RU2396169C2 - Method of pipe manufacturing from composite materials and pipe with bend of composite materials (versions) - Google Patents
Method of pipe manufacturing from composite materials and pipe with bend of composite materials (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2396169C2 RU2396169C2 RU2008130848/12A RU2008130848A RU2396169C2 RU 2396169 C2 RU2396169 C2 RU 2396169C2 RU 2008130848/12 A RU2008130848/12 A RU 2008130848/12A RU 2008130848 A RU2008130848 A RU 2008130848A RU 2396169 C2 RU2396169 C2 RU 2396169C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- mandrel
- bend
- winding
- composite materials
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретения относятся к области машиностроения, к оболочечным конструкциям, выполненным методом намотки из однонаправленных нитей или жгутов и способам их изготовления и могут быть использованы при изготовлении труб-оболочек, применяемых в трубопроводах нефтехимической и газовой промышленности, а также в авиационной и ракетно-космической технике для изготовления патрубков сложной, пространственно ориентированной формы.The invention relates to the field of mechanical engineering, to shell structures made by winding from unidirectional threads or bundles and methods for their manufacture and can be used in the manufacture of shell pipes used in pipelines of the petrochemical and gas industries, as well as in aviation and rocket and space technology manufacture of nozzles of complex, spatially oriented shape.
Известна труба-оболочка по патенту USA №4646618, НКИ 89-20, публ. 1987 г., содержащая слоистую стеклопластиковую силовую оболочку. Известен способ изготовления труб-оболочек и труба-оболочка по патенту RU №2115056 от 20.06.96 г., МПК7 F41F 3/042.Known pipe shell according to US patent No. 4646618, NKI 89-20, publ. 1987, containing a layered fiberglass power shell. A known method of manufacturing pipe shells and pipe shell according to patent RU No. 2115056 from 06/20/96, IPC 7 F41F 3/042.
При прокладке трубопроводов в местах их поворота к цилиндрическим композитным трубам необходимо присоединить криволинейные отводы. Как правило, такие отводы являются металлическими, что существенно снижает эффект применения композитных труб вследствие коррозии металлических отводов.When laying pipelines in places of their rotation, curved bends must be attached to cylindrical composite pipes. As a rule, such bends are metal, which significantly reduces the effect of the use of composite pipes due to corrosion of metal bends.
Известна технология намотки криволинейных отводов в форме кругового тора, изготавливаемых на специальных торонамоточных станках, см. Буланов И.М., Воробей В.В. «Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композитных материалов». - М.: Издательство МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1998 г.Known technology for winding curved bends in the form of a circular torus, manufactured on special toron winding machines, see Bulanov I.M., Vorobey V.V. "Technology of rocket and aerospace structures from composite materials." - M .: Publishing house of MGTU im. N.E.Bauman, 1998
Известен способ намотки криволинейных труб по патенту SU №1039605 А1 от 03.01.80 г., МПК В21С 47/04.A known method of winding curved pipes according to patent SU No. 1039605 A1 from 03.01.80, IPC VC 47/04.
Известен способ изготовления труб-оболочек из композиционных материалов на составной оправке и труба-оболочка из композиционных материалов по патенту RU №2030336 от 1991.03.05, МПК7 B64F 5/00.A known method of manufacturing pipe shells of composite materials on a composite mandrel and a pipe shell of composite materials according to patent RU No. 2030336 of 1991.03.05, IPC 7
Также известен способ изготовления труб из композиционных материалов на составной оправке и труба из композиционных материалов по патенту RU №2201345 от 2001.05.29, МПК7 В29С 53/82.Also known is a method of manufacturing pipes from composite materials on a composite mandrel and a pipe from composite materials according to patent RU No. 2201345 from 2001.05.29, IPC 7 BC29 53/82.
В известном решении реализован способ изготовления трубы из композиционных материалов, при котором на составную оправку укладывают герметизирующий слой, наматывают спиральные слои силовой оболочки и термообрабатывают.In a known solution, a method for manufacturing a pipe from composite materials is implemented, in which a sealing layer is laid on a composite mandrel, the spiral layers of the power shell are wound and heat treated.
Известная труба с отводом из композиционных материалов содержит внутренний герметизирующий слой и силовую оболочку.Known pipe with a bend of composite materials contains an inner sealing layer and a power shell.
Недостатком известного способа является необходимость применения сложного специализированного намоточного оборудования, которое сдерживает массовое производство отводов из композиционных материалов. Также недостатком является низкое качество отводов из композитов из-за неравномерности натяжения волокон при трансформации цилиндрического участка трубопровода, изготовленного известным способом, в криволинейный, что приводит к разрыву нитей в критических сечениях и преждевременному разрушению отвода при действии внутреннего давления.The disadvantage of this method is the need for complex specialized winding equipment, which inhibits the mass production of bends from composite materials. Another disadvantage is the low quality of the bends from the composites due to the uneven tension of the fibers during the transformation of the cylindrical section of the pipeline made in a known manner into a curved one, which leads to rupture of the threads in critical sections and premature failure of the branch under the influence of internal pressure.
Недостатком известного устройства является низкая надежность его работы из-за большой неравномерности напряжений в армирующих волокнах при действии внутреннего давления.A disadvantage of the known device is the low reliability of its operation due to the large unevenness of stresses in the reinforcing fibers under the action of internal pressure.
Известный способ и известная труба, как наиболее близкие по технической сущности и достигаемому результату, выбраны в качестве прототипа.The known method and the known pipe, as the closest in technical essence and the achieved result, are selected as a prototype.
Технической задачей, на решение которой направлены заявляемые изобретения, является создание композитных труб с криволинейными отводами повышенной технологичности и повышенной надежности работы.The technical problem to which the claimed invention is directed is the creation of composite pipes with curved bends of high adaptability and increased reliability.
Технический результат, который может быть достигнут при решении поставленной задачи для способа, заключается в применении для намотки композитных труб с отводами широко используемого оборудования - 3-х, 5-ти координатных намоточных станков, а также в повышении надежности работы композитных трубопроводов высокого давления с криволинейными отводами за счет оптимального расположения армирующих волокон на криволинейных участках, обеспечивающего повышения равномерности их напряженного состояния и компенсирующего отклонения от геодезического расположения на поверхности намотки трением.The technical result that can be achieved by solving the problem for the method is to use for winding composite pipes with taps of widely used equipment - 3, 5 coordinate winding machines, as well as to increase the reliability of composite high pressure pipes with curved bends due to the optimal location of the reinforcing fibers in curved sections, providing increased uniformity of their stressed state and compensating deviations from the geodetic location on the surface of the winding by friction.
Технический результат, который может быть достигнут при решении поставленной задачи для устройства, заключается в повышении надежности работы композитных трубопроводов высокого давления с криволинейными отводами за счет повышения равномерности напряженного состояния армирующих волокон на криволинейных участках.The technical result that can be achieved by solving the problem for the device is to increase the reliability of composite high pressure pipes with curved bends by increasing the uniformity of the stress state of the reinforcing fibers in curved sections.
Поставленная задача с достижением технического результата решается за счет того, что способ изготовления трубы из композиционных материалов, при котором на составную оправку укладывают герметизирующий слой, наматывают спиральные слои силовой оболочки и термообрабатывают, а, в соответствии с изобретением, часть оправки выполняют с изгибаемой без искажения радиуса R поперечного сечения осью, спиральные витки закрепляют по краю зоны изгиба оправки, изгибают часть оправки со слоями композиционных материалов по радиусу ее средней оси r0, деформируя герметизирующий слой, фиксируют изгиб до термообработки, причем закрепление спиральных витков осуществляют по линии, построенной с касанием окружности края в зоне изгиба, представляющей собой на развертке этой окружности синусообразную волну с максимальным отклонением, не превышающим 0,04 Н, где Н - длина образующей цилиндра зоны изгиба, а спиральные витки укладывают с углом намоткиThe problem with the achievement of the technical result is solved due to the fact that the method of manufacturing a pipe from composite materials, in which a sealing layer is laid on a composite mandrel, wrap the spiral layers of the power shell and heat treat, and, in accordance with the invention, part of the mandrel is bent without distortion of radius R of the cross section by the axis, spiral turns are fixed along the edge of the bending zone of the mandrel, a part of the mandrel with layers of composite materials is bent along the radius of its middle axis r 0 , d forming the sealing layer, the bend is fixed before heat treatment, and the spiral turns are fixed along a line constructed with the edge of the edge touching in the bending zone, which is a sine wave with a maximum deviation not exceeding 0.04 N, where N is the length of the generatrix bending zone cylinder, and spiral turns are laid with a winding angle
где β3 - постоянный угол намотки спиральных витков на цилиндрической трубе-заготовке;where β 3 - a constant angle of winding of spiral turns on a cylindrical pipe-workpiece;
кmp - коэффициент трения для пропитанной связующим нити витка (для мокрого способа намотки коэффициент трения находится в диапазоне 0,1-0,2);to mp is the coefficient of friction for the coiled thread impregnated with a binder (for the wet winding method, the friction coefficient is in the range 0.1-0.2);
t - параметр изгиба трубы (отвода), 
где r0 - средний радиус изгиба оси трубы;where r 0 is the average bending radius of the axis of the pipe;
R - радиус поперечного сечения изгибаемой части оправки.R is the radius of the cross section of the bending part of the mandrel.
Изгибаемую часть оправки выполняют в виде пружины.The bent part of the mandrel is made in the form of a spring.
Герметизирующий слой выполняют из резиноподобного материала, деформируя его перед намоткой в осевом направлении до деформации ε, причем при изгибе увеличивают деформацию на внешнем радиусе, а на внутреннем - снижают до ε≥0.The sealing layer is made of a rubber-like material, deforming it before winding in the axial direction to strain ε, and when bending, the strain is increased on the outer radius, and on the inner radius, reduced to ε≥0.
В качестве элемента оправки используют неудаляемый тонкостенный лейнер с гофрированной изгибаемой частью. Для устройства поставленная задача с достижением технического результата решается тем, что труба с отводом из композиционных материалов, содержит внутренний герметизирующий слой и силовую оболочку, а, в соответствии с изобретением, она выполнена описанным выше способом.An unremovable thin-walled liner with a corrugated bend part is used as a mandrel element. For the device, the task with the achievement of the technical result is solved by the fact that the pipe with the outlet of composite materials contains an internal sealing layer and a power shell, and, in accordance with the invention, it is made as described above.
Отличительными признаками для способа являются следующие признаки:Distinctive features for the method are the following features:
- часть оправки выполняют с изгибаемой без искажения радиуса R поперечного сечения осью - признак существенный, предусматривает новую последовательность операций и их новое исполнение, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение технологичности композитных труб с отводами при их массовом производстве за счет изготовления на широко используемом оборудовании;- part of the mandrel is performed with an axis bent without distortion of the radius R of the cross-section — an essential sign, provides a new sequence of operations and their new execution, is aimed at solving the problem with achieving a technical result, at improving the manufacturability of composite pipes with bends during their mass production through manufacturing on widely used equipment;
- спиральные витки закрепляют по краю зоны изгиба оправки - признак существенный, предусматривает наличие новых операций, новую последовательность их выполнения и их новое исполнение, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение технологичности труб и их качества за счет оптимального расположения армирующих волокон на криволинейных участках;- spiral coils fix along the edge of the mandrel bending zone - an essential sign, provides for new operations, a new sequence of their execution and their new execution, is aimed at solving the problem with achieving a technical result, to improve the manufacturability of pipes and their quality due to the optimal arrangement of reinforcing fibers in curved sections;
- изгибают часть оправки со слоями композиционных материалов по радиусу ее средней оси r0, деформируя герметизирующий слой, фиксируют изгиб до термообработки - признак существенный, предусматривает наличие новых операции, новую последовательность их выполнения и их новое исполнение, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение технологичности и качества композитных труб с отводами при их массовом производстве за счет возможности изготовления на широко используемом оборудовании;- bend part of the mandrel with layers of composite materials along the radius of its middle axis r 0 , deforming the sealing layer, fix the bend before heat treatment - an essential sign, it requires new operations, a new sequence of their execution and their new design, aimed at solving the problem with achieving technical the result, to improve the manufacturability and quality of composite pipes with bends during their mass production due to the possibility of manufacturing on widely used equipment;
- закрепление спиральных витков осуществляют по линии, построенной с касанием окружности края в зоне изгиба, представляющей собой на развертке этой окружности синусообразную волну с максимальным отклонением, не превышающим 0,04 Н, где Н - длина образующей цилиндра зоны изгиба - признак существенный, предусматривает наличие новых операций, новую последовательность их выполнения и их новое исполнение, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение качества труб за счет повышения надежности их работы в условиях действия высокого внутреннего давления, так как при изгибе длина нити витка не должна меняться, иначе это приведет к потере натяжения и провисанию отдельных нитей или, наоборот, к дополнительному их натяжению, и под действием внутреннего давления предельная их деформация превысит допустимую ~2-4%;- fixing of spiral turns is carried out along a line constructed with a touch of the circumference of the edge in the bending zone, which is a sinusoidal wave with a maximum deviation not exceeding 0.04 N on the scan of this circle, where N is the length of the cylinder forming the bending zone - a significant sign, requires new operations, a new sequence of their implementation and their new execution, is aimed at solving the problem with the achievement of a technical result, to improve the quality of pipes by increasing the reliability of their Work under conditions of high internal pressure, since during bending the length of the thread of the thread should not change, otherwise it will lead to loss of tension and sagging of individual threads or, conversely, to additional tension, and under the influence of internal pressure, their maximum deformation will exceed the permissible ~ 2 -four%;
- спиральные витки укладывают с углом намотки- spiral coils are laid with a winding angle
где β3 - постоянный угол намотки спиральных витков на цилиндрической трубе-заготовке;where β 3 - a constant angle of winding of spiral turns on a cylindrical pipe-workpiece;
кmp - коэффициент трения для пропитанной связующим нити витка (для мокрого способа намотки коэффициент трения находится в диапазоне 0,1-0,2);to mp is the coefficient of friction for the coiled thread impregnated with a binder (for the wet winding method, the friction coefficient is in the range 0.1-0.2);
t - параметр изгиба трубы (отвода),
где r0 - радиус изгиба оси трубы;where r 0 is the bend radius of the pipe axis;
R - радиус поперечного сечения изгибаемой части оправки - признак существенный, предусматривает новое исполнение операции, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение качества труб за счет повышения надежности их работы, так как при изгибе до отверждения нить отклоняется от геодезического расположения в зависимости от первоначального угла намотки, а при указанных параметрах она будет находиться в равновесии и не сползать в процессе изгиба трубы (см. аналог Буланов И.М., Воробей В.В. «Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композитных материалов»);R is the radius of the cross section of the bent part of the mandrel is an essential feature, it provides a new execution of the operation, it is aimed at solving the problem with achieving a technical result, improving the quality of pipes by improving the reliability of their work, since when bent before curing, the thread deviates from the geodetic location in depending on the initial winding angle, and at the indicated parameters, it will be in equilibrium and not slip during the bending of the pipe (see the analog Bulanov IM, Vorobey VV “Technol the impact of rocket and aerospace structures from composite materials ");
- изгибаемую часть оправки выполняют в виде пружины - признак существенный, предусматривает наличие новой операции и новое ее исполнение, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение технологичности труб за счет возможности трансформации оправки без искажения радиуса R ее поперечного сечения в зоне изгиба;- the bending part of the mandrel is made in the form of a spring - the sign is significant, it requires a new operation and its new execution, it is aimed at solving the problem with achieving a technical result, increasing the manufacturability of pipes due to the possibility of transforming the mandrel without distorting the radius R of its cross section in the bending zone ;
- герметизирующий слой выполняют из резиноподобного материала, деформируя его перед намоткой в осевом направлении до деформации ε, причем при изгибе увеличивают деформацию на внешнем радиусе, а на внутреннем - снижают до ε≥0 - признак существенный, предусматривает наличие новой операции и новое ее исполнение, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение качества труб за счет повышения качества внутренней поверхности трубы в зоне изгиба и отсутствия гофр в герметизирующем слое;- the sealing layer is made of rubber-like material, deforming it before winding in the axial direction to strain ε, and when bending, the strain is increased on the outer radius, and on the inner one, it is reduced to ε≥0 - the sign is significant, it requires a new operation and its new execution, aims to solve the problem with achieving a technical result, to improve the quality of pipes by improving the quality of the inner surface of the pipe in the bending zone and the absence of corrugations in the sealing layer;
- в качестве элемента оправки используют неудаляемый тонкостенный лейнер с гофрированной изгибаемой частью - признак существенный, предусматривает наличие новой операции и новое ее исполнение, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение технологичности и качества труб за счет возможности трансформации оправки без искажения радиуса R ее поперечного сечения в зоне изгиба и повышения герметичности, признак совмещает функции элемента гибкой оправки и герметизирующего слоя.- as an element of the mandrel use an unremovable thin-walled liner with a corrugated bending part - an essential sign, provides for the presence of a new operation and its new execution, is aimed at solving the problem with achieving a technical result, to improve the manufacturability and quality of the pipes due to the possibility of transformation of the mandrel without radius distortion R of its cross section in the bending and tightness zone, the feature combines the functions of a flexible mandrel element and a sealing layer.
Отличительными признаками трубы, выполненной описанным выше способом, являются следующие признаки:Distinctive features of the pipe made in the manner described above are the following features:
- спиральные витки закреплены по краю зоны изгиба - признак существенный, предусматривает новую взаимосвязь элементов, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение надежности работы трубы за счет оптимального расположения армирующих волокон на криволинейных участках;- spiral coils are fixed along the edge of the bending zone - an essential sign, provides for a new interconnection of elements, is aimed at solving the problem with achieving a technical result, increasing the reliability of the pipe due to the optimal location of the reinforcing fibers in curved sections;
- закрепление спиральных витков осуществлено по линии, построенной с касанием окружности края в зоне изгиба, представляющей собой на развертке этой окружности синусообразную волну с максимальным отклонением, не превышающим 0,04 Н, где Н - длина образующей цилиндра зоны изгиба - признак существенный, предусматривает новую форму элементов и их новое расположение, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение надежности работы трубы за счет повышения равномерности натяжения нитей;- the spiral coils were fixed along a line constructed with a tangent to the circumference of the edge in the bending zone, which is a sine wave on the scan of this circle with a maximum deviation not exceeding 0.04 N, where N is the length of the cylinder forming the bending zone - a significant sign, provides for a new the shape of the elements and their new location is aimed at solving the problem with achieving a technical result, increasing the reliability of the pipe by increasing the uniformity of the tension of the threads;
- спиральные витки уложены с оптимальным углом намотки - признак существенный, предусматривает новую форму элементов, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение надежности работы трубы за счет оптимального расположения нити на криволинейных участках;- spiral coils are laid with the optimal winding angle - a significant feature, provides a new form of elements, is aimed at solving the problem with achieving a technical result, to increase the reliability of the pipe due to the optimal location of the thread in curved sections;
- герметизирующий слой выполнен из резиноподобного материала и сдеформирован на внутреннем радиусе отвода до относительного удлинения ε≥0 - признак существенный, предусматривает новое расположение элементов и их новую взаимосвязь, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение надежности работы за счет повышения качества внутренней поверхности трубы в зоне отвода;- the sealing layer is made of rubber-like material and deformed on the inner radius of the bend to elongation ε≥0 - the sign is significant, provides for a new arrangement of elements and their new relationship, aimed at solving the problem with achieving a technical result, to improve reliability by improving quality the inner surface of the pipe in the outlet zone;
- труба снабжена тонкостенным лейнером с гофрированной изгибаемой частью - признак существенный, предусматривает наличие новых элементов, и их новую форму, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение надежности работы за счет повышения герметичности и совмещения функций оправки и герметизирующего лейнера.- the pipe is equipped with a thin-walled liner with a corrugated bending part - an essential sign, provides for the presence of new elements, and their new shape, is aimed at solving the problem with achieving a technical result, increasing reliability by combining the tightness and combining the functions of the mandrel and the sealing liner.
Указанные отличительные признаки являются существенными, поскольку каждый в отдельности и все совместно направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата. Использование единой совокупности существенных отличительных признаков в известных решениях не обнаружено, что характеризует соответствие технического решения критерию «новизна».These distinctive features are significant, since each individually and all together are aimed at solving the problem with the achievement of a technical result. The use of a single set of essential distinguishing features in the known solutions was not found, which characterizes the conformity of the technical solution to the criterion of "novelty."
Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными обеспечивает решение поставленной задачи с достижением технического результата и характеризует предложенные технические решения существенными отличиями по сравнению с известным уровнем техники и аналогами. Данные технические решения являются результатом научно-исследовательской и экспериментальной работы по повышению технологичности изготовления и надежности работы композитных труб с криволинейными отводами без использования известных проектировочных решений, рекомендаций, материалов и обладают неочевидностью, что свидетельствует об их соответствии критерию «изобретательский уровень». Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид (в аксонометрии) способа намотки, на фиг.2 - общий вид (в аксонометрии) трубы с криволинейным отводом, на фиг.3 - общий вид трубы с криволинейным отводом, на фиг.4 - общий вид отвода с желобом, на фиг.5 - поперечное сечение отвода с желобом, на фиг.6 - общий вид (в аксонометрии) трубы с линией закрепления спиральных витков, на фиг.7 - развертка окружности края с синусообразной линией закрепления, на фиг.8 - общий вид способа пружинной вставкой, на фиг.9 - труба с тонкостенным лейнером.A single set of new essential features with common known provides a solution to the problem with the achievement of a technical result and characterizes the proposed technical solutions by significant differences compared with the prior art and analogues. These technical solutions are the result of research and experimental work to improve the manufacturability and reliability of composite pipes with curved bends without using known design solutions, recommendations, materials and have non-obviousness, which indicates their compliance with the criterion of "inventive step". The invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 is a general view (in perspective view) of a winding method, in Fig. 2 is a general view (in a perspective view) of a pipe with a curved tap, Fig. 3 is a general view of a pipe with a curved tap, in Fig. .4 - a general view of the outlet with the chute, in Fig. 5 is a cross-sectional view of the outlet with the chute, in Fig. 6 is a general view (in perspective view) of the pipe with the spiral loop fastening line, in Fig. 7 is a scan of the circumference of the edge with a sinus-shaped fastening line , Fig.8 is a General view of the method by a spring insert, Fig.9 is a pipe with a thin-walled lane rum.
Способ изготовления трубы 1 из композиционных материалов, при котором на составную оправку 2 укладывают герметизирующий слой 3, наматывают спиральные слои 4 силовой оболочки 5 и термообрабатывают.A method of manufacturing a
Часть оправки 6 выполняют с изгибаемой, без искажения радиуса R поперечного сечения, осью 7, спиральные витки 4 закрепляют по краю 8 зоны изгиба 9 оправки 2.Part of the
Изгибают оправку 2 со слоями композиционных материалов по радиусу ее средней оси r0, деформируя герметизирующий слой 3, фиксируют изгиб до термообработки с помощью, например, разъемного криволинейного желоба 10.Bend the
Закрепление спиральных витков 4 осуществляют по линии 11, построенной с касанием 12 окружности 13 края в зоне 6 изгиба, представляющей собой на развертке 14 этой окружности 13 синусообразную волну 15 с максимальным отклонением 16, не превышающим 0,04 Н, где Н - длина образующей цилиндра зоны изгиба, а спиральные витки 4 укладывают с углом намотки β3 - 17.The fastening of the
Изгибаемую часть 6 оправки 2 выполняют в виде пружины 18.The
Герметизирующий слой 3 выполняют из резиноподобного материала, деформируя его перед намоткой в осевом направлении до 6, причем при изгибе увеличивают деформацию на внешнем радиусе 19, а на внутреннем - 20 - снижают до ε≥0.The sealing
В качестве элемента оправки используют неудаляемый лейнер 21 с гофрированной 22 изгибаемой частью 6.An
Труба 1 с отводом из композиционных материалов содержит внутренний герметизирующий слой 3 и силовую оболочку 5.The
Спиральные витки 4 закреплены по краю 8 зоны изгиба 9.Spiral coils 4 are fixed along the
Закрепление спиральных витков 4 осуществлено по линии 11, построенной с касанием 12 окружности 13 края 8 в зоне изгиба 9, представляющей собой на развертке 14 этой окружности синусообразную волну 15 с максимальным отклонением 16, не превышающим 0,04 Н, где Н - длина образующей цилиндра зоны изгиба 9.The spiral coils 4 were fastened along the
Спиральные витки 4 уложены с оптимальным углом намотки β3.Spiral coils 4 are stacked with an optimal winding angle β 3 .
Герметизирующий слой 3 выполнен из резиноподобного материала и сдеформирован на внутреннем радиусе 20 отвода до относительного удлинения ε≥0. Труба 1 снабжена тонкостенным лейнером 21 с гофрированной 22 изгибаемой частью 6.The
Вариант исполнения способа заключается в том, что перед изгибанием трубы 1 спиральные витки 4 закрепляют, нанося по линии 11 тонкую полоску клея быстрого отверждения. Положение точки касания 12 по углу ν (см. фиг.6), положение и величину максимального отклонения 16 синусообразной волны и длину нити на отводе определяют расчетным путем в зависимости от параметров отвода t, β3, α. После отверждения трубы оправку 2 с изгибаемой частью 6, выполненной в виде пружины 18, выкручивают из трубы в одну или в обе стороны, при этом оправка должна быть разъемной.An embodiment of the method consists in the fact that before bending the
Вариант исполнения устройства заключается в том, что для криволинейной трубы с параметрами отвода t≥5, α=90° (см. фиг.3), угол намотки оболочки-заготовки находится в диапазоне 36°16′≥β3≥25°. Нижнее ограничение рассчитано по приведенному выше существенному признаку, а верхний предел соответствует известному равновесному углу намотки спиральных слоев на цилиндре, когда давление воспринимается за счет растягивания нитей (см. Лепетов В.А. Расчеты и конструирование резиновых технических изделий и форм. - Изд. Химия. Ленинградское отд., стр.133). Угол намотки на отводе (в зоне 9) является переменным, причем минимум угла намотки совпадает с углом намотки цилиндрической частив. Толщина цилиндрической части трубы является постоянной, а толщина отвода - переменной. Отношение максимальной толщины спиральных слоев на внутреннем экваторе отвода к толщине спиральных слоев на цилиндрической части составляет 1,25-1,0, а минимальной толщины на внешнем экваторе - 0,8-1,0.An embodiment of the device consists in the fact that for a curved pipe with outlet parameters t≥5, α = 90 ° (see Fig. 3), the winding angle of the shell blank is in the range 36 ° 16′≥β 3 ≥25 °. The lower limit is calculated according to the above essential criterion, and the upper limit corresponds to the known equilibrium angle of winding of the spiral layers on the cylinder, when the pressure is perceived by stretching the threads (see V. Lepetov. Calculations and design of rubber technical products and forms. - Edition. Chemistry Leningrad Dep., P. 133). The angle of the winding at the tap (in zone 9) is variable, and the minimum angle of winding coincides with the angle of winding of the cylindrical part. The thickness of the cylindrical part of the pipe is constant, and the thickness of the branch is variable. The ratio of the maximum thickness of the spiral layers at the internal equator of the branch to the thickness of the spiral layers at the cylindrical part is 1.25-1.0, and the minimum thickness at the external equator is 0.8-1.0.
Работает труба следующим образом. Внутреннее давление воспринимается в отводе (в зоне 9) за счет растягивания нитей спиральных витков 4. Уменьшение угла намотки отвода ниже 25° приводит к значительному снижению осевой прочности отвода в зоне внешнего экватора по сравнению с цилиндрической частью.The pipe works as follows. The internal pressure is perceived in the bend (in zone 9) due to the stretching of the filaments of the spiral coils 4. A decrease in the bend angle of the bend below 25 ° leads to a significant decrease in the axial strength of the bend in the zone of the external equator compared to the cylindrical part.
Таким образом, использование изобретений позволит создать высокотехнологичную конструкцию криволинейных труб из композиционных материалов с повышенной надежностью их работы, что и подтверждает использование по назначению. Осуществимость изобретений подтверждена положительными результатами испытаний образцов и фрагментов конструкций, разработка и изготовление которых полностью основаны на представленном описании. В связи с этим новое техническое решение соответствует и критерию «промышленная применимость», т.е. уровню изобретения.Thus, the use of inventions will allow you to create a high-tech design of curved pipes from composite materials with increased reliability of their work, which confirms the intended use. The feasibility of the invention is confirmed by the positive test results of samples and fragments of structures, the development and manufacture of which are completely based on the description provided. In this regard, the new technical solution also meets the criterion of "industrial applicability", i.e. level of invention.
Claims (7)
где β3 - постоянный угол намотки спиральных витков на цилиндрической трубе-заготовке;
кmp - коэффициент трения для пропитанной связующим нити витка, для мокрого способа намотки коэффициент трения находится в диапазоне 0,1-0,2;
t - параметр изгиба трубы-отвода,
где r0 - средний радиус изгиба оси трубы;
R - радиус поперечного сечения изгибаемой части оправки.1. A method of manufacturing a pipe from composite materials, in which a sealing layer is laid on a composite mandrel, winding the spiral layers of the power shell and heat treatment, characterized in that the part of the mandrel is made with an axis bent without distortion of the radius R of the cross section, the spiral turns are fixed along the edge of the bending zone mandrel bend portion of the mandrel with the layers of composite material on its mean radius r 0 axis, deforming the sealing layer is fixed to the bending heat treatment, the fixation helix s windings carried by the line plotted with the circle touching the edge in the bending zone, which is a scan of the circle to a sine wave with a maximum deviation not exceeding 0.04 H, where H - the cylinder length of the bending zone, and the helical windings are laid with a winding angle
where β 3 - a constant angle of winding of spiral turns on a cylindrical pipe-workpiece;
to mp is the coefficient of friction for the thread impregnated with a binder, the friction coefficient is in the range 0.1-0.2 for the wet winding method;
t is the bending parameter of the pipe-branch,
where r 0 is the average bending radius of the axis of the pipe;
R is the radius of the cross section of the bending part of the mandrel.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008130848/12A RU2396169C2 (en) | 2008-07-28 | 2008-07-28 | Method of pipe manufacturing from composite materials and pipe with bend of composite materials (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008130848/12A RU2396169C2 (en) | 2008-07-28 | 2008-07-28 | Method of pipe manufacturing from composite materials and pipe with bend of composite materials (versions) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008130848A RU2008130848A (en) | 2010-02-10 |
| RU2396169C2 true RU2396169C2 (en) | 2010-08-10 |
Family
ID=42123232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008130848/12A RU2396169C2 (en) | 2008-07-28 | 2008-07-28 | Method of pipe manufacturing from composite materials and pipe with bend of composite materials (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2396169C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2731393C1 (en) * | 2019-12-09 | 2020-09-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Method of making a pipe with bending composite materials |
| RU2804423C2 (en) * | 2021-12-14 | 2023-09-29 | Валерий Николаевич Николаев | Corrugated composite pipe and mandrel for its manufacturing |
-
2008
- 2008-07-28 RU RU2008130848/12A patent/RU2396169C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2731393C1 (en) * | 2019-12-09 | 2020-09-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Method of making a pipe with bending composite materials |
| RU2804423C2 (en) * | 2021-12-14 | 2023-09-29 | Валерий Николаевич Николаев | Corrugated composite pipe and mandrel for its manufacturing |
| RU2808014C2 (en) * | 2022-04-22 | 2023-11-21 | Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения" (АО "ЦНИИСМ") | Method for manufacturing curved pipe from composite materials, mandrel and slipway for implementing this method and curved pipe from composite materials |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008130848A (en) | 2010-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU667610B2 (en) | Pipe construction | |
| EP3350498B1 (en) | High pressure pipe and method for producing such pipe | |
| US5837083A (en) | Method of forming a rigid tubular body | |
| NO339885B1 (en) | FLEXIBLE PIPE FOR TRANSPORT OF HYDROCARBONES, INCLUDING A PIPE-SHIPPED PIPE HULL MADE OF LOCKED METAL TAPE | |
| EP2983900B1 (en) | A flexible pipe body and method of manufacture | |
| BR112019004048B1 (en) | ARMOR ELEMENT OF A FLEXIBLE LINE AND FLEXIBLE LINE | |
| NO328920B1 (en) | Flexible rudder with internal gas tight bolted metal rudder | |
| WO1992016355A2 (en) | Flexible tubular structure | |
| EA010127B1 (en) | Improvements in tubular bodies and methods of forming same | |
| DK2079573T3 (en) | Reinforced pipe made of polyethylene composite material and method of manufacture thereof | |
| KR102217006B1 (en) | Hose with optimised steel wire reinforcement layers | |
| US4258755A (en) | Helical wire reinforced hose | |
| AU747333B2 (en) | Subsea flexible pipe | |
| RU2396169C2 (en) | Method of pipe manufacturing from composite materials and pipe with bend of composite materials (versions) | |
| GB2280889A (en) | Hollow elongated or tubular bodies and their manufacture | |
| JP4964706B2 (en) | Pipe fitting | |
| WO2008125682A1 (en) | Tubular body comprising two or more layers of helically bended strips | |
| EP2796274B1 (en) | Flat wire | |
| JP5512439B2 (en) | Flat wire and manufacturing method thereof | |
| CN219453155U (en) | Carbon fiber reinforced flexible oil delivery pipe and connecting structure thereof | |
| RU2808014C2 (en) | Method for manufacturing curved pipe from composite materials, mandrel and slipway for implementing this method and curved pipe from composite materials | |
| CN114641640A (en) | Wire fixation | |
| RU6214U1 (en) | UNCOMPENSATOR PIPELINE | |
| SU1362408A3 (en) | Method of reinforcing hollow body of rotation,type of pipeline or tank operating under pressure |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120729 |