также известна оправка для изготовления труб из полимерных композиционных материалов, содержащая несущий элемент и установленные на нем формообразующие элементы (см., например, авторское свидетельство СССР 1669748, кл. В 29 С 53/82, опуб. 15.08.91, бюл. 30). A mandrel for the manufacture of pipes from polymer composite materials is also known, containing a supporting element and form-forming elements installed on it (see, for example, USSR author's certificate 1669748, class B 29 C 53/82, publ. 15.08.91, bull. 30) .

Недостаток известной оправки заключается в трудоемкости образования кольцевых канавок со стороны внутренней поверхности формуемого изделия. A disadvantage of the known mandrel is the complexity of the formation of annular grooves from the side of the inner surface of the molded product.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления труб из полимерных композиционных материалов, включающий намотку футеровочного слоя из резины на предварительно собранную и покрытую антиадгезионным слоем оправку, формирование поверх футеровочного слоя пакета адгезионных слоев и намотку тела трубы с внутренней конической поверхностью с одновременным формированием соединительных элементов в виде раструба, или ниппеля, или бурта по концам трубы путем последовательной намотки пакета двойных спиральных слоев ленты ровинга, пропитанных связующим, которые в зоне соединительных элементов усиливают подмоткой из предварительно пропитанных связующим слоев ткани и кольцевых слоев ленты ровинга, а также последующую полимеризацию трубы в термокамере и снятие отвержденной трубы с оправки (см., например, патент Российской Федерации 2154766, кл. 7 F 16 L 9/12, опубл. 20.08.20000, бюл. 23). The closest to the invention in technical essence and the achieved result is a method of manufacturing pipes from polymer composite materials, comprising winding a rubber lining layer on a pre-assembled and coated with a release layer mandrel, forming a package of adhesive layers on top of the lining layer and winding the pipe body with an inner conical surface with the simultaneous formation of connecting elements in the form of a socket, or nipple, or collar at the ends of the pipe by sequentially batch fibers of the double spiral layers of the roving tape impregnated with a binder, which are reinforced in the area of the connecting elements by winding from previously impregnated with the binder layers of fabric and annular layers of the roving tape, as well as the subsequent polymerization of the pipe in a heat chamber and removal of the cured pipe from the mandrel (see, for example, patent Russian Federation 2154766, CL 7 F 16 L 9/12, publ. 08/20/20000, bull. 23).

Известный способ может быть реализован посредством известной оправки, содержащей трубчатый несущий элемент с конической формообразующей поверхностью, установленные на нем формообразующие элементы в виде формователя раструба и (или) формователей кольцевых канавок, расположенных на формователе раструба или формообразующей поверхности несущего элемента, и две соосно расположенные с несущим элементом опорные цапфы, которые выступают за торцы несущего элемента и соединены с ним посредством радиальных ребер, причем одна из опорных цапф выполнена с кольцевой проточкой под замок съемного устройства и расположена у торца с большим диаметром конической формообразующей поверхности несущего элемента (см., например, патент Российской Федерации 2152874, кл. 7 В 29 С 53/82, опубл. 20.07.2000, бюл. 20). The known method can be implemented by means of a known mandrel containing a tubular bearing element with a conical shaping surface, molding elements installed therein in the form of a bell former and (or) annular grooves located on the bell former or the forming surface of the supporting element, and two coaxially arranged with the bearing element supporting pins that protrude beyond the ends of the bearing element and are connected to it by means of radial ribs, one of the supporting pins in made with an annular groove under the lock of a removable device and located at the end with a large diameter of the conical forming surface of the supporting element (see, for example, patent of the Russian Federation 2152874, cl. 7 В 29 С 53/82, publ. 20.07.2000, bull. 20 )

Недостаток известного способа и известного устройства для его осуществления заключается в том, что при их использовании формируемый при намотке тела трубы пакет двойных спиральных слоев ленты ровинга не обеспечивает постоянную величину обжатия нижележащих слоев футеровочного покрытия и адгезионного пакета и, тем самым, не создает постоянного давления, необходимого для формирования качественного футеровочного слоя и его надежного соединения через пакет адгезионных слоев с пакетом двойных спиральных слоев ленты ровинга. Это объясняется тем, что при полимеризации намотанной заготовки трубы в термокамере происходит усадка полимерного композиционного материала заготовки. А поскольку заготовка трубы формируется на конической оправке, которая выполнена с конусностью от 1 до 5 мм на 8 метров длины, что позволяет беспрепятственно снимать отвержденную заготовку трубы в сторону меньшего диаметра оправки, то и усадка тела трубы по длине происходит в сторону меньшего диаметра несущего элемента оправки. В результате усадки длина отвержденной заготовки трубы по сравнению с неотвержденной уменьшается в среднем на 10... 20 мм. При этом наибольшее перемещение вдоль оси несущего элемента в сторону его меньшего диаметра получают точки образующей внутренней конической поверхности заготовки трубы, наиболее удаленные от наименьшего диаметра образующего элемента, т. е. точки образующей, прилегающие к зоне большего диаметра несущего элемента. Таким образом, все поперечные сечения внутренней конической поверхности трубы перемещаются на меньший диаметр формообразующей поверхности несущего элемента. Вследствие этого созданная ранее при намотке пакета двойных спиральных слоев ленты ровинга постоянная величина обжатия нижележащих слоев футеровочного покрытия и адгезионного пакета ослабляется по мере удаления от меньшего диаметра внутренней конической поверхности заготовки трубы к ее большему диаметру. Этим и объясняется непостоянство давления, оказываемого пакетом двойных спиральных слоев ленты ровинга на слои футеровочного покрытия в каждом из поперечных сечений трубы в процессе ее полимеризации. При этом, если в сечениях, близких к наименьшему диаметру несущего элемента, величина давления, необходимого для формирования качественного футеровочного покрытия, практически не меняется, то в сечениях, прилегающих к большему диаметру, величина давления ослабляется настолько, что уже не обеспечивает получение качественного футеровочного слоя и его надежного соединения через пакет адгезионных слоев с пакетом двойных спиральных слоев ленты ровинга ввиду низкой адгезионной связи на границе разделов соединяемых слоев. В результате использования таких труб для перекачки химически активных и абразивных сред в виде рассолов и пульп под давлением 4,0 МПа и выше в зонах, прилегающих к большему диаметру внутренней конической поверхности трубы, возможно образование очагов отслаивания и последующего вздутия футеровочного покрытия, которые в дальнейшем подвергаются разрушению под действием транспортируемой среды и пульсирующего скачкообразного характера давления внутри трубы. Это в свою очередь приводит к отделению элементов футеровочного покрытия от трубы, их отрыву и последующему выносу из трубопровода, а иногда и к созданию препятствий для транспортируемой среды в виде наростов и пробок внутри трубопровода. Особенно часто этому подвергаются трубы, имеющие соединительные элементы в виде раструба на одном конце трубы и ниппеля или бурта на другом конце трубы. Соединительный элемент в виде раструба всегда расположен в зоне большего диаметра внутренней конической поверхности трубы и имеет переходной конусный участок между большим диаметром внутренней конической поверхности трубы и внутренней цилиндрической поверхностью раструба. Этот переходной конус обычно выполняется с углом наклона образующей конуса от 5 до 10 градусов, что значительно больше угла наклона образующей внутренней конической поверхности трубы, величина которого не превышает 0^o 1'. Вследствие этого давление, создаваемое пакетом двойных спиральных слоев ленты ровинга на формируемый футеровочный слой в зоне конуса раструба, ослабляется еще в большей степени, чем на участках тела трубы. Это приводит к еще более низкому качеству футеровочного покрытия, сформированного в зоне переходного конуса раструба, и еще более низкой прочности адгезионной связи футеровочного покрытия с телом трубы, а значит и к еще большей вероятности разрушения футеровочного покрытия в зоне конусного участка раструба, что и подтверждается практикой эксплуатации таких труб.A disadvantage of the known method and the known device for its implementation is that when they are used, the package of double spiral layers of the roving tape formed by winding the pipe body does not provide a constant compression of the underlying layers of the lining coating and the adhesive package and, therefore, does not create constant pressure, necessary for forming a high-quality lining layer and its reliable connection through a package of adhesive layers with a package of double spiral layers of the roving tape. This is due to the fact that during polymerization of the wound pipe billet in the heat chamber, the polymer composite material of the billet shrinks. And since the pipe blank is formed on a conical mandrel, which is made with a taper from 1 to 5 mm by 8 meters in length, which allows you to freely remove the cured pipe blank in the direction of the smaller diameter of the mandrel, the shrinkage of the pipe body along the length occurs towards the smaller diameter of the supporting element mandrels. As a result of shrinkage, the length of the cured pipe billet is reduced by an average of 10 ... 20 mm compared to the uncured pipe. In this case, the greatest displacement along the axis of the supporting element in the direction of its smaller diameter is received by the points of the generatrix of the inner conical surface of the pipe billet, the farthest from the smallest diameter of the forming element, i.e., the points of the generatrix adjacent to the zone of the larger diameter of the supporting element. Thus, all cross sections of the inner conical surface of the pipe are moved to a smaller diameter of the forming surface of the supporting element. As a result of this, the constant compression ratio of the underlying layers of the lining coating and the adhesive package, which was previously created by winding the package of double spiral layers of the roving tape, decreases as it moves away from the smaller diameter of the inner conical surface of the pipe billet to its larger diameter. This explains the inconsistency of the pressure exerted by the package of double spiral layers of the roving tape on the layers of the lining coating in each of the cross sections of the pipe during its polymerization. Moreover, while in sections close to the smallest diameter of the bearing element, the pressure required to form a high-quality lining coating practically does not change, then in sections adjacent to a larger diameter, the pressure decreases so much that it no longer provides a high-quality lining layer and its reliable connection through a package of adhesive layers with a package of double spiral layers of the roving tape due to the low adhesive bond at the interface of the connected layers. As a result of the use of such pipes for pumping chemically active and abrasive media in the form of brines and pulps under a pressure of 4.0 MPa and higher in areas adjacent to the larger diameter of the inner conical surface of the pipe, peeling foci and subsequent swelling of the lining coating are possible, which later subjected to destruction under the action of the transported medium and the pulsating spasmodic nature of the pressure inside the pipe. This, in turn, leads to the separation of the lining coating elements from the pipe, their separation and subsequent removal from the pipeline, and sometimes to the creation of obstacles to the transported medium in the form of growths and plugs inside the pipeline. Especially often, pipes having connecting elements in the form of a socket at one end of the pipe and a nipple or collar at the other end of the pipe are subjected to this. The socket element in the form of a bell is always located in the zone of a larger diameter of the inner conical surface of the pipe and has a transitional conical section between the large diameter of the inner conical surface of the pipe and the inner cylindrical surface of the socket. This transition cone is usually performed with an angle of inclination of the generatrix of the cone from 5 to 10 degrees, which is significantly greater than the angle of inclination of the generatrix of the inner conical surface of the pipe, the value of which does not exceed 0 ^o 1 '. As a result, the pressure created by the package of double spiral layers of the roving tape on the formed lining layer in the zone of the bell cone is weakened even more than in the parts of the pipe body. This leads to an even lower quality of the lining coating formed in the zone of the transitional cone of the socket, and even lower adhesion strength of the lining coating to the pipe body, and hence to even greater likelihood of the destruction of the lining coating in the zone of the conical section of the socket, which is confirmed by practice operation of such pipes.

Целью настоящего изобретения является повышение качества футеровочного покрытия с одновременным повышением надежности его соединения через пакет адгезионных слоев с пакетом двойных спиральных слоев ленты ровинга за счет обеспечения постоянной величины обжатия нижележащих слоев футеровочного покрытия и адгезионного пакета пакетом двойных спиральных слоев ленты ровинга и, тем самым, обеспечения постоянного давления во всех поперечных сечениях тела трубы в процессе ее полимеризации. The aim of the present invention is to improve the quality of the lining coating while increasing the reliability of its connection through the package of adhesive layers with a package of double spiral layers of the roving tape by ensuring a constant compression of the underlying layers of the lining coating and adhesive package by the package of double spiral layers of the roving tape and, thereby, ensuring constant pressure in all cross sections of the pipe body during its polymerization.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе изготовления труб из полимерных композиционных материалов, включающем намотку футеровочного слоя из резины или термореактопласта или термопласта на предварительно собранную и покрытую адгезионным слоем оправку, формирование поверх футеровочного слоя пакета адгезионных слоев, намотку тела трубы с внутренней конической поверхностью и одновременное формирование соединительных элементов в виде раструба, или ниппеля, или бурта по концам трубы путем последовательной пропитки и намотки пакета двойных спиральных слоев ленты ровинга, которые в зоне соединительных элементов усиливают подмоткой из предварительно пропитанных связующим слоев ткани и кольцевых слоев ленты ровинга, а также последующую полимеризацию трубы в печи и снятие отвержденной трубы с оправки, согласно настоящему изобретению при намотке тела трубы каждый двойной спиральный слой ленты ровинга в зоне его разворота, расположенной у торца формируемого раструба и (или) большего диаметра внутренней конической поверхности трубы, подвергают заневоливанию от осевого перемещения под действием усадки в сторону меньшего диаметра внутренней конической поверхности трубы путем формирования методом намотки замкового соединения между пакетом двойных спиральных слоев ленты ровинга и формообразующим элементом оправки, причем с целью повышения эффективности работы замкового соединения поверх пакета двойных спиральных слоев ленты ровинга в зоне сформированного замкового соединения наматывают 5...10 кольцевых слоев ленты ровинга, пропитанного связующим. This goal is achieved by the fact that in the known method of manufacturing pipes from polymer composite materials, including winding the lining layer of rubber or thermosetting plastic or thermoplastic on a pre-assembled and coated with an adhesive layer mandrel, forming a package of adhesive layers on top of the lining layer, winding the pipe body with an inner conical surface and the simultaneous formation of connecting elements in the form of a bell, or nipple, or collar at the ends of the pipe by sequential impregnation and windings of a package of double spiral layers of a roving tape, which are reinforced in the zone of connecting elements by winding from previously impregnated with binder layers of fabric and annular layers of a roving tape, as well as the subsequent polymerization of the pipe in the furnace and removal of the cured pipe from the mandrel according to the present invention when each double pipe is wound the spiral layer of the roving tape in the area of its turn located at the end of the formed bell and (or) a larger diameter of the inner conical surface of the pipe from axial displacement under the action of shrinkage towards the smaller diameter of the inner conical surface of the pipe by forming a lock connection between the package of double spiral layers of the roving tape and the forming element of the mandrel by winding, in order to increase the efficiency of the castle connection on top of the package of double spiral layers of the roving tape in the zone 5 ... 10 annular layers of roving tape impregnated with a binder are wound around the formed castle joint.

Поставленная цель достигается также тем, что в известной оправке для изготовления труб из полимерных композиционных материалов, содержащей трубчатый несущий элемент с конической формообразующей поверхностью, две цапфы, которые выступают за торцы несущего элемента и соединены с ним посредством радиальных ребер и, как минимум, один формообразующий элемент, размещенный на формообразующей поверхности несущего элемента или другого формообразующего элемента со стороны их больших диаметров, согласно настоящему изобретению формообразующий элемент выполнен в виде цилиндра, который снабжен кольцеобразным выступом на его наружной поверхности, имеющим продольное сечение в форме трапеции, и разрезан на сектора с образованием продольных разрезов в виде угловых пазов и фиксацией каждого сектора посредством крепежных элементов, при этом с целью беспрепятственного демонтажа секторов из внутренней полости намотанной заготовки трубы боковые поверхности продольных разрезов расположены симметрично относительно плоскости разьема секторов и образуют угол α, превышающий по величине центральный угол β сектора, а с целью расширения технологических возможностей оправки каждый сектор снабжен радиально соединенной с ним планкой, которая закреплена на радиальном ребре оправки. This goal is also achieved by the fact that in the known mandrel for the manufacture of pipes from polymer composite materials containing a tubular supporting element with a conical shaping surface, two trunnions that protrude beyond the ends of the supporting element and are connected to it by radial ribs and at least one forming an element placed on the forming surface of the supporting element or other forming element from the side of their large diameters, according to the present invention the element is made in the form of a cylinder, which is provided with an annular protrusion on its outer surface having a longitudinal section in the form of a trapezoid, and cut into sectors with the formation of longitudinal sections in the form of angular grooves and fixing each sector by means of fasteners, while for the purpose of unimpeded dismantling of the sectors from the inner cavity of the wound billet of the pipe, the lateral surfaces of the longitudinal sections are located symmetrically relative to the plane of the split sectors and form an angle α greater than not the central angle β of the sector, but with the aim of expanding the technological capabilities of the mandrel, each sector is equipped with a bar radially connected to it, which is mounted on the radial rib of the mandrel.

Таким образом, введение заневоливания каждого двойного спирального слоя ленты ровинга от осевого перемещения под действием усадки в сторону меньшего диаметра внутренней конической поверхности трубы, выполняемого в процессе намотки тела трубы, в зоне разворота двойных спиральных слоев ленты ровинга у торца формируемого раструба и (или) большего диаметра внутренней конической поверхности трубы путем формирования методом намотки замкового соединения между пакетом двойных спиральных слоев ленты ровинга и формообразующим элементом оправки позволяет исключить усадку двойных спиральных слоев ленты ровинга в осевом направлении и тем самым предотвратить возможность ослабления обжатия нижележащих слоев футеровочного покрытия и адгезионного пакета пакетом двойных спиральных слоев ленты ровинга. Это в свою очередь обеспечивает постоянную величину давления во всех поперечных сечениях тела трубы в процессе ее полимеризации и позволяет повысить качество футеровочного покрытия и надежность его соединения через пакет адгезионных слоев с пакетом двойных спиральных слоев ленты ровинга. Что же касается намотки поверх пакета двойных спиральных слоев ленты ровинга в зоне сформированного замкового соединения 5...10 кольцевых слоев ленты ровинга, пропитанного связующим, то введение такой намотки повышает эффективность работы замкового соединения, т. к. полностью исключает возможность смещения и соскальзывания разворотных петель жгутов ровинга в процессе усадки тела трубы при ее полимеризации за счет их защемления между наружной поверхностью формообразующего элемента и кольцевыми слоями ленты ровинга. При этом выполнение формообразующего элемента в виде цилиндра, который снабжен кольцеобразным выступом на его наружной поверхности, имеющим продольное сечение в форме трапеции, и разрезан на сектора с образованием продольных разрезов в виде угловых пазов и фиксацией каждого сектора посредством крепежных элементов, позволяет закреплять сектора формообразующего элемента на формообразующей поверхности несущего элемента или другого формообразующего элемента со стороны их больших диаметров и обеспечивает возможность формирования методом намотки замкового соединения между пакетом двойных спиральных слоев ровинга и каждым сектором формообразующего элемента, а также беспрепятственное снятие заготовки трубы с оправки. При этом выполнение продольных разрезов с боковыми поверхностями, которые расположены симметрично относительно плоскостей разьема секторов и образуют угол α, превышающим по величине центральный угол β сектора, позволяет беспрепятственно извлекать сектора формообразующего элемента из внутренней полости заготовки трубы после ее отверждения и демонтажа крепежных элементов, которые закрепляют каждый сектор формообразующего элемента на формообразующей поверхности несущего элемента или другого формообразующего элемента, а снабжение каждого сектора формообразующего элемента радиально соединенной с ним планкой, которая закреплена на радиальном ребре оправки, позволяет расширить ее технологические возможности, т.к. посредством этой планки также обеспечивается возможность надежного закрепления и других формообразующих элементов, например формообразующего элемента в виде формователя раструба. Thus, the introduction of bewilderment of each double spiral layer of the roving tape from axial movement under the action of shrinkage to the side of the smaller diameter of the inner conical surface of the pipe, performed during the winding of the pipe body, in the reversal zone of the double spiral layers of the roving tape at the end of the formed bell and (or) a larger one the diameter of the inner conical surface of the pipe by forming, by winding, a lock connection between the packet of double spiral layers of the roving tape and the forming element application avoids shrinkage double spiral layers of the roving ribbon in the axial direction and thereby prevent attenuation crimping underlying layers of the coating and the adhesive lining package bag double helical ribbon roving layers. This in turn provides a constant pressure in all cross sections of the pipe body during its polymerization and improves the quality of the lining coating and the reliability of its connection through a package of adhesive layers with a package of double spiral layers of the roving tape. As for winding over a packet of double spiral layers of roving tape in the area of the formed castle joint 5 ... 10 annular layers of roving tape impregnated with a binder, the introduction of such a winding increases the efficiency of the castle connection, since it completely eliminates the possibility of shifting and slipping reversal loops of roving bundles during shrinkage of the pipe body during its polymerization due to their pinching between the outer surface of the forming element and the annular layers of the roving tape. Moreover, the execution of the forming element in the form of a cylinder, which is equipped with an annular protrusion on its outer surface, having a longitudinal section in the form of a trapezoid, and cut into sectors with the formation of longitudinal sections in the form of angular grooves and fixing each sector by means of fasteners, allows you to fix the sector forming element on the forming surface of the supporting element or other forming element from the side of their large diameters and provides the possibility of forming the winding house of the castle connection between the package of double spiral layers of the roving and each sector of the forming element, as well as the unhindered removal of the pipe blank from the mandrel. Moreover, the implementation of longitudinal sections with lateral surfaces that are symmetrically relative to the planes of the split sectors and form an angle α greater than the central angle β of the sector, allows you to freely remove the sector forming element from the inner cavity of the pipe billet after it is cured and dismantled fasteners that fix each sector of the forming element on the forming surface of the supporting element or other forming element, and the supply to each sector of the forming element of the radially connected strip with it, which is mounted on the radial edge of the mandrel, allows you to expand its technological capabilities, because by means of this strip, it is also possible to securely fasten other forming elements, for example a forming element in the form of a bell former.

Из вышеприведенного следует, что именно заявляемое конструктивное выполнение формообразующего элемента и его связь с несущим элементом или другим формообразующим элементом позволяет в процессе намотки тела трубы заневоливать каждый двойной спиральный слой ленты ровинга путем формирования методом намотки замкового соединения между пакетом двойных спиральных слоев ленты ровинга и формообразующим элементом оправки и тем самым обеспечивает достижение поставленной цели. Это позволяет сделать вывод, что заявляемые технические решения связаны между собой единым изобретательским замыслом. From the above it follows that it is the claimed design embodiment of the forming element and its connection with the supporting element or other forming element that allows each double spiral layer of the roving tape to be wound during the process of winding the pipe body by forming a lock connection between the package of double spiral layers of the roving tape and the forming element mandrels and thereby ensures the achievement of the goal. This allows us to conclude that the claimed technical solutions are interconnected by a single inventive concept.

Сравнение заявляемых технических решений с прототипом позволило установить их соответствие критерию изобретения "новизна". При анализе других технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, не были выявлены и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию изобретения "существенные отличия". Comparison of the claimed technical solutions with the prototype made it possible to establish their compliance with the criteria of the invention of "novelty." When analyzing other technical solutions in the art, the features that distinguish the claimed solution from the prototype were not identified and therefore they provide the claimed technical solution with the criteria of the invention "significant differences".

На фиг. 1 показана схема армирования трубы из полимерных композиционных материалов с соединительным элементом в виде раструба - осевое сечение в зоне раструба и прилегающей к ней зоне разворота пакета двойных спиральных слоев ленты ровинга; на фиг.2 показан общий вид оправки для изготовления труб из полимерных композиционных материалов с соединительным элементом в виде раструба - осевое сечение, на фиг.3, то же - выносной элемент А на фиг. 2; на фиг.4, то же - вид Б на фиг.2. In FIG. 1 shows a diagram of the reinforcement of a pipe made of polymer composite materials with a connecting element in the form of a socket — an axial section in the zone of the socket and the adjacent zone of the reversal of the package of double spiral layers of the roving tape; figure 2 shows a General view of the mandrel for the manufacture of pipes from polymer composite materials with a connecting element in the form of a bell - axial section, figure 3, the same is an external element A in figure 2 2; figure 4, the same is a view of B in figure 2.

Способ изготовления труб из полимерных композиционных материалов с соединительным элементом в виде раструба реализуется следующим образом. Для этого первоначально посредством известных приемов выполняют операцию подготовки оправки к намотке, которая заключается в сборке оправки с формообразующими элементами в виде формователя раструба и формователей кольцевых канавок, а также с вновь вводимым согласно заявляемому устройству формообразующим элементом в виде формователя замкового соединения и последующего покрытия собранной оправки слоем 1 антиадгезионного материала, например фторопластовой ленты. Затем, используя известную последовательность и известные приемы и материалы, производят намотку футеровочного слоя 2 из резины или термореактопласта, последующую намотку пакета 3 адгезионных слоев и намотку тела трубы с внутренней конической поверхностью и одновременным формированием соединительных элементов в виде раструба на одном конце трубы и ниппеля или бурта на другом конце трубы путем последовательной пропитки и намотки пакета двойных спиральных слоев 4 ленты ровинга, которые в зоне соединительных элементов усиливают подмоткой из предварительно пропитанных связующим слоев 5 ткани и кольцевых слоев 6 ленты ровинга. При этом согласно заявляемому способу каждый двойной спиральный слой 4 ленты ровинга в зоне его разворота, расположенной у торца формируемого раструба, заневоливают от осевого перемещения под действием усадки в процессе последующей полимеризации трубы в сторону меньшего диаметра внутренней конической поверхности трубы путем формирования методом намотки замкового соединения между пакетом двойных спиральных слоев 4 ленты ровинга и формообразующим элементом оправки. Это исключает возможность перемещения двойных спиральных слоев 4 ленты ровинга под действием усадки в процессе последующей полимеризации трубы в осевом направлении в сторону меньшего диаметра внутренней конической поверхности трубы и тем самым позволяет предотвратить возможность ослабления обжатия нижележащих слоев 2 футеровочного покрытия и слоев 3 адгезионного пакета пакетом двойных спиральных слоев 4 ленты ровинга. В результате этого во всех поперечных сечениях тела трубы в процессе ее полимеризации обеспечивается постоянная величина давления, создаваемого пакетом двойных спиральных слоев 4 на нижележащие слои 2 футеровочного покрытия и слои 3 адгезионного пакета, а значит и высокое качество слоев 2 футеровочного покрытия по всей длине трубы и надежность их соединения через пакет адгезионных слоев 3 с пакетом двойных спиральных слоев 4 ленты ровинга и тем самым достижение поставленной цели изобретения. При этом для полного исключения возможности смещения и соскальзывания разворотных петель жгутов ровинга, особенно тех, что лежат в верхних слоях пакета двойных спиральных слоев 4 ленты ровинга, поверх пакета двойных спиральных слоев 4 ленты ровинга в зоне сформированного замкового соединения наматывают 5. . .10 кольцевых слоев 7 ленты ровинга, пропитанного связующим. После намотки тела трубы с соединительными элементами заготовку трубы помещают в термокамеру, производят процесс полимеризации полимерного композиционного материала трубы в соответствии с известными режимами отверждения, снятие трубы с оправки известным способом, ее механическую обработку и гидроиспытания трубы. A method of manufacturing pipes from polymer composite materials with a connecting element in the form of a bell is implemented as follows. To this end, initially, using known techniques, an operation is performed to prepare the mandrel for winding, which consists in assembling the mandrel with shaping elements in the form of a bell former and ring grooves, as well as with the shaping element newly introduced according to the claimed device in the form of a lock joint forming mold and subsequent coating of the assembled mandrel layer 1 of a release material, for example a fluoroplastic tape. Then, using a known sequence and well-known techniques and materials, winding the lining layer 2 of rubber or thermosetting plastic, subsequent winding of the package 3 of adhesive layers and winding the pipe body with an inner conical surface and the simultaneous formation of the connecting elements in the form of a socket at one end of the pipe and nipple or a shoulder at the other end of the pipe by sequentially impregnating and winding a packet of double spiral layers 4 of the roving tape, which reinforce the winding in the area of the connecting elements minutes of pre-impregnated fabric binder layers 5 and 6 of ring layers of the roving ribbon. Moreover, according to the claimed method, each double spiral layer 4 of the roving tape in its turning zone, located at the end of the formed bell, is subjected to axial displacement under the action of shrinkage during the subsequent polymerization of the pipe to the side of the smaller diameter of the inner conical surface of the pipe by forming a lock connection between a package of double spiral layers 4 of the roving tape and the forming element of the mandrel. This eliminates the possibility of moving the double spiral layers 4 of the roving tape under the action of shrinkage during the subsequent polymerization of the pipe in the axial direction to the smaller diameter of the inner conical surface of the pipe and thereby prevents the possibility of weakening the compression of the underlying layers 2 of the lining coating and layers 3 of the adhesive package with a double spiral package layers of 4 roving tape. As a result of this, in all cross sections of the pipe body during its polymerization, a constant pressure is created, created by the package of double spiral layers 4 on the underlying layers 2 of the lining coating and layers 3 of the adhesive package, and hence the high quality of the layers 2 of the lining coating along the entire length of the pipe and the reliability of their connection through a package of adhesive layers 3 with a package of double spiral layers 4 of the roving tape and thereby achieving the goal of the invention. At the same time, to completely eliminate the possibility of displacement and sliding of the turning loops of roving ropes, especially those that lie in the upper layers of the package of double spiral layers 4 of the roving tape, wrap 5. over the package of double spiral layers 4 of the roving tape in the area of the formed castle connection. .10 annular layers 7 of a roving tape impregnated with a binder. After winding the pipe body with the connecting elements, the pipe blank is placed in a heat chamber, the polymerisation process of the polymer composite pipe material is carried out in accordance with known curing modes, the pipe is removed from the mandrel in a known manner, it is machined and the pipe is hydrotested.

Заявляемый способ изготовления труб из полимерных композиционных материалов реализуется посредством оправки, которая содержит трубчатый несущий элемент 8 с конической формообразующей поверхностью 9, две цапфы 10 и 11, которые выступают за торцы несущего элемента 8 и соосно соединены с ним посредством радиальных ребер 12, и формообразующие элементы в виде формователя раструба 13, формователя кольцевой канавки 14 и формователя замкового соединения 15. При этом формователь раструба 13 размещен на формообразующей поверхности 9 несущего элемента 8 со стороны его большего диаметра, а формователь кольцевой канавки 14 и формователь замкового соединения 15 на формообразующей поверхности формователя раструба 13, причем формователь замкового соединения 15 размещен на формователе раструба 13 со стороны его большего диаметра и выполнен в виде цилиндра 16, который снабжен кольцеобразным выступом 17 на его наружной поверхности, имеющим продольное сечение в форме трапеции, и разрезан на сектора 18 с образованием продольных разрезов 19 в виде угловых пазов, боковые стороны 20 которых расположены симметрично относительно плоскостей разьема секторов 18 и образуют угол α, превышающий по величине центральный угол β секторов 18, каждый из которых зафиксирован посредством крепежных элементов 21 и 22 на радиально соединенной с сектором 18 планке 23, которая закреплена на радиальном ребре 12 оправки посредством крепежных элементов 24 и 25 и обеспечивает также надежное крепление формователя раструба 13 посредством крепежных элементов 26 и 27. The inventive method of manufacturing pipes from polymer composite materials is implemented by means of a mandrel, which contains a tubular bearing element 8 with a conical shaping surface 9, two pins 10 and 11, which protrude beyond the ends of the bearing element 8 and are coaxially connected to it by means of radial ribs 12, and forming elements in the form of a bell shaper 13, an annular groove shaper 14, and a lock connection former 15. In this case, the bell shaper 13 is placed on the forming surface 9 of the supporting element 8 from the side of its larger diameter, and the former of the annular groove 14 and the former of the castle 15 on the forming surface of the former of the bell 13, the former of the castle 15 located on the former of the bell 13 from the side of its larger diameter and made in the form of a cylinder 16, which is equipped with an annular protrusion 17 on its outer surface, having a longitudinal section in the form of a trapezoid, and cut into sectors 18 with the formation of longitudinal sections 19 in the form of angular grooves, the sides 20 of which are located sym metrically relative to the planes of the split of sectors 18 and form an angle α that is larger than the central angle β of sectors 18, each of which is fixed by means of fasteners 21 and 22 on a strap 23 radially connected to sector 18, which is fixed to the radial rib 12 of the mandrel by means of fasteners 24 and 25 and also provides reliable fastening of the molder of the bell 13 by means of fasteners 26 and 27.

Заявляемый способ изготовления труб из полимерных композиционных материалов с соединительными элементами в виде ниппеля или бурта, которые расположены со стороны большего диаметра внутренней конической поверхности трубы, реализуется при использовании оправки, конструкция которой аналогична описанной выше и отличается от нее лишь отсутствием формообразующего элемента в виде формователя раструба 13 и закрепляющих его крепежных элементов 26 и 27, а также тем, что формообразующий элемент в виде формователя замкового соединения 15 размещен непосредственно на формообразующей поверхности 9 несущего элемента 8 со стороны его большего диаметра. The inventive method of manufacturing pipes from polymer composite materials with connecting elements in the form of a nipple or collar, which are located on the side of the larger diameter of the inner conical surface of the pipe, is implemented using a mandrel whose design is similar to that described above and differs from it only by the absence of a forming element in the form of a bell former 13 and the fastening elements 26 and 27 fixing it, as well as the fact that the forming element in the form of a former of the locking joint 15 is placed directly on the forming surface 9 of the bearing element 8 from the side of its larger diameter.

Заявляемый способ изготовления труб из полимерных композиционных материалов методом намотки и заявляемая оправка для его осуществления могут быть использованы при производстве труб, футерованных эластомером или термореактопластом или термопластом или другими формуемыми материалами, обеспечивающими трубе повышенную стойкость к химически активным и абразивным средам, которые транспортируются посредством трубопроводов с условным проходом от 50 до 400 мм, работающих под давлением 4,0 МПа и более. The inventive method of manufacturing pipes from polymer composite materials by the method of winding and the inventive mandrel for its implementation can be used in the manufacture of pipes lined with an elastomer or thermoset or thermoplastic or other formable materials, providing the pipe with increased resistance to chemically active and abrasive media that are transported by pipelines with conditional pass from 50 to 400 mm, working under pressure of 4.0 MPa or more.

Claims

1. A method of manufacturing pipes from polymer composite materials, including winding a lining layer of elastomer, or thermosetting resin, or thermoplastic on a pre-assembled and coated with a release layer mandrel, forming a package of adhesive layers on top of the lining layer, winding the pipe body with an inner conical surface and the simultaneous formation of connecting elements in the form of a bell, or nipple, or collar at the ends of the pipe by sequentially impregnating and winding a package of double spiral layers roving elements, which are reinforced in the area of the connecting elements by winding from previously impregnated fabric layers of the fabric and the annular layers of the roving tape, as well as the subsequent polymerization of the pipe in the furnace and removal of the cured pipe from the mandrel, characterized in that each double spiral layer of the roving tape is wound in the zone of its turn, located at the end of the formed bell and (or) a larger diameter of the inner conical surface of the pipe, it is subjected to regression from axial displacement under the action of shrinkage in thoron smaller diameter inner conical surface of the tube by shaping by winding tool joint between the package double spiral layers roving ribbon and shaping mandrel element.

2. The method according to claim 1, characterized in that 5-10 annular layers of roving impregnated with a binder are wound over a pack of double spiral layers of a roving tape, in the area of the formed castle connection.

3. A mandrel for the manufacture of pipes from polymer composite materials containing a tubular supporting element with a conical forming surface, two pins that protrude beyond the ends of the supporting element and are connected to it by radial ribs, and at least one forming element placed on the forming surface of the supporting element or another forming element from the side of their large diameters, characterized in that the forming element is made in the form of a cylinder, which is equipped with an annular ystupom on its outer surface having a longitudinal cross section of trapezoidal shape, and cut to form sector with longitudinal cuts in the form of the angular grooves and lock each sector by means of fastening elements.

4. The mandrel according to claim 3, characterized in that the lateral surfaces of the longitudinal sections are located symmetrically with respect to the plane of the sectors connection and form an angle α that is larger than the central angle β of the sector.

5. The mandrel according to claim 3, characterized in that each sector is equipped with a strap radially connected to it, which is mounted on the radial edge of the mandrel.