RU2219416C1 - Tubular articles - Google Patents
Tubular articles Download PDFInfo
- Publication number
- RU2219416C1 RU2219416C1 RU2002107358/06A RU2002107358A RU2219416C1 RU 2219416 C1 RU2219416 C1 RU 2219416C1 RU 2002107358/06 A RU2002107358/06 A RU 2002107358/06A RU 2002107358 A RU2002107358 A RU 2002107358A RU 2219416 C1 RU2219416 C1 RU 2219416C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tubular elements
- inner tubular
- annular
- bearing shell
- product according
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к трубчатым изделиям с элементами защиты от внутренних механических повреждений и может быть использовано в трубопроводной технике. The invention relates to tubular products with elements of protection against internal mechanical damage and can be used in pipeline technology.
В современных условиях проявляется новая тенденция необходимости создания трубчатых изделий, способных изгибаться в осевом направлении, но и при этом сопротивляться высоким внешнему и внутреннему давлению, износу внутренней поверхности при транспортировании эрозионно активных сред. Создание таких трубчатых изделий диктуется их применением в нефтегазовых скважинах наклонной и горизонтальной проходки, прокладкой в болотистой местности, сопровождающейся периодическим всплытием и погружением трубопроводов из-за смещения грунтов, монтажом в траншейных условиях с изменением направления укладки, применением в наземных трубопроводных системах и пр. In modern conditions, a new tendency is manifested for the need to create tubular products capable of bending in the axial direction, but also to resist high external and internal pressure, wear of the inner surface during transportation of erosive active media. The creation of such tubular products is dictated by their use in oil and gas wells of inclined and horizontal penetrations, laying in marshy areas, accompanied by periodic ascent and immersion of pipelines due to soil displacement, installation in trench conditions with a change in laying direction, use in terrestrial pipeline systems, etc.
Известно трубчатое изделие, содержащее коаксиально расположенные наружную несущую оболочку из композиционного материала и внутренние, соосно установленные, трубчатые элементы с кольцевыми прокладками между ними соответственно из износостойкого и упругоэластичного материалов (патент ЕПВ 0050390, МПК 7 F 16 L 57/00, 1985), выбранный в качестве ближайшего аналога, прототипа. Known tubular product containing coaxially located outer bearing shell of composite material and internal, coaxially mounted, tubular elements with annular gaskets between them respectively of wear-resistant and elastic materials (patent EPO 0050390, IPC 7 F 16 L 57/00, 1985), selected as the closest analogue, prototype.
К его недостаткам следует отнести невозможность получения трубчатых изделий с трубчатыми элементами из износостойкого материала, обладающего хрупкостью, разрушающегося при изгибах изделия по радиусам малой кривизны. Its disadvantages include the impossibility of obtaining tubular products with tubular elements from a wear-resistant material having brittleness, which collapses when the product is bent along radii of small curvature.
Известен трубопровод гидротранспортной системы, содержащий цилиндрическую трубу, расположенные в ней цилиндрические кольца для образования футеровочного слоя транспортируемого материала, и распорные элементы, установленные между кольцами, выполненные в виде цилиндрических патрубков (авторское свидетельство СССР 935411, МПК В 65 G 53/52, 1982). A known pipeline of the hydrotransport system containing a cylindrical pipe, cylindrical rings located therein to form a lining layer of the transported material, and spacer elements installed between the rings, made in the form of cylindrical pipes (USSR author's certificate 935411, IPC B 65 G 53/52, 1982) .
В данной конструкции трубопровода решается задача создания надежности закрепления футеровочного слоя путем состыковки составляющих его элементов, в ней отсутствует возможность искривления трубопровода при стесненных условиях укладки в траншею. In this design of the pipeline, the problem of creating the reliability of fixing the lining layer by joining its constituent elements is solved; there is no possibility of curving the pipeline under constrained conditions of laying in the trench.
Известна футеровка колена трубопровода для транспортировки абразивных материалов путем укладки примыкающих друг к другу усеченных сходящимися плоскостями колец (авторское свидетельство СССР 235516, МПК Р 16 L 57/00, 1969). Known lining of a pipe bend for transporting abrasive materials by laying adjacent to each other truncated converging planes rings (USSR author's certificate 235516, IPC R 16 L 57/00, 1969).
Указанный трубопровод обладает повышенной жесткостью в направлении транспортировки среды, в нем не предусмотрено соответствующих элементов и свойств материалов для изменения кривизны. The specified pipeline has increased rigidity in the direction of transporting the medium, it does not provide for the corresponding elements and properties of materials to change the curvature.
Общими недостатками известных конструкций трубчатых изделий с достаточным сопротивлением к износу является низкая прочность (Г.К. Клейн. Расчет подземных трубопроводов. М. : Изд-во литературы по строительству, 1969, с. 231, 232). Common disadvantages of known designs of tubular products with sufficient resistance to wear is low strength (GK Klein. Calculation of underground pipelines. M.: Publishing house of construction literature, 1969, S. 231, 232).
Основной задачей изобретения является создание нового трубчатого изделия с использованием внутренних трубчатых элементов из износостойкого материала, размещенных в их несущей оболочке, способной воспринимать многократные изгибающие нагрузки, криволинейные изгибы и обеспечивать эксплуатационную пригодность без разрушения футеровочного слоя. The main objective of the invention is the creation of a new tubular product using internal tubular elements of wear-resistant material placed in their bearing shell, capable of absorbing multiple bending loads, curvilinear bends and ensuring operational suitability without destroying the lining layer.
Техническим результатом от использования изобретения является обеспечение надежности функционирования трубчатого изделия, исключение его разрушения и выхода из строя. The technical result from the use of the invention is to ensure the reliability of the functioning of the tubular product, the exclusion of its destruction and failure.
Основная задача решена и технический результат достигнут за счет использования новой концепции создания трубчатого изделия, заключающейся в раскреплении внутренних трубчатых элементов относительно несущей оболочки и между собой, возможности изменять свое положение при изгибе изделия под действием различной комбинации нагрузок, максимально возможного перераспределения усилий между наружной несущей оболочкой и внутренними трубчатыми элементами с учетом выполняемых ими функций. The main problem is solved and the technical result is achieved through the use of a new concept of creating a tubular product, which consists in unfastening the inner tubular elements relative to the supporting shell and between each other, the ability to change their position when bending the product under the influence of a different combination of loads, the maximum possible redistribution of forces between the outer supporting shell and internal tubular elements, taking into account the functions performed by them.
Для этого в трубчатом изделии, содержащем коаксиально расположенные наружную несущую оболочку из композиционного материала и внутренние, соосно установленные, трубчатые элементы с кольцевыми прокладками между ними соответственно из износостойкого и упругоэластичного материалов, кольцевые прокладки снабжены торцевыми радиальными каналами для миграции через них транспортируемой жидкостной среды, между наружной несущей оболочкой и внутренними трубчатыми элементами с кольцевыми прокладками между ними, а также в стыках между трубчатыми элементами и кольцевыми прокладками размещены разделительные слои материала с антиадгезионными свойствами, раскрепляющие их поверхности между собой с возможностью проскальзывания несущей оболочки относительно внутренних трубчатых элементов и самоустановки трубчатых элементов между собой при взаимном смещении, с приданием кривизны изделию в продольном направлении при его упругом изгибе с учетом действия знакопеременной нагрузки. For this, in a tubular product containing a coaxially located outer bearing shell made of composite material and internal, coaxially mounted, tubular elements with annular gaskets between them, respectively, of wear-resistant and resiliently elastic materials, the annular gaskets are provided with radial end channels for migration of the transported liquid medium through them, between outer bearing shell and inner tubular elements with annular gaskets between them, as well as in the joints between the tubulars elements and ring gaskets are used for separating layers of material with release properties that release their surfaces with each other with the possibility of sliding of the bearing shell relative to the inner tubular elements and self-alignment of the tubular elements with each other with mutual displacement, giving the product curvature in the longitudinal direction with elastic bending taking into account alternating load actions.
Разделительный слой между наружной несущей оболочкой и внутренними трубчатыми элементами из износостойкого материала с кольцевыми прокладками может быть снабжен защитным герметизирующим слоем из полимерного материала типа резины, полимерной пленки, расположенным со стороны наружной несущей оболочки, или выполнен в виде двух элементарных слоев с размещенным между ними защитным герметизирующим слоем полимерного материала типа резины, полимерной пленки. Разделительные слои материала с антиадгезионными свойствами могут быть выполнены из кремнеорганической смазки с графитовым наполнителем. Разделительные слои материала с антиадгезионными свойствами между наружной несущей оболочкой и внутренними трубчатыми элементами с кольцевыми прокладками между ними могут быть выполнены из фторопластовой пленки, а разделительные слои между внутренними трубчатыми элементами и кольцевыми прокладками - из кремнеорганической смазки с графитовым наполнителем. The separation layer between the outer bearing shell and the inner tubular elements of wear-resistant material with annular gaskets can be provided with a protective sealing layer of a polymer material such as rubber, a polymer film located on the side of the outer bearing shell, or made in the form of two elementary layers with a protective layer between them a sealing layer of a polymer material such as rubber, a polymer film. Separating layers of material with release properties can be made of organosilicon grease with graphite filler. The separation layers of the material with release properties between the outer bearing shell and the inner tubular elements with annular gaskets between them can be made of fluoroplastic film, and the separation layers between the inner tubular elements and the annular gaskets can be made of organosilicon grease with graphite filler.
Внутренние трубчатые элементы из износостойкого материала выполнены с соотношениями их длины и диаметра, выбранными в пределах 0,1-3, могут быть выполнены из керамики, фарфора, стекла. Внутренние трубчатые элементы могут быть выполнены с одинарными кольцевыми выступами на их наружных поверхностях, сужающихся к их торцам, а наружная несущая оболочка - с соответствующими им кольцевыми углублениями по внутренней поверхности, с внутренними кольцевыми выступами в местах размещения кольцевых прокладок и конгруэнтным расположением указанных промежуточных слоев между их поверхностями. Кольцевые выступы на внутренних трубчатых элементах могут быть выполнены из слоев резины, фторопласта или жгутов стекло-, базальтоволокон, нанесенных на их наружные поверхности. Наружная несущая оболочка может быть выполнена из спирально перекрещивающихся жгутов стекло-, базальтоволокон и полимерного эпоксисодержащего связующего при их объемном соотношении от 1:0,2 до 1:1,2. The inner tubular elements of wear-resistant material are made with ratios of their length and diameter, selected in the range of 0.1-3, can be made of ceramics, porcelain, glass. The inner tubular elements can be made with single annular protrusions on their outer surfaces, tapering to their ends, and the outer bearing shell with their corresponding annular recesses on the inner surface, with inner annular protrusions in the places of placement of the annular gaskets and congruent arrangement of these intermediate layers between their surfaces. The annular protrusions on the inner tubular elements can be made of layers of rubber, fluoroplastic or bundles of glass, basalt fibers deposited on their outer surfaces. The outer supporting shell can be made of spiral intersecting strands of glass, basalt fibers and a polymer epoxy-containing binder with a volume ratio of 1: 0.2 to 1: 1.2.
Отличительными особенностями данного трубчатого изделия являются следующие признаки:
- снабжение кольцевых прокладок торцевыми радиальными каналами для миграции через них транспортируемой жидкостной среды,
- размещение между наружной несущей оболочкой и внутренними трубчатыми элементами с кольцевыми прокладками между ними, а также в стыках между трубчатыми элементами и кольцевыми прокладками разделительных слоев материала с антиадгезионными свойствами,
- раскрепление поверхностей наружной несущей оболочки относительно внутренних трубчатых элементов, а также трубчатых элементов с кольцевыми прокладками,
- возможность проскальзывания несущей оболочки относительно внутренних трубчатых элементов с кольцевыми прокладками между ними, а также трубчатых элементов - относительно кольцевых прокладок,
- возможность самоустановки трубчатых элементов при взаимном смещении,
- придание кривизны изделию в продольном направлении при его упругом изгибе с учетом действия знакопеременной нагрузки,
- снабжение разделительного слоя между наружной оболочкой и внутренними трубчатыми элементами с кольцевыми прокладками защитным герметизирующим слоем из полимерного материала типа резины, полимерной пленки,
- расположение защитного герметизирующего слоя со стороны наружной оболочки,
- размещение защитного герметизирующего слоя между двумя элементарными слоями разделительного слоя,
- выполнение разделительного слоя из кремнеорганической смазки с графитовым наполнителем,
- выполнение разделительного слоя между наружной несущей оболочкой и внутренними трубчатыми элементами с кольцевыми прокладками между ними из фторопластовой пленки,
- выполнение внутренних трубчатых элементов из износостойкого материала с соотношениями их длины и диаметра, выбранными в пределах 0,1-3,
- выполнение внутренних трубчатых элементов из керамики, фарфора, стекла,
- выполнение внутренних трубчатых элементов из износостойкого материала с одинарными кольцевыми выступами на их наружных поверхностях, сужающимися к их торцам,
- выполнение наружной оболочки с соответствующими кольцевыми углублениями по внутренней поверхности,
- выполнение наружной оболочки с внутренними кольцевыми выступами в местах размещения кольцевых прокладок,
- конгруэнтное расположение промежуточных слоев между поверхностями наружной несущей оболочки и внутренних трубчатых элементов с кольцевыми прокладками между ними,
- выполнение кольцевых выступов на внутренних трубчатых элементах из слоев резины, фторопласта или жгутов стекло-, базальтоволокон, нанесенных на их наружные поверхности,
- выполнение наружной несущей оболочки из спирально перекрещивающихся жгутов стекло-, базальтоволокон и полимерного эпоксисодержащего связующего,
- объемное соотношение жгутов со связующим в оболочке от 1:0,2 до 1:1.2.Distinctive features of this tubular product are the following features:
- supply of annular gaskets with end radial channels for migration of a transported liquid medium through them,
- placement between the outer bearing shell and the inner tubular elements with annular gaskets between them, as well as in the joints between the tubular elements and the annular gaskets of the separation layers of the material with release properties,
- unfastening the surfaces of the outer bearing shell relative to the inner tubular elements, as well as tubular elements with annular gaskets,
- the possibility of slipping of the bearing shell relative to the inner tubular elements with annular gaskets between them, as well as tubular elements relative to the annular gaskets,
- the possibility of self-installation of tubular elements with mutual displacement,
- giving curvature to the product in the longitudinal direction with its elastic bending taking into account the action of alternating load,
- supplying the separation layer between the outer shell and the inner tubular elements with the annular gaskets with a protective sealing layer of a polymer material such as rubber, a polymer film,
- the location of the protective sealing layer on the side of the outer shell,
- placing a protective sealing layer between two elementary layers of the separation layer,
- the implementation of the separation layer of organosilicon grease with graphite filler,
- the implementation of the separation layer between the outer bearing shell and the inner tubular elements with annular gaskets between them of a PTFE film,
- the implementation of the inner tubular elements of a wear-resistant material with ratios of their length and diameter, selected in the range of 0.1-3,
- the implementation of the inner tubular elements of ceramics, porcelain, glass,
- the implementation of the inner tubular elements of a wear-resistant material with single annular protrusions on their outer surfaces, tapering to their ends,
- the implementation of the outer shell with the corresponding annular recesses on the inner surface,
- the implementation of the outer shell with inner annular protrusions at the locations of the annular gaskets,
- congruent arrangement of the intermediate layers between the surfaces of the outer bearing shell and the inner tubular elements with annular gaskets between them,
- the implementation of the annular protrusions on the inner tubular elements of the layers of rubber, fluorine plastic or bundles of glass, basalt fibers deposited on their outer surfaces,
- the implementation of the outer supporting shell of a spiral intersecting bundles of glass, basalt fibers and a polymer epoxy-containing binder,
- the volume ratio of bundles with a binder in the shell from 1: 0.2 to 1: 1.2.
Указанные отличительные признаки трубчатого изделия являются существенными, так как каждый из них в отдельности и совместно направлен на решение поставленной задачи и достижение нового технического результата. These distinctive features of the tubular product are significant, since each of them individually and jointly aimed at solving the problem and achieving a new technical result.
Снабжение кольцевых прокладок торцевыми радиальными каналами обеспечивает миграцию транспортируемой жидкостной среды в межслоевое пространство между поверхностями наружной оболочки и внутренних трубчатых элементов при давлениях изнутри и при давлениях снаружи трубчатого изделия. Размещение разделительного слоя между наружной несущей оболочкой и внутренними трубчатыми элементами с кольцевыми прокладками между ними и наличие в трубчатом изделии такого элемента с новыми свойствами позволяет повысить изгибательную способность от радиусов малой кривизны до радиусов большой кривизны в широком избирательном диапазоне изменения направления укладки трубчатого изделия, что является важным и эффективным для прокладки и использования таких трубчатых изделий, возможности одновременного учета температурных изменений и деформационных изменений в грунте. Кроме того, такие трубчатые изделия являются выгодными в использовании при глубоких бурениях скважин с изменением их направления бурильными штангами как при промысловой добычи нефти и газа, так и при геологоразведочных и поисковых работах. Такие свойства достигнуты за счет применения разделительного слоя с антиадгезионными свойствами. Использование разделительных слоев в виде кремнеорганической смазки с графитовым наполнителем или в виде фторопластового слоя, или в виде их комбинаций с защитным герметизирующим слоем расширяет номенклатуру трубчатых изделий под различные условия применения при коммерческой реализации проектов с учетом геметрических особенностей поверхностей слоев и применимости волокнистых материалов. The provision of annular gaskets with end radial channels ensures the migration of the transported liquid medium into the interlayer space between the surfaces of the outer shell and the inner tubular elements at pressures from the inside and at pressures outside the tubular product. Placing the separation layer between the outer bearing shell and the inner tubular elements with annular gaskets between them and the presence of such an element with new properties in the tubular product can increase the bending ability from radii of small curvature to radii of large curvature in a wide selective range of changes in the laying direction of the tubular product, which is important and effective for laying and using such tubular products, the ability to simultaneously take into account temperature changes and deformation changes in the soil. In addition, such tubular products are advantageous for use in deep well drilling with a change in their direction by drill rods both in field oil and gas production, as well as in exploration and prospecting. Such properties are achieved through the use of a release layer with release properties. The use of separation layers in the form of an organosilicon lubricant with graphite filler or in the form of a fluoroplastic layer, or in the form of their combinations with a protective sealing layer, expands the range of tubular products for various application conditions for commercial implementation of projects, taking into account the geometric characteristics of the surface of the layers and the applicability of fibrous materials.
Указанные отличительные признаки трубчатых изделий являются новыми, так как их использование в известном уровне техники, аналогах и прототипе, не обнаружено, что позволяет характеризовать предложенное техническое решение соответствием критерию "новизна". These distinctive features of tubular products are new, since their use in the prior art, analogues and prototype, was not found, which allows us to characterize the proposed technical solution in accordance with the criterion of "novelty."
Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными существенными признаками позволяет решить поставленную задачу и достижение нового технического результата в создании трубчатых изделий нового поколения, с новыми свойствами. Новые трубчатые изделия созданы на использовании принципиально новой концепции - раскреплении составляющих их элементов, придании им возможности максимального проскальзывания относительно друг друга без повреждения и разрушения при эффективной комбинации свойств материалов. Новое техническое решение является результатом опытно-экспериментальных исследований без использования каких-либо рекомендаций, установок или стандартизованных решений в данной области техники, является оригинальным в конструктивном исполнении, неочевидным, соответствует критерию "изобретательский уровень". A single set of new essential features with common known essential features allows us to solve the problem and achieve a new technical result in the creation of a new generation of tubular products with new properties. New tubular products are created using a fundamentally new concept - the unfastening of their constituent elements, giving them the possibility of maximum slipping relative to each other without damage and destruction with an effective combination of material properties. The new technical solution is the result of experimental research without the use of any recommendations, installations or standardized solutions in the art, is original in design, non-obvious, meets the criterion of "inventive step".
Сущность изобретения поясняется чертежами с кратким их описанием. The invention is illustrated by drawings with a brief description.
На фиг.1 представлен общий вид трубчатого изделия, на фиг.2 - поперечное сечение трубчатого изделия в аксиальном направлении, на фиг.3 - показ разделительных слоев в трубчатом изделии, на фиг.4 - показ радиальных каналов по торцам кольцевых прокладок, на фиг.5 - показ разделительного слоя с защитным герметизирующим слоем со стороны несущей оболочки, на фиг.6 - показ разделительного слоя в виде элементарных слоев с защитным герметизирующим слоем между ними, на фиг.7 - выполнение внутренних трубчатых элементов с кольцевыми выступами, а наружной несущей оболочки - с кольцевыми углублениями и кольцевыми выступами между ними, размещенными по месту расположения кольцевых прокладок между внутренними трубчатыми элементами, на фиг.8 - показ выполнения кольцевых выступов на внутренних трубчатых элементах из слоев материала типа резины, фторопласта или жгутов стекло-, базальтоволокон, на фиг.9 - принципиальная схема испытания трубчатого изделия циклическими нагрузками на изгиб, на фиг.10 - схема изменения положения внутренних трубчатых элементов при продольном изгибе. Figure 1 presents a General view of the tubular product, figure 2 is a cross section of the tubular product in the axial direction, figure 3 is a view of the separation layers in the tubular product, figure 4 is a view of the radial channels at the ends of the ring gaskets, figure 2 .5 - showing the separation layer with a protective sealing layer from the side of the supporting shell, Fig.6 - showing the separation layer in the form of elementary layers with a protective sealing layer between them, Fig.7 - the implementation of the inner tubular elements with annular protrusions, and the outer bearing shell - with annular recesses and annular protrusions between them, located at the location of the annular gaskets between the inner tubular elements, Fig. 8 - showing the implementation of the annular protrusions on the inner tubular elements of layers of material such as rubber, fluoroplastic or bundles of glass, basalt fibers, figure 9 is a schematic diagram of the test of a tubular product by cyclic bending loads, figure 10 is a diagram of a change in the position of the inner tubular elements in longitudinal bending.
Более подробное описание сущности изобретения состоит в следующем. A more detailed description of the invention is as follows.
Трубчатое изделие (фиг.1-10) содержит коаксиально расположенные наружную несущую оболочку 1 из композиционного материала и внутренние, соосно установленные, трубчатые элементы 2 с кольцевыми прокладками 3 между ними соответственно из износостойкого и упругоэластичного материалов. Кольцевые прокладки 3 снабжены торцевыми радиальными каналами 4 для миграции через них транспортируемой жидкостной среды. Между наружной несущей оболочкой 1 и внутренними трубчатыми элементами 2 с кольцевыми прокладками 3 между ними размещен разделительный слой 5, между внутренними трубчатыми элементами 2 и кольцевыми прокладками 3 - разделительный слой 6 материала с антиад-гезионными свойствами, раскрепляющие их поверхности 7, 8 и 9, 10 между собой, с возможностью проскальзывания наружной несущей оболочки 1 относительно внутренних трубчатых элементов 2 и самоустановки трубчатых элементов 2 между собой при смещении, с приданием кривизны изделию в продольном направлении при его упругом изгибе. Разделительный слой 5 материала с антиадгезионными свойствами на внутренних трубчатых элементах 2 с кольцевыми прокладками 3 между ними может быть снабжен защитным герметизирующим слоем 11 из полимерного материала типа резины, полимерной пленки, расположенным со стороны наружной несущей оболочки 1. Разделительный слой 5 материала с антиадгезионными свойствами может быть выполнен в виде двух элементарных слоев 12, 13 с размещенным между ними защитным герметизирующим слоем 14 типа резины, полимерной пленки. Разделительные слои 5, 6 материала с антиадгезионными свойствами могут быть выполнены из кремнеорганической смазки с графитовым наполнителем. Разделительные слои 5 материала с антиадгезионными свойствами, их элементарные слоя 12, 13 между наружной несущей оболочкой 1 и внутренними трубчатыми элементами 2 с кольцевыми прокладками 3 между ними могут быть выполнены из фторопластовой пленки, а разделительные слои 6 между внутренними трубчатыми элементами 2 и кольцевыми прокладками 3 могут быть выполнены из кремнеорганической смазки с графитовым наполнителем. Внутренние трубчатые элементы 2 из износостойкого материала могут быть выполнены с соотношениями их длины и диаметра, выбранными в пределах 0,1-3, из керамики, фарфора, стекла. Внутренние трубчатые элементы 2 из износостойкого материала могут быть выполнены с одинарными кольцевыми выступами 15 на иx наружных поверхностях 16, сужающихся к их торцам 17, 18, а наружная несущая оболочка 1 - с соответствующими им кольцевыми углублениями 19 по внутренней поверхности, с внутренними кольцевыми выступами 20 в местах размещения кольцевых прокладок 3 и конгруэнтным расположением указанных промежуточных слоев 5, 11, 12, 13 и 14 между наружной несущей оболочкой 1 и внутренними трубчатыми элементами 2, их поверхностями 7, 8. Кольцевые выступы 15 на внутренних трубчатых элементах 2 могут быть выполнены из резины, фторопласта, жгутов стекло-, базальтоволокон, нанесенных на их наружные поверхности 16. Наружная несущая оболочка 1 может быть выполнена из спирально перекрещивающихся жгутов стекло-, базальтоволокон и полимерного эпоксисодержащего связующего при их объемном соотношении от 1:0,2 до 1:1,2. The tubular product (Fig.1-10) contains a coaxially located
Функционирование трубчатого изделия заключается в приложении к нему поперечных нагрузок как в виде концентрированных, так и в виде равномерно или неравномерно распределенных сил или температурных деформаций в процессе подачи транспортируемой абразиво агрессивной среды, в результате действия которых трубчатое изделие претерпевает изменение с пространственным изгибом. В случае прочно скрепленных внутренних трубчатых элементов с наружной несущей оболочкой трубчатое изделие подвергается малому прогибу с последующим разрушением внутренних трубчатых элементов. Предложенное трубчатое изделие, в котором между наружной несущей оболочкой и внутренними трубчатыми элементами введен разделительный слой с антиадгезионными свойствами, может подвергаться большему искривлению и прогибу при продольном изгибе без разрушения внутренних трубчатых элементов из износостойкого материала с обеспечением надежной защиты трубчатого изделия при выполнении им служебных функций. Разделительный слой обеспечивает проскальзывание наружной оболочки относительно внутренних трубчатых элементов, а сами трубчатке элементы занимают соответствующее наклонное положение между собой как за счет свойств упругоэластичного материала кольцевых прокладок, так и за счет разделительных слоев между ними. Такого эффекта в трубчатых элементах известного уровня техники не достигается. С учетом этого выбор максимальной длины внутренних трубчатых элементов из износостойкого материала выгоден из-за уменьшения затрат на изготовление трубчатых изделий, в состав которого входит набор таких элементов. Такой выбор ограничивается несущей способностью составляющих элементов. Для оценки надежности и эффективности было изготовлено четыре экспериментальных трубчатых изделия метровой длины с учетом соответственно набора внутренних трубчатых элементов из технического фарфора длиной 75, 140, 200 и 250 мм с диаметром центрального канала 60 мм и толщиной стенки 10 мм. Оболочка была изготовлена из стеклопластика на основе стекложгутов PБH-10-1260-76 и эпоксисодержащего связующего. Каждый образец имел разделительный слой между наружной оболочкой и внутренними трубчатыми элементами и кольцевыми прокладками, а также между внутренними трубчатыми элементами и кольцевыми прокладками из упругоэластичного материала, выполненный из кремнеорганической смазки с графитовым наполнителем. Указанные трубчатые образцы подвергались консольному изгибу с достижением в несущей оболочке одинаковых напряжений. Результаты испытаний таких образцов показывают следующее:
- образец с набором трубчатых элементов длиной 75 мм каждый имел прогиб на конце 80 мм,
- образец с набором трубчатых элементов длиной 140 мм каждый имел прогиб на конце 65 мм,
- образец с набором трубчатых элементов длиной 200 мм каждый имел прогиб на конце 47 мм,
- образец с набором трубчатых элементов длиной 250 мм каждый имел прогиб на конце 43 мм.The functioning of the tubular product consists in the application of transverse loads to it both in the form of concentrated and uniformly or unevenly distributed forces or temperature deformations during the supply of the transported abrasively aggressive medium, as a result of which the tubular product undergoes a change with spatial bending. In the case of firmly bonded inner tubular elements with an outer supporting shell, the tubular product undergoes a small deflection followed by the destruction of the inner tubular elements. The proposed tubular product, in which a separation layer with anti-adhesive properties is introduced between the outer supporting shell and the inner tubular elements, can be subjected to greater bending and bending during longitudinal bending without destroying the inner tubular elements from a wear-resistant material with reliable protection of the tubular product in the performance of its official functions. The separation layer provides slippage of the outer shell relative to the inner tubular elements, and the tubular elements themselves occupy a corresponding inclined position between each other due to the properties of the elastic material of the annular gaskets, and due to the separation layers between them. Such an effect is not achieved in the tubular elements of the prior art. With this in mind, the choice of the maximum length of the inner tubular elements from a wear-resistant material is advantageous due to the reduction in the cost of manufacturing tubular products, which includes a set of such elements. This choice is limited by the bearing capacity of the constituent elements. To assess reliability and efficiency, four experimental tubular products of a meter length were manufactured taking into account, respectively, a set of internal tubular elements made of technical porcelain of length 75, 140, 200 and 250 mm with a central channel diameter of 60 mm and a wall thickness of 10 mm. The shell was made of fiberglass based on fiberglass РБН-10-1260-76 and an epoxy-containing binder. Each sample had a separation layer between the outer shell and the inner tubular elements and ring gaskets, as well as between the inner tubular elements and ring gaskets of an elastic material made of organosilicon lubricant with graphite filler. These tubular samples were subjected to cantilever bending with the achievement of the same stresses in the bearing shell. The test results of such samples show the following:
- a sample with a set of tubular elements 75 mm long each had a deflection at the end of 80 mm,
- a sample with a set of tubular elements 140 mm long each had a deflection at the end of 65 mm,
- a sample with a set of tubular elements 200 mm long each had a deflection at the end of 47 mm,
- a sample with a set of tubular elements 250 mm long each had a deflection at the end of 43 mm.
Осмотр образцов после указанного вида испытаний показал, что в образце с набором трубчатых элементов длиной 250 мм появились характерные трещины в износостойком материале трубчатых элементов со сколами материала в месте наибольших напряжений в несущей оболочке со стороны защемления в испытательном приспособлении. Таким образом, экспериментальным путем установлено, что внутренние трубчатые элементы не должны иметь соотношение длины с диаметром больше 3:1. Минимальное соотношение длины внутреннего трубчатого элемента с его диаметром менее чем 0,1:1 нецелесообразно, так как существенно уменьшается суммарная поверхность износостойкого материала. До этого предела соотношения длины трубчатых элементов с их диаметром эффективно для трубчатых изделий, имеющих возможность изгибаться с малым радиусом кривизны. Inspection of the samples after this type of test showed that in the sample with a set of tubular elements 250 mm long, characteristic cracks appeared in the wear-resistant material of the tubular elements with chipped material at the site of the highest stresses in the bearing shell from the pinch side in the test fixture. Thus, it was experimentally established that the inner tubular elements should not have a ratio of length with a diameter greater than 3: 1. The minimum ratio of the length of the inner tubular element with its diameter less than 0.1: 1 is impractical, since the total surface of the wear-resistant material is significantly reduced. Up to this limit, the ratio of the length of the tubular elements with their diameter is effective for tubular products having the ability to bend with a small radius of curvature.
Исходя из этих экспериментальных данных был изготовлен натурный образец трубчатого изделия с применением опробированных материалов, с наклоном спиралей жгутов под углом 30o к оси симметрии, длиной 2540 мм.Based on these experimental data, a full-scale sample of a tubular product was manufactured using tested materials, with a tilt of the bundle spirals at an angle of 30 ° to the axis of symmetry, 2540 mm long.
Испытания натурного образца трубчатого изделия изгибающими нагрузками проводились с использованием вращающегося патрона станка, при консольном его закреплении по принципиальной схеме фиг.9 с последующим испытанием внутренним давлением, этапами:
1 этап - 500 циклов вращения под нагрузкой 10 кг на конец консоли, последующее испытание внутренним давлением 80 кг/см2 с повторением 10 циклов нагружения,
2 этап - 500 циклов вращения под нагрузкой 19,3 кг на конец консоли, последующее испытание внутренним давлением 120 кг/см2 с повторением 10 циклов нагружения,
3 этап - 500 циклов вращения под нагрузкой 28,5 кг на конец консоли, последующее испытание внутренним давлением 160 кг/см2 с повторением 10 циклов нагружения,
4 этап - 500 циклов вращения под нагрузкой 47,7 кг на конец консоли, последующее испытание внутренним давлением 200 кг/см2 с повторением 10 циклов нагружения.Tests of the full-scale sample of the tubular product with bending loads were carried out using a rotating machine chuck, with its cantilever fixing according to the schematic diagram of Fig. 9, followed by an internal pressure test, in steps:
Stage 1 - 500 cycles of rotation under a load of 10 kg at the end of the console, a subsequent test with an internal pressure of 80 kg / cm 2 followed by 10 cycles of loading,
Stage 2 - 500 rotation cycles under a load of 19.3 kg at the end of the console, a subsequent test with an internal pressure of 120 kg / cm 2 with a repeat of 10 loading cycles,
Stage 3 - 500 cycles of rotation under a load of 28.5 kg at the end of the console, a subsequent test with an internal pressure of 160 kg / cm 2 with a repeat of 10 loading cycles,
Stage 4 - 500 cycles of rotation under a load of 47.7 kg at the end of the console, a subsequent test with an internal pressure of 200 kg / cm 2 with a repeat of 10 loading cycles.
Осмотр состояния натурного трубчатого изделия показал отсутствие трещин и других повреждений на наружной оболочке и во внутренних трубчатых элементах из износостойкого материала после проведенных испытаний указанными циклическими нагрузками после каждого этапа нагружения. Inspection of the state of the full-sized tubular product showed the absence of cracks and other damage on the outer shell and in the inner tubular elements made of wear-resistant material after testing with the indicated cyclic loads after each loading stage.
Прогнозирование надежности и состоятельности новой концепции разработки и создание новых трубчатых изделий с введением разделительного слоя с антиадгезионными свойствами материала в комбинации с защитным герметизирующим слоем типа резины или полимерной пленки, фторопласта, повторяющихся кольцевых выступов на внутренних трубчатых элементах, на основе достигнутых результатов испытаний, приближенных к реальным условиям нагружения, позволили производить поставочные трубчатые изделия высокой эффективности, различной номенклатуры, модификаций их изготовления. Prediction of the reliability and consistency of the new development concept and the creation of new tubular products with the introduction of a separation layer with release properties of the material in combination with a protective sealing layer such as rubber or polymer film, fluoroplastic, repeating ring protrusions on the inner tubular elements, based on the achieved test results close to real loading conditions, allowed to produce supply tubular products of high efficiency, various nomenclature, m codification of their manufacture.
Таким образом, предложенное техническое решение в совокупности новых и известных существенных признаков воспроизводимо промышленным способом на реально существующем оборудовании с использованием специализированной оснастки для осуществления технологического процесса намотки непрерывными жгутами стекло-, базальтоволокон, пропитанных полимерным апоксисодержащим связующим. Новое техническое решение на основе использования разделительного слоя материала с антиадгезионными свойствами в трубчатых изделиях соответствует и критерию "промышленная применимость", т.е. уровню изобретения, на его создание и использование целесообразно обеспечение защиты исключительных прав патентом. Thus, the proposed technical solution in the aggregate of new and well-known essential features is reproducible industrially on real-life equipment using specialized equipment to carry out the technological process of winding continuous bundles of glass, basalt fibers impregnated with a polymeric apoxy-containing binder. A new technical solution based on the use of a separation layer of material with release properties in tubular products also meets the criterion of "industrial applicability", i.e. level of invention, its creation and use, it is advisable to protect the exclusive rights of a patent.
Следует отметить, что могут быть различные варианты исполнения трубчатых изделий в отношении формы, размеров, расположения отдельных элементов, если все это не выходит за пределы объема охраны, изложенных в пунктах формулы с предпочтительными этими и другими свойствами, отмеченными в описании и на чертежах. It should be noted that there may be various options for the execution of tubular products with respect to the shape, size, location of individual elements, if all this does not fall outside the scope of protection set forth in the claims with these preferred and other properties noted in the description and drawings.
Объемное соотношение связующего и жгутов волокон свыше 1,2:1 приводит к большим технологическим потерям связующего, а ниже 0,2:1 приводит к обеднению слоев связующего, что снижает прочность материала, его упругие свойства. The volume ratio of the binder and the bundles of fibers over 1.2: 1 leads to large technological losses of the binder, and below 0.2: 1 leads to depletion of the layers of the binder, which reduces the strength of the material, its elastic properties.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002107358/06A RU2219416C1 (en) | 2002-03-26 | 2002-03-26 | Tubular articles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002107358/06A RU2219416C1 (en) | 2002-03-26 | 2002-03-26 | Tubular articles |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2219416C1 true RU2219416C1 (en) | 2003-12-20 |
Family
ID=32066180
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002107358/06A RU2219416C1 (en) | 2002-03-26 | 2002-03-26 | Tubular articles |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2219416C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2514652C2 (en) * | 2009-09-25 | 2014-04-27 | СЭНТ-ГОБЕН ПЕРФОРМАНС ПЛАСТИКС РЕНКОЛ ЭлТиДи | Limiter of motion between two moving parts |
| US11005334B2 (en) | 2017-12-15 | 2021-05-11 | Saint-Gobain Performance Plastics Rencol Limited | Annular member, method, and assembly for component displacement control |
-
2002
- 2002-03-26 RU RU2002107358/06A patent/RU2219416C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2514652C2 (en) * | 2009-09-25 | 2014-04-27 | СЭНТ-ГОБЕН ПЕРФОРМАНС ПЛАСТИКС РЕНКОЛ ЭлТиДи | Limiter of motion between two moving parts |
| RU2558958C1 (en) * | 2009-09-25 | 2015-08-10 | СЭНТ-ГОБЕН ПЕРФОРМАНС ПЛАСТИКС РЕНКОЛ ЭлТиДи | Reinforcement ring |
| US10371213B2 (en) | 2009-09-25 | 2019-08-06 | Saint-Gobain Performance Plastics Rencol Limited | System, method and apparatus for tolerance ring control of slip interface sliding forces |
| US11005334B2 (en) | 2017-12-15 | 2021-05-11 | Saint-Gobain Performance Plastics Rencol Limited | Annular member, method, and assembly for component displacement control |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10465824B2 (en) | Elongate tape element and method | |
| US8220129B2 (en) | Method for securing an end fitting to a flexible pipe body | |
| US9016326B2 (en) | Thermal insulation of flexible pipes | |
| US20090250925A1 (en) | Extended collar | |
| EP2882988B1 (en) | Flexible pipe body and method of providing the same | |
| BR112012014946B1 (en) | FLEXIBLE TUBE HAVING HOUSING LAYER | |
| BR112013013705B1 (en) | TUBE AND METHOD FOR MANUFACTURING A TUBE | |
| CN104520625B (en) | Flexible pipe body and the method manufacturing flexible pipe body | |
| EA029232B1 (en) | Composite pipe | |
| WO2016170360A1 (en) | Flexible pipe components and method of manufacture of flexible pipe | |
| US10920912B2 (en) | Sacrificial shielding | |
| AU2007259101B2 (en) | A method of securing wires of at least one armour layer and inner and outer collar members of a portion of flexible pipe | |
| RU2219416C1 (en) | Tubular articles | |
| KR102030202B1 (en) | Assembly comprising a connection piece and a flexible hose for transporting a cryogenic fluid | |
| Williams et al. | Composite Spoolable Pipe Development, Advancements, and Limitations | |
| CN110062835A (en) | The clamping device and correlation technique of flexible pipe for subsea use | |
| EP2699755A2 (en) | Hybrid riser system | |
| RU2519528C2 (en) | Pipeline section | |
| Mustaffa et al. | Flexible thermosetting pipe | |
| Cao et al. | Application of flexible risers in South China Sea | |
| US20210262592A1 (en) | Pipe body cathodic protection | |
| RU3633U1 (en) | FLEXIBLE PIPE | |
| RU127854U1 (en) | PIPELINE SECTION | |
| BR112013013721B1 (en) | TUBE AND METHOD TO MANUFACTURE A TUBE | |
| de Oliveira et al. | Theoretical and Methodological Design and Application Approaches to Flexible Pipe |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20061204 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080327 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20090510 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150327 |