WO2019112472A1 - Труба - Google Patents

Труба Download PDF

Info

Publication number
WO2019112472A1
WO2019112472A1 PCT/RU2018/000090 RU2018000090W WO2019112472A1 WO 2019112472 A1 WO2019112472 A1 WO 2019112472A1 RU 2018000090 W RU2018000090 W RU 2018000090W WO 2019112472 A1 WO2019112472 A1 WO 2019112472A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pipe
threads
reinforcing
wall
under item
Prior art date
Application number
PCT/RU2018/000090
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Сергей Васильевич САМОЙЛОВ
Сергей Валерьевич ШАЛЯПИН
Анатолий Николаевич ФИЛИППОВ
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Группа Полимертепло"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Группа Полимертепло" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Группа Полимертепло"
Publication of WO2019112472A1 publication Critical patent/WO2019112472A1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B1/00—Layered products having a general shape other than plane
    • B32B1/08—Tubular products
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/02—Layered products comprising a layer of synthetic resin in the form of fibres or filaments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/06—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/06—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B27/08—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/12—Layered products comprising a layer of synthetic resin next to a fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/32—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyolefins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/34—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyamides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/36—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyesters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/40—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyurethanes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B33/00—Layered products characterised by particular properties or particular surface features, e.g. particular surface coatings; Layered products designed for particular purposes not covered by another single class
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L11/00—Hoses, i.e. flexible pipes
    • F16L11/04—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics
    • F16L11/11—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with corrugated wall
    • F16L11/112—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with corrugated wall having reinforcements embedded in the wall

Definitions

  • the technical solution relates to the design of a pipe for transporting liquid and gaseous media to which the pipe material is stable under operating conditions, including pipes for water supply and heat supply.
  • the pipe made of polyethylene and the reinforcing layer are two layers, which can either be adhesively interconnected or not. If the threads are not fixed on the pipe, as described in publication Ns WO 2004/068016 of August 12, 2004 of the international application PCT / CA2004 / 000105, then they have the opportunity to move freely along its axis, shifting relative to the initial position, forming the so-called “free system reinforcement ”, which leads to non-uniform reinforcement of the pipe along its length. Fixing the reinforcement on the polyethylene pipe allows you to avoid areas free from reinforcement that may appear during storage and operation of the pipe. To do this, use adhesive layers that are applied under or above the reinforcement.
  • the reinforcing threads are firmly fixed in the pipe wall and do not have any displacement relative to the pipe layers, that is, a fully coupled system is formed, the disadvantage of which is the possible destruction of the pipe layers by reinforcement due to the greater strength of the latter.
  • reliability in this case means the ability of the pipe to keep in time, within the established limits, the values of all parameters, allowing to perform the required functions in the specified modes and conditions of use, maintenance.
  • the objective of the invention is to eliminate this drawback.
  • the mesh structure of aramid yarns can be formed by continuous filaments wound in two layers at an angle to each other and to the longitudinal axis of the pipe, laid in mutually opposite directions.
  • the mesh structure of aramid filaments is formed by continuous filaments, wound in two layers at an angle to each other and to the longitudinal axis of the tube in mutually opposite directions and intertwined with each other.
  • the reinforcement system may be further provided with filaments located along the longitudinal axis of the pipe. Threads located at an angle to the axis of the pipe and to each other can be intertwined with each other or with threads located along the longitudinal axis of the pipe.
  • pipe reinforcing threads can be covered with a sheath of PERT.
  • a PERT sheath surrounding the reinforcing thread forms channels for moving the continuous reinforcing threads along its axis.
  • the outer surface of the pipe wall can be made corrugated. It is possible to perform the corrugation spiral and ring.
  • the pipe may be provided with a layer of thermal insulation, usually made of foamed polymer.
  • foamed polymer usually made of foamed polymer.
  • foamed polymer usually made of foamed polymer.
  • the pipe may be provided with a gas barrier layer, which may be made of a film, including multi-layer with an adhesive layer, or of a foamed polymer. Other embodiments of the gas barrier layer are possible.
  • foamed polymer For a gas barrier, several layers of foamed polymer can be used. In some embodiments of the pipe, the foamed polymer is elastic.
  • the pipe may be provided with an outer casing.
  • this shell may be corrugated.
  • At least part of the reinforcing yarns of aramid fiber i.e., aramid yarns, are elementary yarns and / or multifilament yarns and / or combined aramid yarns.
  • Complex yarns can form tapes.
  • the mesh size of the mesh structure should not be less than 1x1 mm, with the exception of the use of threads in a PERT sheath.
  • the mesh structure can be formed by filaments laid without gaps between them, continuous.
  • a PERT sheath surrounding the reinforcing thread forms channels for moving the continuous reinforcing threads along its axis.
  • PERT is a material suitable for making pipes for hot water and heating.
  • the properties of this material including long-term strength, allow it to be used in heating and hot water supply systems along with cross-linked polyethylene.
  • this polymer does not require crosslinking for use under these conditions, which determines the stability of its properties.
  • PERT is superior to materials traditionally used for pipes of the indicated purpose, in particular, polypropylene and high density polyethylene. In general, the properties of PERT can improve the reliability of pipes made from this material.
  • PERT is able to be joined by welding allows you to connect pipes made of this material not only with the help of mechanical fittings, but also by welding.
  • the weldability of the material shows advantages in the process of manufacturing the pipe, ensuring the formation of a monolithic wall and, therefore, the reliability of the pipe.
  • aramid yarns consisting of aramid fibers are used, which can be twisted or not twisted.
  • Union fibers in the thread makes the reinforcement system more durable.
  • the threads are less susceptible to failure during the manufacturing process of the pipe than fibers. These circumstances also increase the reliability of the pipe.
  • aramid reinforcing threads provides their semi-free fixation in the PERT wall, since the combination of these materials provides the ability to displace aramid threads in the PERT wall along its axis under pressure and / or temperature of the transported medium, as well as bending loads.
  • the offset is possible only along the axis of the thread.
  • the displacement of the thread left-right (away from the axis of the thread) is impossible because of the fact that reinforcing threads are located inside the pipe wall, and the material of the pipe wall penetrates into the grid cells of the reinforcing system.
  • the possibility of shifting the threads along their own axes makes it possible to compensate for the loads arising under the action of internal pressure, thermal expansion or when the pipe is bent, thereby protecting the material of the pipe wall from destruction, increasing the reliability of the pipe.
  • Reinforcing system is made in the form of a mesh structure and is a continuous continuous filament, which can be located at an angle to each other and to the longitudinal axis of the pipe.
  • the use of a continuous filament mesh structure is important because it forms cells that are filled with PERT during the manufacturing process of the pipe, resulting in a monolithic pipe wall and thereby increasing the reliability of the pipe.
  • the minimum cell size should not be less than 1x1 mm, since otherwise no sufficient amount of PERT will be allowed to penetrate through the cells to form a monolithic pipe structure.
  • the arrangement of the reinforcing threads inside the pipe wall protects them from external influence, for example, mechanical action, moisture, increasing the reliability of the pipe.
  • the pipe wall material namely PERT
  • the reinforcement system assumes the main load from the action of the pressure of the coolant.
  • the strength of the reinforcing system is determined by the strength, number and angle of laying the threads.
  • a semi-free filament fixation system ensures the preservation of the structure of the reinforcing system and the integrity of the PERT layer.
  • continuous reinforcing threads are placed at an angle to the axis of the pipe and to each other by winding in opposite directions. For example, reinforcing threads of one layer are wound at an angle in one direction, threads of the second layer - at the same angle, but in the opposite direction.
  • Such an arrangement of aramid threads with a correct choice of the laying angle and the step of laying the threads allows the reinforcing system to evenly perceive the loads created by the transported medium, which increases the reliability of the pipeline.
  • triaxial reinforcement in which three directions of laying yarns are used: two opposite directions of laying yarns at an angle to the spine of the pipe and one along the axis, providing compensation for all types of stresses and increasing the reliability of the pipe.
  • Threads wound in opposite directions at an angle to the axis of the pipe and to each other, can be intertwined.
  • the interweaving of the threads contributes to maintaining their position in the process of making the pipe.
  • Reinforcing threads are located in relation to each other and to the axis of the pipe in a certain order, according to a certain system, that is, they form a reinforcing system.
  • elementary i.e., single threads or multifilament yarns consisting of two or more elementary threads can be used.
  • at least a portion of the reinforcing yarns are elementary yarns or complex yarns.
  • At least part of the threads of the reinforcing system can be combined aramid, i.e. consisting of fibers of various aramid materials. Combined can be both complex and elementary. threads.
  • aramid fiber combination yarns can be made from a combination of para-aramide fiber and meta-aramid fiber and / or aramid copolymer. All these types of fibers can be combined in various ways to provide the required strength and thickness of the thread in certain embodiments of the pipe. For example, para-aramid fiber with meta-aramid or copolymer of para-aramid with meta-aramid fiber.
  • fibers can be used, produced, for example, under the trademarks Kevlar, Twarong, Herakron. “Nomex” is used as a meta-aramid fiber, and “Tehnora” is used as a para-aramide copolymer.
  • Twisted yarns are more durable and reliable.
  • Complex yarns can be made in the form of unidirectional yarns laid in one plane, or in the form of interlaced yarns (the so-called "woven tapes").
  • composite yarns are used to provide the required strength.
  • the use of unidirectional complex yarns or tapes even in the case of particularly strong reinforcement, makes it possible to make the reinforcing layer thinner than when using filaments to achieve the same strength result. This is important because when using thicker threads, the load in the pipe wall is unevenly distributed, which can lead to the appearance of weakened pipe sections, for example, in a cell between the crossed threads. Complex yarns allow you to avoid this, and thereby increase the reliability of the pipe.
  • threads laid at an angle to the axis of the pipe are made of complex threads, and longitudinal threads are made of elementary threads.
  • some of the threads laid at an angle to the axis of the pipe may be combined, and some - made of a homogeneous fiber.
  • the threads of each of these types can be only part of all the threads used for reinforcing the pipe.
  • reinforcing threads or tapes that are enclosed in a PERT sheath can be used.
  • the use of a PERT sheath surrounding the reinforcing filaments provides a monolithic construction of the pipe when the reinforcing filaments are packed tightly, for example, if the mesh size of the mesh structure is less than 1x1 mm.
  • the material of the pipe wall will be connected to the PERT covering the reinforcing threads and form a monolithic construction of the pipe wall with the minimum mesh size of the mesh structure, and even in the case when the reinforcing threads are laid out completely without the formation of cells.
  • the sheath of the threads from PERT will be glued to the pipe wall.
  • this will not deprive aramid reinforcing threads of mobility inside the PERT sheath, since the shell forms channels for the movement of aramid threads along its axis, the walls of which will serve as additional protection for the threads.
  • aramid yarns enclosed in a PERT sheath makes it possible to use a mesh structure for the reinforcement system with a minimum cell size formed by cross threads.
  • aramid yarns encased in a PERT sheath can be laid close to each other, and a monolithic pipe structure will be ensured, since the sheaths of yarns made of PERT can connect to both the inner and outer layers of the pipe, and between themselves.
  • the threads will be limited to moving left and right from its axis, but will retain the ability to move along its axis under the action of temperature, pressure and / or bending loads.
  • the corrugation gives the pipe a greater ring stiffness, resistance to external mechanical stress, thereby increasing the reliability of the pipe, which is especially important when underground pipe laying.
  • the corrugation allows to reduce the bend radius of the pipe. This provides the convenience and ease of installation of the pipeline, and also allows you to compensate for the movement of the soil during the underground installation, which makes the pipe more reliable.
  • the corrugation reduces the consumption of material for the manufacture of the pipe wall compared to a smooth pipe having a tighter ring stiffness.
  • the corrugation of the outer surface of the wall is spiral or annular.
  • the pipe can be provided with a layer of thermal insulation.
  • Thermal insulation can be made of foamed polymer.
  • Foamed polymers are gas-filled plastics and, due to this, they have high insulating properties and perform cushioning functions.
  • foamed polymers have better thermal insulation properties than traditional insulating materials.
  • foams have satisfactory mechanical properties. Consequently, the use of this material provides more efficient thermal insulation and increases the reliability of the pipe.
  • Polyurethane foam has high thermal insulation properties due to low thermal conductivity, which is important for maintaining the temperature of the transported medium along its entire path from the heat source to the consumer.
  • polyurethane foam has high strength and durability. Even with temperature drops up to 150 ° C, polyurethane foam insulator does not form cracks and retains heat.
  • Polyurethane foam due to properties such as impact strength, elasticity, reduces the concentration of stresses applied to the outer shell and, therefore, reduces the external impact on the reinforcing system, which increases the strength of the pipe.
  • Polyurethane foam can be operated at any low temperatures, while the upper operating temperature reaches 110 ° C. Such properties allow the use of polyurethane foam in heat pipes to maximize the temperature of the coolant in conditions of large temperature fluctuations. All of these properties can improve the reliability of the pipeline.
  • the foamed polyisocyanurate has greater stiffness than polyurethane foam (PUF), which allows to increase the resistance of the pipe to external mechanical influences, for example, to compression. Also an important property of polyisocyanurate foam insulation is higher than that of PU foam, the working temperature up to 200 ° C, which allows its use in more severe conditions.
  • PPF polyurethane foam
  • High-density polyethylene foam has high thermal insulation properties, successfully combined with high flexibility, which makes it possible to produce more flexible insulated pipelines using it. Also, continuous sheets of PES with specified properties can be manufactured separately on standard extrusion equipment, which greatly simplifies and reduces the cost of the process of producing an insulated pipeline in comparison with pipelines with PU foam insulation. Use of PES provides reliability of the pipeline in the conditions demanding its big flexibility.
  • the presence of corrugations on the outer surface of the pipe wall allows to increase the contact surface of the pipe and the insulation and better fix it, thereby increasing the reliability of the pipe.
  • the pipe can be equipped with a gas barrier layer that prevents the diffusion of gases.
  • the purpose of the gas barrier layer is to prevent the diffusion of gases from the pipe, including oxygen, into the pipe wall and protect it from the negative effects of oxygen and other gases and increasing the reliability of the pipe.
  • the gas barrier layer Depending on the location of the gas barrier layer in relation to other layers of the pipe, its functions can be expanded. If this layer covers a layer of thermal insulation, it will prevent the replacement of gas filling the cells of foamed thermal insulation with air gases and thereby reducing the insulating properties of the pipe, which leads to an increase in the reliability of the pipe. You can perform a gas barrier layer of the film with the appropriate properties.
  • the film may be multi-layered and contain layers that ensure its adhesion to the surrounding layers of the pipe so that it does not move relative to other layers. Adhesion of the barrier layer to its surrounding layers is important for maintaining the monolithic construction of the pipe and for the uniform transfer of loads during storage, installation and operation of the pipe.
  • the gas barrier can be made of foamed polymeric material.
  • the implementation of the barrier layer of foamed polymeric material preventing the diffusion of gases from the pipe and inside the pipe, eliminates the use of films with barrier properties.
  • the use of a foamed barrier layer is especially effective for flexible pipes.
  • the presence of bubbles (pores) in the barrier layer makes it possible to increase the flexibility of the pipe, since only a few layers of pores that are adjacent to the protective outer layer are broken during bending, but the barrier layer as a whole does not break and has a higher resistance to cracking and elasticity compared to the non-foamed film. This means that the remaining part of the bubbles (pores) will be preserved and will provide both barrier and insulating properties of the barrier layer.
  • the gas barrier layer of foamed polymeric material is capable of lengthening without the formation of through gaps more than a non-foamed film of the same material. All the marked properties of the foamed barrier layer have a positive effect on the reliability of the pipe.
  • a gas barrier layer of foamed polymeric material will increase the overall effective thickness of the gas barrier, and thereby improve the protection of the pipe against the penetration of air gases and the diffusion of foaming agents through the pipe wall. Due to the fact that the barrier layer is foamed, it has thermal insulation properties, thereby reducing heat loss when using the proposed pipe. All this also increases the reliability of the pipe.
  • a gas barrier of foamed polymeric material may contain several layers made of different materials in order to ensure its optimal properties depending on what you need to form with effective barrier properties.
  • a combination of EVOH and polyamide may be used.
  • EVOH has the best barrier properties in relation to oxygen, polyamide - to water vapor.
  • the pipe is provided with an outer jacket covering other layers of the pipe to protect them from moisture and mechanical damage to increase the reliability of the pipe.
  • This corrugated shell reduces the minimum bending radius of the pipe and increases the ring stiffness. The effect of these parameters on reliability is shown above.
  • the pipe is flexible.
  • the flexible pipe is able to compensate for the external shear loads acting on the pipe, increasing its reliability.
  • the threads can be at different depths in the pipe wall, which increases the long-term strength of the pipe wall material.
  • FIG. 1 shows a schematic of a pipe, where 1 shows a pipe wall, 2 is a reinforcing system of continuous aramid reinforcing filaments 3, which are laid in different directions at an angle to the axis of the pipe and to each other and form a mesh structure, 4 is a cell of the mesh structure.
  • FIG. 2 schematically shows a pipe in which the aramid reinforcing threads 3 are in the PERT sheath.
  • Position 5 shows the sheath of PERT, surrounding the reinforcing filament 3.
  • the pipe can be made as follows.
  • the base of the pipe wall is first made in the form of a pipe - the inner layer of PERT.
  • the reinforcing system which is a mesh structure.
  • the mesh structure is made by winding the threads on the base pipe, if necessary with interlacing threads and the introduction of longitudinal threads. Longitudinal threads can be inserted under the reinforcement system, located above the reinforcement system, or embedded in the reinforcement system of wound or interwoven threads.
  • additional layer of molten PERT which penetrates through the cells of the mesh structure
  • reinforcing threads surrounded by a PERT sheath are used in the manufacture of the pipe, they are laid on the formed internal PERT heated layer as described above. Further, as shown above, the threads are covered with a layer of melt PERT.
  • the pipe wall is a polymer matrix of PERT with reinforcement of high-strength continuous filaments.
  • Example 1 A pipe for transporting a liquid, having a wall of PERT and a reinforcing system of Kevlar aramid filaments located inside the pipe wall, laid at an angle of 54.4 ° in two mutually opposite directions in the pipe wall.
  • Example 2 A pipe for water supply and heating, having a PERT wall and a reinforcing system located inside the pipe wall of combined unidirectional filaments from Heracron fiber, laid at an angle of 54.4 ° in two mutually opposite directions in the pipe wall.
  • the pipe is equipped with a gas barrier layer of expanded polyvinylidene chloride (PVDC) and an outer protective sheath of polyethylene. Since the PVDC layer is foamed, it has, along with the properties of the gas barrier, thermal insulation properties. To protect the foam layer from moisture, the pipe is covered with an outer protective layer of polyethylene.
  • PVDC expanded polyvinylidene chloride
  • Example 3 A pipe for water supply and heating, having a wall of PERT, inside which is a reinforcing system of three groups of threads, the threads of the first two groups are laid at an angle to the pipe axis, and the threads of the third group are along the pipe axis and are interwoven with the threads of the first groups.
  • the pipe is covered with a layer of thermal insulation of polyurethane foam and a barrier film of polyethylene terephthalate, on top of which is an outer protective sheath of polyethylene.
  • Example 4 A pipe for water supply and heating, having a wall of PERT, inside which is a reinforcing system of three groups of threads, the threads of the first two groups are laid at an angle to the pipe axis, and the threads of the third group are along the pipe axis and are interwoven with the threads of the first groups.
  • the pipe is covered with a layer of thermal insulation of polyurethane foam and a barrier film of polyethylene terephthalate, on top of which is
  • a pipe for water supply and heating having a wall of PERT, inside which is a reinforcing system, made in accordance with Example 1, having a corrugated outer wall, is covered with a layer of thermal insulation made of foamed polyurethane and an outer corrugated protective sheath of polyethylene.
  • Example 5 A pipe having a PERT wall inside which is a reinforcing system made of aramid yarns coated with PERT sheath, laid close to each other in such a way that the shells of PERT shells welded during the manufacturing process form the outer surface of the pipe wall.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
  • Thermal Insulation (AREA)

Abstract

Техническое решение относится к конструкции трубы для транспортировки жидких и газообразных сред, к которым материал трубы устойчив в условиях эксплуатации, в том числе к трубам для водоснабжения и теплоснабжения. Технический результат заключается в повышении надежности трубы и достигается за счет того, что в трубе, имеющей стенку из полимерного материала, и армирующую систему из непрерывных нитей, стенка выполнена из полиэтилена повышенной термостойкости (PERT), а армирующая система выполнена в виде сетчатой структуры из непрерывных арамидных нитей и расположена внутри стенки трубы. Труба также может содержать другие слои, такие как, теплоизоляционный, барьерный, наружный защитный, где наружная поверхность стенки трубы или наружный защитный слой могут быть выполнены гофрированными.

Description

ТРУБА
Область техники
Техническое решение относится к конструкции трубы для транспортировки жидких и газообразных сред, к которым материал трубы устойчив в условиях эксплуатации, в том числе к трубам для водоснабжения и теплоснабжения.
Уровень техники
Условия эксплуатации предусматривают транспортировку по трубе среды под давлением в широком температурном диапазоне, что требует достаточно высокой прочности трубы. Использование в этих целях труб из полимерных материалов, в том числе трубы из различных полиэтиленов: сшитого полиэтилена РЕХ, полиэтилена повышенной термостойкости PERT давно и широко известно. К недостаткам труб можно отнести большую, по сравнению с используемыми для тех же целей металлическими трубами, толщину стенки трубы, что снижает их пропускную способность, приводит к повышенному расходу материала для изготовления трубы, увеличивает ее вес.
Недостатки, как правило, устраняются нанесением на трубу из полиэтилена армирующего слоя из высокопрочных нитей, который принимает на себя основную нагрузку, создаваемую транспортируемой средой.
В этом случае труба из полиэтилена и армирующий слой представляют собой два слоя, которые, могут быть либо адгезионно связаны между собой, либо - нет. Если нити не закреплены на трубе, как описано в публикации Ns WO 2004/068016 от 12.08.2004 года международной заявки РСТ/СА2004/000105, то они имеют возможность свободно перемещаться вдоль ее оси, смещаясь относительно первоначального положения, образуя так называемую «свободную систему армирования», что приводит к неоднородному армированию трубы по ее длине. Закрепление армирования на полиэтиленовой трубе позволяет избежать участков, свободных от армирования, которые могут появиться в процессе хранения и эксплуатации трубы. Для этого используют адгезивные слои, которые наносятся под или над армированием. Например, как описано в патенте РФ на полезную модель N°90523, опубликованном 10.01.2010. Однако, разные коэффициенты температурного расширения полиэтиленовой трубы, адгезива и армирующих нитей, в качестве которых часто используют арамидные нити, углеволокно, стекловолокно, приводят к нарушению структуры армирующего слоя, поэтому не удается полностью избежать вероятности появления участков, свободных от армирования.
Устранить указанный недостаток возможно в конструкции трубы, не требующей использования адгезионного слоя для закрепления нитей, но, в тоже время, позволяющей сохранить структуру армирования. Такая конструкция описана в патенте РФ N° 2205318, опубликованном 27.05.2003 и являющимся ближайшим аналогом. В трубе по патенту между внутренним и наружным слоем из термопластичного материала расположено армирование, выполненное из намотанных по Спирали в двух взаимно противоположных направлениях непрерывных минеральных или полимерных нитей, углубленных в наружную поверхность внутреннего слоя и внутреннюю поверхность наружного слоя. При изготовлении трубы на пластифицированную путем разогрева наружную поверхность внутреннего термопластичного слоя намоткой с натяжением по спиральным линиям в двух взаимно противоположных направлениях наносят армирующий наполнитель в виде непрерывных нитей из полимерного или минерального материала (при этом армирующие нити углубляются в наружную поверхность внутреннего слоя и образуют с ним надежное соединение), после чего наносят наружный термопластичный слой (при этом частично выступающие над наружной поверхностью внутреннего слоя армирующие нити углубляются во внутреннюю поверхность наружного слоя , образуя прочное соединение, а между внутренним и наружным слоями образуется адгезионное соединение с высокими прочностными характеристиками).
В этой конструкции армирующие нити прочно закреплены в стенке трубы и не имеют возможности какого-либо смещения относительно слоев трубы, то есть образуется полностью связанная система, недостатком которой является возможное разрушение слоев трубы армированием за счет большей прочности последнего.
Указанный недостаток обуславливает недостаточную надежность трубы.
Под термином «надежность» в данном случае понимается способность трубы сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, позволяющих выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания.
Задачей изобретения является устранение указанного недостатка.
Технический результат заключается в повышении надежности трубы. Технический результат достигается за счет того, что в трубе, имеющей стенку из полимерного материала, и армирующую систему из непрерывных нитей, стенка выполнена из полиэтилена повышенной термостойкости (PERT), а армирующая система выполнена в виде сетчатой структуры из арамидных нитей и расположена внутри стенки трубы.
В одном из вариантов выполнения трубы сетчатая структура из арамидных нитей может быть образована непрерывными нитями, навитыми в два слоя под углом друг к другу и к продольной оси трубы, уложенными во взаимно противоположных направлениях.
В другом варианте выполнения трубы сетчатая структура из арамидных нитей образована непрерывными нитями, навитыми в два слоя под углом друг к другу и к продольной оси трубы во взаимно противоположных направлениях и переплетённых друг с другом.
При этом в обоих указанных вариантах армирующая система может быть дополнительно снабжена нитями, расположенными вдоль продольной оси трубы. Нити, расположенные под углом к оси трубы и друг к другу, могут быть переплетены как друг с другом так и с нитями, расположенными вдоль продольной оси трубы.
В одном из вариантов выполнения трубы армирующие нити могут быть покрыты оболочкой из PERT. Оболочка из PERT, окружающая армирующую нить, формирует каналы для перемещения непрерывных армирующих нитей вдоль своей оси.
Наружная поверхность стенки трубы может быть выполнена гофрированной. Возможно выполнение гофрирования спиральным и кольцевым.
В отдельных вариантах выполнения труба может быть снабжена слоем тепловой изоляции, как правило, выполненным из вспененного полимера. Например, из вспененного полиэтилена высокой плотности и/или вспененного полиуретана и/или вспененного полиизоцианурата.
Для того, чтобы препятствовать диффузии газов труба может быть снабжена газобарьерным слоем, который может быть выполнен из пленки, в том числе многослойной с адгезивным слоем, или из вспененного полимера. Возможны и другие варианты выполнения газобарьерного слоя.
Для газового барьера может быть использовано несколько слоев вспененного полимера. В некоторых вариантах выполнения трубы вспененный полимер является эластичным.
Труба может быть снабжена наружной оболочкой. В отдельных вариантах выполнения трубы эта оболочка может быть гофрированной.
Возможно выполнение стенки трубы из PERT второго типа.
В отдельных вариантах выполнения трубы, по меньшей мере, часть армирующих нитей из арамидного волокна, то есть арамидных нитей, являются элементарными нитями и/или комплексными нитями и/или комбинированными арамидными нитями. Комплексные нити могут образовывать ленты.
Размер ячейки сетчатой структуры не должен быть не менее 1x1 мм, за исключением случая использования нитей в оболочке из PERT. В этом случае сетчатая структура может быть образована нитями, уложенными без промежутков между ними, всплошную.
Оболочка из PERT, окружающая армирующую нить, формирует каналы для перемещения непрерывных армирующих нитей вдоль своей оси.
Сущность технического решения
PERT - это материал, пригодный для изготовления труб для горячего водоснабжения и отопления. Свойства этого материала, в том числе, длительная прочность, позволяют использовать его в системах отопления и горячего водоснабжения наряду со сшитым полиэтиленом. Однако, этот полимер не требует сшивания для применения в указанных условиях, что определяет стабильность его свойств. По стойкости к термодеструкции PERT превосходит материалы, традиционно используемые для труб указанного назначения, в частности, полипропилен и полиэтилен высокой плотности. В целом, свойства PERT позволяют повысить надежность труб, изготовленных из этого материала.
То, что PERT способен соединяться методом сварки, позволяет соединять трубы из этого материала не только с помощью механических фитингов, но и путем сварки. Свариваемость материала проявляет преимущества и в процессе изготовления трубы, обеспечивая формирование монолитной стенки и, следовательно, надежность трубы. Для армирующей системы использованы арамидные нити, состоящие из арамидных волокон, которые могут быть кручеными или не быть кручеными. Объединение волокон в нити делает армирующую систему более прочной. Кроме того, нити менее подвержены разрушению в процессе изготовления трубы, чем волокна. Эти обстоятельства также повышают надежность трубы. Использование арамидных армирующих нитей обеспечивает их полусвободную фиксацию в стенке из PERT, так как сочетание этих материалов обеспечивает возможность смещения арамидных нитей, находящихся в стенке из PERT, вдоль своей оси под действием давления и/или температуры транспортируемой среды, а также изгибающих нагрузок. Однако смещение возможно только вдоль оси нити. Смещение нити влево-вправо (в сторону от оси нити) невозможно из-за того армирующие нити расположены внутри стенки трубы, и материал стенки трубы проникает в ячейки сетки армирующей системы. Возможность смещения нитей вдоль их собственных осей позволяет компенсировать нагрузки, возникающие под действием внутреннего давления, теплового расширения или при изгибе трубы, тем самым предохраняя материал стенки трубы от разрушения, повышая надежность трубы.
Армирующая система выполнена в виде сетчатой структуры и представляет собой перекрещивающиеся непрерывные нити, которые могут быть расположены под углом друг к другу и к продольной оси трубы. Использование сетчатой структуры из непрерывных нитей важно, поскольку она формирует ячейки, заполняемые PERT в процессе изготовления трубы, в результате чего образуется монолитная стенка трубы и тем самым, повышая надежность трубы.
Минимальный размер ячеек не должен быть менее, чем 1x1 мм, так как в противном случае не будет обеспечено проникновение через ячейки достаточного количества PERT для образования монолитной структуры трубы.
Расположение армирующих нитей внутри стенки трубы защищает их от внешнего воздействия, например, механического воздействия, воздействия влаги, повышая надежность трубы.
При подаче в трубу теплоносителя материал стенки трубы, а именно PERT, обеспечивает герметичность и термостойкость трубы, а армирующая система принимает на себя основную нагрузку от действия давления теплоносителя. Прочность армирующей системы определяется прочностью, числом и углом укладки нитей. Полусвободная система фиксации нитей обеспечивает сохранение структуры армирующей системы и целостность слоя PERT. Для повышения надежности трубы непрерывные армирующие нити укладывают под углом к оси трубы и друг к другу методом навивки в противоположных направлениях. Например, армирующие нити одного слоя навиваются под углом в одном направлении, нити второго слоя - под тем же углом, но в противоположном направлении.
Известно, что при укладке армирующих нитей под углом 54,4 градуса к продольной оси трубы армирующая система может не содержать продольных нитей. Такая система называется равновесной, так как все напряжения (осевые, тангенциальные и радиальные) воспринимаются нитями, уложенными под указанным углом.
Если не удается выдержать указанный угол, то в систему добавляют продольные нити для компенсации осевых напряжений, возникающих в системе.
Такое расположение арамидных нитей при правильном выборе угла укладки и шага укладки нитей позволяет армирующей системе равномерно воспринимать нагрузки, создаваемые транспортируемой средой, что повышает надежность трубопровода. Предпочтительно трехосное армирование, при котором использовано три направления укладки нитей: два противоположных направления укладки нитей под углом к ости трубы и одно - вдоль оси, обеспечивающее компенсацию всех видов напряжений и повышающее надежность трубы.
Нити, навитые в противоположных направлениях под углом к оси трубы и друг к другу, могут быть переплетены между собой. Переплетение нитей способствует сохранению их положения в процессе изготовления трубы. Для этой же цели целесообразно переплетение нитей, уложенных под углом к оси трубы с нитями, расположенными вдоль трубы, при их наличии.
Армирующие нити расположены по отношению друг к другу и к оси трубы в определенном порядке, по определенной системе, то есть они образуют армирующую систему.
Для армирующей системы могут быть использованы элементарные, т. е единичные нити или комплексные нити, состоящие из двух и более элементарных нитей. В отдельных вариантах выполнения по меньшей мере, часть армирующих нитей являются элементарными нитями или комплексными нитями.
По меньшей мере, часть нитей армирующей системы могут быть арамидными комбинированными, то есть состоящими из волокон из различных арамидных материалов. Комбинированными могут быть как комплексные, так и элементарные нити. В частности, комбинированные нити из арамидного волокна могут быть выполнены из комбинации параарамидного волокна и метаарамидного волокна и/или сополимера арамида. Все эти виды волокон могут быть скомбинированы в различных вариантах для обеспечения требуемой прочности и толщины нити в определенных вариантах выполнения трубы. Например, параарамидное волокно с метаарамидным или сополимер параарамида с метаарамидным волокном.
В качестве параарамидного волокна могут быть использованы волокна, выпускаемые, например, под товарными знаками «Кевлар», «Тваронг», «Херакрон». В качестве метаарамидного волокна - «Номекс», а в качестве сополимера параарамида - «Технора».
Элементарные, комплексные и комбинированные нити могут быть как кручеными, так и нет. Крученые нити являются более прочными и надежными.
Комплексные нити могут быть выполнены в виде однонаправленных нитей, уложенных в одной плоскости, или в виде переплетенных нитей (так называемые «плетеные ленты»).
Одним из преимуществ комплексных нитей является то, что для обеспечения требуемой прочности используются более тонкие нити. Использование однонаправленных комплексных нитей или лент даже в случае особо прочного армирования позволяет сделать армирующий слой более тонким, чем при использовании элементарных нитей для достижения того же прочностного результата. Это важно, поскольку при использовании толстых нитей нагрузка в стенке трубы распределяется неравномерно, что может привести к появлению ослабленных участков трубы, например, в ячейке между перекрещенными нитями. Комплексные нити позволяют этого избежать, и, тем самым повысить надежность трубы.
Применение комплексных нитей позволяет использовать менее габаритное и менее дорогостоящее плетельное оборудование в технологическом процессе производства армированных труб за счет снижения количества катушек с нитями (на каждую катушку может быть навита не одна нить, а несколько, что увеличивает число нитей армирующей системы).
Возможна комбинация различных типов нитей, например, нити, уложенные под углом к оси трубы выполнены из комплексных нитей, а продольные - из элементарных нитей. Или, как один из вариантов, часть нитей, уложенных под углом к оси трубы, может быть комбинированными, а часть - выполненными из однородного волокна. Иными словами, нити каждого из указанных типов могут составлять только часть всех нитей, использованных для армирования трубы.
В армирующей системе могут быть использованы армирующие нити или ленты, которые заключены в оболочку из PERT. Использование оболочки из PERT, окружающей армирующие нити, обеспечивает монолитность конструкции трубы при плотной укладке армирующих нитей, например, при размере ячейки сетчатой структуры менее, чем 1x1 мм. При этом материал стенки трубы будет соединяться с PERT, покрывающим армирующие нити, и образовывать монолитную конструкцию стенки трубы при минимальных размерах ячеек сетчатой структуры, и даже в том случае, когда армирующие нити будут уложены всплошную без образования ячеек.
В процессе изготовления трубы оболочка нитей из PERT будет приклеена к стенке трубы. Однако, это не лишит арамидные армирующие нити подвижности внутри оболочки из PERT, так как оболочка формирует каналы для движения арамидных нитей вдоль своей оси, стенки которых будут служить дополнительной защитой для нитей.
Использование арамидных нитей, заключенных в оболочку из PERT, позволяет использовать для армирующей системы сетчатую структуру с минимальным размером ячейки, образованной перекрещивающими нитями. В предельном случае арамидные нити, заключенные в оболочку из PERT, могут быть уложены вплотную друг к другу, при этом будет обеспечена монолитная структура трубы, так как оболочки нитей, выполненные из PERT, способны соединиться как с внутренним, так и с внешним слоем трубы, так и между собой. Кроме того, нити будут ограничены в перемещении влево-вправо от своей оси, но сохранят способность перемещения вдоль своей оси под действием температуры, давления и/или изгибающих нагрузок.
Возможно выполнение наружной поверхности стенки трубы гофрированной. С одной стороны, гофрирование придает трубе большую кольцевую жесткость, стойкость к внешним механическим воздействиям, повышая тем самым надежность трубы, что особенно важно при подземной прокладке трубы. С другой стороны, гофрирование позволяет уменьшить радиус изгиба трубы. Это обеспечивает удобство и простоту монтажа трубопровода, а также позволяет скомпенсировать подвижки грунта при подземной прокладке, что делает трубу более надежной. Кроме того, гофрирование позволяет сократить расход материала для изготовления стенки трубы по сравнению с гладкой трубой, имеющей туже кольцевую жесткость. Гофрирование наружной поверхности стенки является спиральным или кольцевым. Труба может быть снабжена слоем тепловой изоляции. При использовании труб в сетях теплоснабжения и горячего водоснабжения требуется сохранить температуру теплоносителя на требуемом уровне при передаче среды на значительные расстояния. Для этого используют тепловую изоляцию труб, которая сокращает снижение температуры воды при ее транспортировке по трубопроводу. Следовательно, при использовании трубы с теплоизоляционным слоем, обладающим высокими теплоизоляционными свойствами, можно обеспечить нормативную температуру теплоносителя, поступающего к потребителю, подачей по трубопроводу воды, имеющей меньшую температуру, чем при использовании трубы с меньшими теплоизолирующими свойствами. Известно, что чем ниже температура среды, подаваемой под давлением, тем выше может быть рабочее давление в трубопроводе, что делает трубу менее чувствительной к пиковым значениям давления, и в итоге, повышает надежность трубы в целом. Кроме того, слой теплоизоляции выполняет роль амортизатора внешних механических воздействий, что повышает прочность и надежность трубы.
Тепловая изоляция может быть выполнена из вспененного полимера. Вспененные полимеры, представляют собой газонаполненные пластики и, за счет этого, обладают высокими теплоизолирующими свойствами, выполняют амортизирующие функции. При этом вспененные полимеры (пенопласты) обладают лучшими теплоизоляционными свойствами, чем традиционные изолирующие материалы. Кроме того, пенопласты имеют удовлетворительные механические показатели. Следовательно, использование этого материала обеспечивает более эффективную теплоизоляцию и повышает надежность трубы.
Пенополиуретан (ППУ) обладает высокими теплоизолирующими свойствами за счет низкой теплопроводности, которая важна для поддержания температуры транспортируемой среды на всем пути ее следования от источника тепла к потребителю. Кроме того, пенополиуретан обладает высокой прочностью и долговечностью. Даже при перепадах температур до 150°С пенополиуретановый теплоизолятор не образует трещин и сохраняет тепло. Полиуретановая пена за счет таких свойств, как ударная вязкость, эластичность, снижает концентрацию напряжений, приложенных к наружной оболочке и, следовательно, снижает внешнее воздействие на армирующую систему, что повышает прочность трубы. Пенополиуретан можно эксплуатировать при любых низких температурах, при этом верхняя рабочая температура достигает 110°С. Такие свойства позволяют использовать пенополиуретан в тепловых трубах для максимального сохранения температуры теплоносителя в условия больших колебаний температур. Все указанные свойства позволяют повысить надежность трубопровода.
Вспененный полиизоцианурат обладает большей жёсткостью, чем пенополиуретан (ППУ), что позволяет повысить стойкость трубы к внешним механическим воздействиям, например, к сдавливанию. Также немаловажным свойством вспененной полиизоциануратной изоляции является более высокая, чем у ППУ, рабочая температура до 200°С, что позволяет использовать её в более жёстких условиях.
Вспененный полиэтилен (ППЭ) высокой плотности обладает высокими теплоизолирующими свойствами, удачно сочетающимися с высокой гибкостью, что позволяет изготавливать с его использованием более гибкие изолированные трубопроводы. Также непрерывные листы ППЭ с заданными свойствами могут быть изготовлены отдельно на стандартном экструзионном оборудовании, что значительно упрощает и удешевляет процесс производства изолированного трубопровода по сравнению с трубопроводами с ППУ изоляцией. Использование ППЭ обеспечивает надежность трубопровода в условиях, требующих его большой гибкости.
Известно, что тепловое расширение PERT выше, чем тепловое расширение вспененных полимеров, используемых для изготовления слоя теплоизоляции трубы, что приводит к осевому смещению слоев друг относительно друга, что негативно сказывается на надежности трубы. Однако гофрирование наружной стенки трубы из PERT, на которую может быть нанесен слой тепловой изоляции, повышает механическое сцепление трубы и окружающих ее слоев, что позволяет избежать осевого смещения слоев.
В том случае, когда труба снабжена слоем теплоизоляции, наличие гофров на наружной поверхности стенки трубы позволяет увеличить поверхность соприкосновения трубы и теплоизоляции и лучше зафиксировать ее, тем самым повышая надежность трубы.
Труба может быть снабжена газобарьерным слоем, препятствующим диффузии газов. Назначение газобарьерного слоя - препятствовать диффузии газов из трубы, в том числе кислорода, в стенку трубы и защищать ее от негативного воздействия кислорода и других газов и повышая надежность трубы. В зависимости от расположения газобарьерного слоя по отношению к другим слоям трубы, его функции могут быть расширены. Если этот слой покрывает слой тепловой изоляции, то он будет препятствовать замещению газа, заполняющего ячейки вспененной тепловой изоляции газами воздуха и тем самым снижающего теплоизолирующие свойства трубы, что приводит к повышению надежности трубы. Возможно выполнение газобарьерного слоя из пленки с соответствующими свойствами. Пленка может быть многослойной и содержать слои, обеспечивающие ее адгезию к окружающим слоям трубы для того, чтобы она не смещалась относительно других слоев. Адгезия барьерного слоя к окружающим его слоям важна для сохранения монолитной конструкции трубы и однородной передачи нагрузок при хранении, монтаже и эксплуатации трубы.
Газовый барьер может быть выполнен из вспененного полимерного материала.
Выполнение барьерного слоя из вспененного полимерного материала, препятствующего диффузии газов из трубы и вовнутрь трубы, позволяет отказаться от использования пленки с барьерными свойствами. Использование вспененного барьерного слоя особенно эффективно для гибких труб. Наличие пузырьков (пор) в барьерном слое позволяет повысить гибкость трубы, поскольку при изгибе разрываются только несколько слоев пор, примыкающих к защитному наружному слою, но барьерный слой в целом не разрывается и имеет более высокую стойкость к растрескиванию и эластичность по сравнению с невспененной пленкой. Это означает, что оставшаяся часть пузырьков (пор) будет сохранена и обеспечит как барьерные, так и теплоизоляционные свойства барьерного слоя. Также газовый барьерный слой из вспененного полимерного материала способен удлиняться без образования сквозных разрывов больше, чем невспененная пленка из того же материала. Все отмеченные свойства вспененного барьерного слоя положительно сказываются на надежности трубы.
Кроме того, использование газового барьерного слоя из вспененного полимерного материала позволит увеличить общую эффективную толщину газового барьера, и, тем самым, улучшить защиту трубы от проникновения газов воздуха и диффузии вспенивающих агентов через стенку трубы. В связи с тем, что барьерный слой вспененный, он обладает теплоизоляционными свойствами, за счет чего сокращаются потери тепла при использовании предлагаемой трубы. Все это также повышает надежность трубы.
Газовый барьер из вспененного полимерного материала может содержать несколько слоев, выполненных из различных материалов для того, чтобы обеспечить его оптимальные свойства в зависимости от того, по отношению к чему необходимо с формировать эффективные барьерные свойства. Например, может быть использовано сочетание EVOH и полиамида. EVOH обладает лучшими барьерными свойствами по отношению к кислороду, полиамид - к водяному пару.
Возможно использование эластичных вспененных полимеров для газового барьера, позволяющие сохранять структуру этого слоя при изгибах трубы, делая ее более надежной.
В отдельных вариантах выполнения, труба снабжена наружной оболочкой, покрывающей другие слои трубы для защиты их от влаги и механических повреждений для повышения надежности трубы. Выполнение этой оболочки гофрированной уменьшает минимальный радиус изгиба трубы и повышает кольцевую жесткость. Влияние этих параметров на надежность показано выше.
Возможно выполнение стенки трубы из PERT второго типа для обеспечения более высокой длительной прочности и стойкости к растрескиванию.
Учитывая, что армирование позволяет уменьшить толщину стенки из PERT по сравнению с неармированной трубой, труба является гибкой. Гибкая труба способна компенсировать внешние сдвиговые нагрузки, действующие на трубу, повышая ее надежность.
Нити могут находиться на разной глубине в стенке трубы, что повышает длительную прочность материала стенки трубы.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 приведено схематическое изображение трубы, где позицией 1 показана стенка трубы, 2- армирующая система из непрерывных арамидных армирующих нитей 3, которые уложены в различных направлениях под углом к оси трубы и друг к другу и образуют сетчатую структуру, 4- ячейка сетчатой структуры. На фиг. 2 схематично показана труба, в которой арамидные армирующие нити 3 находятся в оболочке PERT. Позицией 5 показана оболочка из PERT, окружающая армирующие нити 3.
Прилагаемые чертежи демонстрируют отдельные варианты выполнения трубы. Специалисту в данной области техники понятно, что труба может иметь и другие варианты выполнения.
Труба может быть изготовлена следующим образом.
Для того, чтобы изготовить стенку трубы сначала изготавливают основу стенки в виде трубы - внутренний слой из PERT. Далее на этой основе формируют армирующую систему, представляющую собой сетчатую структуру. Сетчатую структуру изготавливают путем навивки нитей на трубу-основу, при необходимости - с переплетением нитей и введением продольных нитей. Продольные нити могут быть введены под армирующую систему, расположены над армирующей системой или внедрены в армирующую систему из навитых или переплетенных нитей. Затем разогревают трубу-основу с армирующими нитями и покрывают их дополнительным, т.е. внешним слоем расплавленного PERT, который, проникая через ячейки сетчатой структуры, соединяется с трубой-основой. В месте соприкосновения материала трубы-основы и дополнительного слоя из PERT происходит их сваривание и образование монолитной стенки трубы, внутри которой находится армирующая система.
Если необходимо внедрить в стенку трубы несколько слоев армирования, то процедура укладки нитей и нанесения слоя PERT повторяется. В результате этого нити оказываются уложенными на разной глубине в стенке трубы.
Если при изготовлении трубы используют армирующие нити, окруженные оболочкой из PERT, то они укладываются на сформированный внутренний разогретый слой из PERT так, как описано выше. Далее, как показано выше, нити покрывают слоем расплава PERT.
Если при изготовлении трубы используют арамидные армирующие нити, окруженные оболочкой из PERT, которые уложены вплотную другу к другу, то для формирования монолитной стенки трубы из PERT трубу-основу и оболочку из PERT разогревают, в результате чего они свариваются друг с другом и нет необходимости покрывать нити, окруженные оболочкой из PERT, дополнительным внешним слоем PERT.
Возможны и другие способы изготовления трубы. Например, при использовании арамидных нитей в оболочке из PERT, придающей им жесткость, возможно изготовление трубы методом выдувного формования.
Необходимо отметить, что термин «слой» применительно к заявленной трубе является условным, поскольку в готовой трубе не будет разделения на отдельные слои, из-за формирования стенки трубы из одного материала. Стенка трубы, представляет полимерную матрицу из PERT с армированием из высокопрочных непрерывных нитей.
Описанные способы приведены в качестве примеров и не исчерпывают всех возможных способов изготовления.
Ниже приведены примеры реализации предложенного технического решения.
Пример 1. Труба для транспортировки жидкости, имеющая стенку из PERT и расположенную внутри стенки трубы армирующую систему из арамидных элементарных нитей Kevlar, уложенных под углом 54,4° в двух взаимно противоположных направлениях в стенке трубы.
Пример 2. Труба для водоснабжения и отопления, имеющая стенку из PERT и расположенную внутри стенки трубы армирующую систему из комбинированных однонаправленных нитей из волокна «Херакрон», уложенных под углом 54,4° в двух взаимно противоположных направлениях в стенке трубы. Труба снабжена газобарьерным слоем из вспененного поливинилиденхлорида (PVDC) и наружной защитной оболочкой из полиэтилена. Поскольку слой PVDC - вспененный, он обладает, наряду со свойствами газового барьера, свойствами теплоизоляции. Для защиты вспененного слоя от влаги труба покрыта наружным защитным слоем из полиэтилена.
Пример 3. Труба для водоснабжения и отопления, имеющая стенку из PERT, внутри которой находится армирующая система из трех групп нитей, нити первых двух групп уложены под углом к оси трубы, а нити третьей группы - вдоль оси трубы и переплетены с нитями первых групп. Труба покрыта слоем теплоизоляции из ППУ и барьерной пленкой из полиэтилентерефталата, поверх которой расположена наружная защитная оболочка из полиэтилена. Пример 4. Труба для водоснабжения и отопления, имеющая стенку из PERT, внутри которой находится армирующая система, выполненная в соответствии с примером 1 , имеющая гофрированную наружную стенку, покрыта слоем теплоизоляции из вспененного полиуретана и наружную гофрированную защитную оболочку из полиэтилена.
Пример 5. Труба, имеющая стенку из PERT, внутри которой расположена армирующая система из арамидных нитей, покрытых оболочкой из PERT, уложенных вплотную друг к другу таким образом, что сваренные в процессе изготовления трубы оболочки нитей из PERT образуют наружную поверхность стенки трубы.
Эти примеры не исчерпывают всех вариантов выполнения трубы. Возможны любые комбинации слоев, перечисленных в приведенной формуле, и любые перечисленные в формуле варианты выполнения нитей.
\

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Труба, имеющая стенку из полимерного материала и армирующую систему из непрерывных нитей, отличающаяся тем, что стенка выполнена из полиэтилена повышенной термостойкости (PERT), а армирующая система выполнена в виде сетчатой структуры из арамидных нитей и расположена внутри стенки трубы.
2. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что армирующая система в виде сетчатой структуры из арамидных нитей образована непрерывными нитями, навитыми в два слоя под углом друг к другу и к продольной оси трубы уложенными во взаимно противоположных направлениях.
3. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что армирующая система в виде сетчатой структуры из арамидных нитей образована непрерывными нитями, навитыми в два слоя под углом друг к другу и к продольной оси трубы во взаимно противоположных направлениях и переплетённых друг с другом.
4. Труба по п.п. 2 и 3, отличающаяся тем, что армирующая система в виде сетчатой структуры дополнительно снабжена нитями, расположенными вдоль продольной оси трубы.
5. Труба по п. 4, отличающаяся тем, что нити, расположенные под углом к оси трубы и друг к другу, переплетены друг с другом и с нитями, расположенными вдоль продольной оси трубы.
6. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что армирующие нити имеют окружающую их оболочку из PERT.
7. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что наружная поверхность стенки трубы выполнена гофрированной.
8. Труба по и. 7, отличающаяся тем, что гофрирование наружной поверхности стенки является спиральным.
9. Труба по п. 7. отличающаяся тем, что гофрирование наружной поверхности стенки является кольцевым.
10. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена слоем тепловой изоляции.
11. Труба по п. 10, отличающаяся тем, что тепловая изоляция выполнена из вспененного полимера.
12. Труба по п. 11, отличающаяся тем, что теплоизоляция выполнена из вспененного полиэтилена высокой плотности и/или вспененного полиуретана и/или вспененного полиизоцианурата.
13. Труба по п. 1 и п. 10, отличающаяся тем, что она снабжена газобарьерным слоем, препятствующим диффузии газов.
14. Труба по п. 13, отличающаяся тем, что газовый барьер выполнен из пленки с газобарьерными свойствами.
15. Труба по п. 14, отличающаяся тем, что пленка выполнена многослойной и содержит адгезивный слой.
16. Труба по п. 13, отличающаяся тем, что газовый барьер выполнен из вспененного полимера.
17. Труба по п. 16, отличающаяся тем, что для газового барьера использовано несколько слоев вспененного полимера.
18. Труба по п.16, отличающаяся тем, что вспененный полимер является эластичным.
19. Труба по п. 1 и п.10 отличающаяся тем, что она снабжена наружной оболочкой.
20. Труба по п. 19, отличающаяся тем, что наружная оболочка выполнена гофрированной.
21. Труба по п.1, отличающаяся тем, что стенка трубы выполнена из PERT второго типа.
22. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, часть армирующих нитей являются элементарными нитями.
23. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, часть армирующих нитей является комплексными нитями.
24. Труба по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, часть армирующих нитей является комбинированными арамидными нитями.
25. Труба по п. 23, отличающаяся тем, что комплексные нити представляют собой ленты.
26. Труба по п.1, отличающаяся тем, что она является гибкой.
27. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что размер ячейки сетчатой структуры составляет не менее 1x1 мм.
28. Труба по п. 6, отличающаяся тем, что сетчатая структура образована нитями, уложенными без промежутков между нитями.
29. Труба по п.6, отличающаяся тем, что оболочка из PERT, окружающая армирующую нить, формирует каналы для перемещения непрерывных армирующих нитей вдоль своей оси.
PCT/RU2018/000090 2017-12-07 2018-02-15 Труба WO2019112472A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017142824 2017-12-07
RU2017142824 2017-12-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019112472A1 true WO2019112472A1 (ru) 2019-06-13

Family

ID=65064787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2018/000090 WO2019112472A1 (ru) 2017-12-07 2018-02-15 Труба

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN208392772U (ru)
WO (1) WO2019112472A1 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113459456A (zh) * 2021-06-15 2021-10-01 江苏爱索新材料科技有限公司 一种外壁发泡的tpu纤维增强软管加工方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4368088A (en) * 1979-12-20 1983-01-11 Toyo Kagaku Kabushiki Kaisha Method of manufacturing corrugated tube
US6607010B1 (en) * 2001-05-10 2003-08-19 Southeastern Universities Res. Assn, Inc. Flexible collapse-resistant and length-stable vaccum hose
RU120183U1 (ru) * 2012-05-18 2012-09-10 Общество с ограниченной ответственностью "Группа ПОЛИМЕРТЕПЛО" (ООО "Группа ПОЛИМЕРТЕПЛО") Многослойная труба
RU132857U1 (ru) * 2013-01-25 2013-09-27 Общество с ограниченной ответственностью "Группа ПОЛИМЕРТЕПЛО" (ООО "Группа ПОЛИМЕРТЕПЛО") Полимерная труба
RU171221U1 (ru) * 2017-03-13 2017-05-24 Общество с ограниченной ответственностью "ТВЭЛ-ПЭКС" Гибкая труба из полимерного композиционного материала
RU2630057C1 (ru) * 2016-05-13 2017-09-05 Общество с ограниченной ответственностью "ИЗОЛА" Теплоизолированная многослойная полимерная труба и способ ее изготовления

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4368088A (en) * 1979-12-20 1983-01-11 Toyo Kagaku Kabushiki Kaisha Method of manufacturing corrugated tube
US6607010B1 (en) * 2001-05-10 2003-08-19 Southeastern Universities Res. Assn, Inc. Flexible collapse-resistant and length-stable vaccum hose
RU120183U1 (ru) * 2012-05-18 2012-09-10 Общество с ограниченной ответственностью "Группа ПОЛИМЕРТЕПЛО" (ООО "Группа ПОЛИМЕРТЕПЛО") Многослойная труба
RU132857U1 (ru) * 2013-01-25 2013-09-27 Общество с ограниченной ответственностью "Группа ПОЛИМЕРТЕПЛО" (ООО "Группа ПОЛИМЕРТЕПЛО") Полимерная труба
RU2630057C1 (ru) * 2016-05-13 2017-09-05 Общество с ограниченной ответственностью "ИЗОЛА" Теплоизолированная многослойная полимерная труба и способ ее изготовления
RU171221U1 (ru) * 2017-03-13 2017-05-24 Общество с ограниченной ответственностью "ТВЭЛ-ПЭКС" Гибкая труба из полимерного композиционного материала

Also Published As

Publication number Publication date
CN208392772U (zh) 2019-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101589262B (zh) 具有纤维隔热层的低温输送软管及构造这种输送软管的方法
US8763647B2 (en) Composite tubing
EP1292790B1 (en) Improvements relating to hose
CN101529148B (zh) 改进型软管
CA2699457C (en) Hose
BR112017009724B1 (pt) Camada de isolamento térmico para duto tubular flexível submarino
CA2656250C (en) Axially reinforced hose
US6213155B1 (en) Fluid-impermeable composite hose
EP1581762B1 (en) Improvements relating to hose
CN101529149A (zh) 改进型导管
CN102996922A (zh) 加固型软管
RU190049U1 (ru) Труба
US9441766B2 (en) Reinforced hose
WO2000070256A1 (en) A flexible lightweight composite pipe for high pressure oil and gas applications
US9920861B2 (en) Multilayer reinforced polymeric pipe and system of pipes for water transportation
WO2019112472A1 (ru) Труба
KR960006185B1 (ko) 플라스틱으로 이루어진 내화성 샌드위치형 구조물
CN214618276U (zh) 一种网孔状钢带增强热塑性复合管
JP2022144702A (ja) 流体輸送管
CN114484092A (zh) 一种非金属保温复合管
BRPI0713205B1 (pt) Mangueira compreendendo corpo tubular de material flexível

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18886963

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18886963

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1