Многослойный эластомерный отвод

Полезная модель относятся к многослойным отводам, изготовленным из нескольких материалов и предназначенным для углового соединения труб или трубопроводной арматуры в магистралях для транспортировки жидких продуктов под давлением или разрежением. В многослойном эластомерном отводе, выполненном в виде изогнутой оболочки (10), содержащей соединенные между собой внутренний износостойкий слой (11), выполненный из резины, наружный защитный слой (12), расположенный между ними (11, 12) промежуточный слой (14) и торцовые присоединительные элементы (15) для соединения со смежными трубами или трубопроводной арматурой, согласно полезной модели, промежуточный слой (14) выполнен в виде поперечных и продольных слоев (14а, 14б) жгутов (14в), торцовые присоединительные элементы (15) содержат кольцевые каркасы (15а), соединенные с продольными слоями (14б) жгутов (14в) так, что продольные слои (14б) жгутов (14в) петлями (14г) охватывают упомянутые кольцевые каркасы (15а) торцовых присоединительных элементов (15) по всей поверхности, причем поперечные и продольные слои (14а, 14б) жгутов (14в) расположены перекрестно, а наружный защитный слой (12) выполнен из резины и покрывает внешние поверхности изогнутой оболочки (10) трубы и ее торцовых присоединительных элементов (15). Полезная модель позволяет повысить эксплуатационную надежность и срок эксплуатации отвода. 1 н.п. ф-лы. 1 з.п. ф-лы. 1 ил.

Полезная модель относятся к многослойным эластомерным отводам, изготовленным из нескольких материалов и предназначенным для углового соединения труб или трубопроводной арматуры в магистралях для транспортировки жидких продуктов под давлением или разрежением.

Из уровня техники известен наиболее близкий к полезной модели по количеству общих признаков и достигаемому результату многослойный эластомерный отвод, выполненный в виде изогнутой оболочки, содержащей соединенные между собой внутренний износостойкий слой, выполненный из резины, наружный защитный слой, расположенный между ними промежуточный слой и торцовые присоединительные элементы для соединения со смежными трубами или трубопроводной арматурой / «Отвод из композиционного материала и способ его изготовления» RU 2201550 C2 (Кашин Сергей Михайлович и др.) 27.03.2003, наиболее близкий аналог - прототип/.

В известном отводе внутренний износостойкий слой состоит из двух слоев - нижнего и верхнего. Каждый из них составлен из резиновых лент шириной 0,3-0,34 внутреннего диаметра отвода и толщиной 1 мм. Известно, что резина относится к эластомерам и является конструкционным материалом, обладающим высокой эластичностью, то есть способностью к большим обратимым деформациям. Ленты навиты по спирали, и каждый виток перекрывает соседний на половину ширины ленты. Между этими слоями на криволинейном участке отвода расположены два слоя этих же лент, но уложенных вдоль оси отвода в зоне максимального радиуса кривизны. Нижний слой состоит из двух лент и уложен с перекрытием цилиндрического участка трубопровода на 15-20 мм. Верхний слой состоит из одной ленты, которая расположена симметрично линии стыка нижних лент и также перекрывает цилиндрический участок отвода на 8-10 мм.

В известном отводе промежуточный слой расположен поверх внутреннего износостойкого слоя. Он состоит из тканой ленты, которая вырезана из стеклоткани с расположением основы вдоль длины ленты. Лента расположена в окружном направлении отвода по спирали в нахлестку одного витка на другой, равной половине ширины ленты. Внутренняя часть промежуточного слоя заполнена резиной, проникшей из верхнего слоя внутреннего износостойкого слоя, а наружная часть заполнена эпоксидным связующим.

В известном отводе наружный защитный слой состоит из расчетного числа двойных слоев. Нижний слой образован плоскими заготовками, вырезанными из стеклянной ткани

и пропитанными связующим. Заготовки уложены по всей поверхности промежуточного слоя в нахлестку по площадкам контакта 15-20 мм. Заготовки вырезаны с таким расчетом, чтобы основа ткани была расположена вдоль оси отвода. Поверх нижнего слоя расположен верхний слой. Он состоит из тканой ленты, которая вырезана из стеклоткани с расположением основы вдоль длины ленты и пропитана связующим. Лента расположена в окружном направлении отвода по спирали в нахлестку одного витка на другой, равным половине ширины ленты. Через каждые 4-5 двойных нижнего и верхнего слоев наружного защитного слоя на его наружной поверхности расположены слои из термоусаживающейся ленты, которая пропитана связующим и уложена по спирали в нахлестку витков, равным половине ее ширины.

А торцовые присоединительные элементы для соединения со смежными трубами или трубопроводной арматурой жестко соединены с наружным защитным слоем и имеют ту же структуру, что и наружный защитный слой.

Таким образом, в известном отводе промежуточный и наружный слои выполнены в основном из полимерных материалов, не обладающих эластичностью, то есть из материалов, не обладающих способностью к обратимым деформациям.

Недостатком известного отвода является чрезмерная сложность, а также продольная и поперечная жесткость оболочки и торцовых присоединительных элементов отвода.

Это приводит к повышению трудоемкости и стоимости изготовления отвода.

При соединении таких жестких отводов с жестким креплением торцовых присоединительных элементов с аналогичными торцовыми присоединительными элементами труб или трубопроводной арматуры в линию трубопровода, из-за рассогласования фактического и проектного геометрического положения соединяемых торцовых присоединительных элементов отвода и труб возникают зазоры в соединениях, что снижает их герметичность и надежность, а также уменьшает срок эксплуатации отвода.

Кроме того, в процессе эксплуатации известного отвода в линии трубопровода в различных климатических условиях изменение температурного режима влечет за собой возникновение температурных напряжений, которые приводят, либо к продольной и/или поперечной деформации и разрушению стенки жесткого отвода, либо к нарушению герметичности соединений торцовых присоединительных элементов отвода, что снижает надежность и уменьшает срок эксплуатации отвода.

Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание такого усовершенствованного отвода, чтобы он имел простую, но надежную

конструкцию слоев оболочки, продольную податливость и поперечную гибкость, а также эластичное крепление торцовых присоединительных элементов.

Техническим результатом, который достигается при использовании полезной модели, является повышение эксплуатационной надежности и срока эксплуатации отвода.

Поставленная техническая задача решается, а ожидаемый технический результат достигается тем, что в многослойном эластомерном отводе, выполненном в виде изогнутой оболочки, содержащей соединенные между собой внутренний износостойкий слой, выполненный из резины, наружный защитный слой, расположенный между ними промежуточный слой и торцовые присоединительные элементы для соединения со смежными трубами или трубопроводной арматурой, согласно полезной модели, промежуточный слой выполнен в виде поперечных и продольных слоев жгутов, торцовые присоединительные элементы содержат кольцевые каркасы, соединенные с продольными слоями жгутов так, что продольные слои жгутов петлями охватывают упомянутые кольцевые каркасы торцовых присоединительных элементов по всей поверхности, причем поперечные и продольные слои жгутов расположены перекрестие, а наружный защитный слой выполнен из резины и покрывает внешние поверхности изогнутой оболочки трубы и ее торцовых присоединительных элементов.

Приведенные признаки являются существенными, так как в совокупности достаточны для решения поставленной технической задачи и достижения ожидаемого технического результата, а каждый в отдельности необходим для идентификации и отличия заявленного многослойного эластомерного отвода от известных из уровня техники аналогичных технических решений.

Эта совокупность общих и отличительных существенных признаков, которыми характеризуется заявляемый многослойный эластомерный отвод, не известна из уровня техники, является новой и достаточной во всех случаях, на которые распространяется объем правовой защиты.

Причинно-следственная связь отличительных признаков при их взаимодействии с известными признаками в заявляемом многослойном эластомерном отводе в достижении ожидаемого технического результата, обусловленного поставленной технической задачей, заключается в следующем.

Выполнение промежуточного слоя только в виде поперечных и продольных слоев жгутов упрощает его конструкцию, но в тоже время обеспечивает необходимую прочность и податливость оболочки отвода при перекосах присоединяемых к отводу труб или трубопроводной арматуры.

В связи с тем, что промежуточный слой выполнен в виде поперечных и продольных слоев жгутов, формируется пространственная система жгутов, образующая дополнительный жгутовый армирующий каркас.

Кроме того, дополнительный жгутовый каркас формирует эластичную оболочку из жгутов, способную, по мере упругой продольной или поперечной деформации отвода, сокращаться в продольном направлении и изгибаться в поперечном направлении не снижая прочности стенки отвода.

В связи с тем, что торцовые присоединительные элементы содержат кольцевые каркасы, соединенные с продольными слоями жгутами так, что продольные слои жгутов петлями охватывают упомянутые кольцевые каркасы торцовых присоединительных элементов по всей поверхности, обеспечивается податливое эластичное и надежное крепление торцовых присоединительных элементов к стенке отвода.

При этом торцовые присоединительные элементы получают достаточную податливость относительно стенки отвода, что при рассогласовании фактического и проектного геометрического положения торцовых присоединительных элементов соединяемых труб и торцовых присоединительных элементов отвода, позволяет их упругий относительный угловой поворот, что создает плотное прилегание упомянутых торцовых присоединительных элементов и обеспечивает герметичность соединения отвода со смежными трубами или трубопроводной арматурой.

За счет этого повышается эксплуатационная надежность и срок эксплуатации отвода.

Расположение поперечных и продольных слоев жгутов перекрестно обеспечивает образование сетчатой структуры в виде дополнительного жгутового армирующего каркаса.

Такой дополнительный жгутовый армирующий каркас обеспечивает, как необходимую прочность, так и продольную податливость и поперечную гибкость стенки отвода, что повышает эксплуатационную надежность и увеличивает срок службы отвода.

Выполнение наружного защитного слоя из резины, то есть эластомера, обладающего, как известно, высокой эластичностью, то есть способностью к большим обратимым деформациям, дополнительно повышает податливость стенки отвода в продольном направлении и гибкость в поперечном направлении и при кручении.

А в связи с тем, что наружный защитный слой, выполненный из резины, покрывает внешние поверхности отвода и ее торцовых присоединительных элементов, то обеспечивается надежная защита стенки и торцовых присоединительных элементов

отвода от повреждений при механическом воздействии или воздействии агрессивных сред.

Кроме того, достигается образование упругих прокладок из резины между торцами торцовых присоединительных элементов (кольцевых каркасов) отводов с трубами или трубопроводной арматурой.

За счет этого обеспечивает герметичность соединений и высокая эксплуатационная надежность отвода, что существенно повышает срок их эксплуатации.

А сокращение слоев во внутреннем износостойком слое, промежуточном слое и в наружном защитном слое существенно упрощает конструкцию стенки оболочки отвода и снижает трудоемкость и стоимость его изготовления.

Следует отметить, что в процессе эксплуатации отвода в линии трубопровода в различных климатических условиях изменение температурного режима, которое влечет за собой возникновение температурных напряжений, за счет продольной податливости и поперечной гибкости отвода, не приводят к деформации и разрушению стенок стыкуемых к трубам жестких отводов, либо к нарушению герметичности соединений торцовых присоединительных элементов отводов.

За счет этого существенно повышается надежность и увеличивается срок эксплуатации отвода.

Из уровня техники заявители не выявили технические решения, совпадающие с общими и отличительными признаками заявляемого многослойного эластомерного отвода, что свидетельствует о том, что предлагаемое техническое решение не является частью уровня техники и соответствует критерию полезной модели «новизна».

В дальнейшем полезная модель поясняется подробным описанием ее конструкции и работы со ссылками на прилагаемый чертеж, на котором изображен многослойный эластомерный отвод, общий вид, продольный разрез.

Многослойный эластомерный отвод (смотри чертеж) выполнен в виде изогнутой оболочки 10, содержащей соединенные между собой внутренний износостойкий слой 11, выполненный из резины, наружный защитный слой 12, расположенный между ними (11, 12) промежуточный слой 14 и торцовые присоединительные элементы 15 для соединения со смежными трубами или трубопроводной арматурой.

Согласно полезной модели, промежуточный слой 14 выполнен в виде поперечных и продольных слоев 14а, 14б жгутов 14в, торцовые присоединительные элементы 15 содержат кольцевые каркасы 15а, соединенные с продольными слоями 14б жгутов 14в так, что продольные слои 14б жгутов 14в петлями 14г охватывают упомянутые кольцевые каркасы 15а торцовых присоединительных элементов 15 по всей поверхности, причем поперечные и продольные слои 14а, 14б жгутов 14в расположены перекрестно, а наружный защитный слой 12 выполнен из резины и покрывает внешние поверхности изогнутой оболочки 10 трубы и ее торцовых присоединительных элементов 15.

Многослойный эластомерный отвод дополнительно может содержать стержневой армирующий каркас 13, выполненный в виде, по меньшей мере, одного спирального стержня 13а, расположенного между промежуточным слоем 14 и наружным защитным слоем 12, при этом поперечные и продольные слои 14а, 14б жгутов 14в промежуточного слоя 14 механически связаны со стержневым армирующим каркасом 13.

Многослойный эластомерный отвод изготавливают следующим образом.

Сначала с помощью составной разъемной оправки формируют внутренний износостойкий слой 11 отвода из сырой износостойкой резины.

Затем формируют промежуточный слой 14 отвода, выполненный в виде поперечных и продольных слоев 14а, 14б жгутов 14в.

При необходимости поверх промежуточного слоя 14 устанавливают стержневой армирующий каркас 13 в виде, по меньшей мере, одного спирального стержня 13а.

Поперечные и продольные слои 14а, 14б жгутов 14в промежуточного слоя 14 механически связывают со стержневым армирующим каркасом 13, например, путем переплетения или другими средствами.

В качестве жгутов 14в используют корд, шнур или другой подобный гибкий материал различного поперечного сечения.

В концевых частях изогнутой оболочки 10 отвода устанавливают кольцевые каркасы 15а и начинают формировать торцовые присоединительные элементы 15 для соединения со смежными трубами или трубопроводной арматурой.

Для этого продольные слои 14б жгутов 14в петлями 14г охватывают упомянутые кольцевые каркасы 15а торцовых присоединительных элементов 15 по всей поверхности, причем поперечные и продольные слои 14а, 14б жгутов 14в располагают перекрестно.

А затем с помощью сырой резины формируют наружный защитный слой 12 отвода, причем резиной покрывают все внешние поверхности оболочки 10 трубы и ее торцовых присоединительных элементов 15.

После холодной или горячей вулканизации готовый многослойный эластомерный отвод снимают с оправки и передают в эксплуатацию.

Используют многослойный эластомерный отвод в составе трубопровода следующим образом.

Изготовленный отвод соединяют, например, с трубой с помощью фланцевых соединений.

Для этого в торцовых присоединительных элементах 15 отвода выполняют сквозные отверстия, равномерно расположенные по окружности и параллельно осям торцовых присоединительных элементов 15 отвода.

Затем смежные отвод и трубу ориентируют в пространстве так, чтобы ось трубы совпадала с осью торцового присоединительного элемента 15 отвода.

В отверстия торцовых присоединительных элементов 15 вводят болты и перекрестно стягивают торцовые присоединительные элементы 15 отвода с аналогичными торцовыми присоединительными элементами трубы или трубопроводной арматуры с помощью болтов, шайб и гаек.

Незначительное рассогласование фактического и проектного геометрического положения соединяемых торцовых присоединительных элементов отвода и труб компенсируется упругими свойствами резины наружного защитного слоя 12, податливостью торцовых присоединительных элементов 15, а также продольной податливостью отвода вдоль его оси и гибкостью отвода в поперечном направлении в том случае, когда отвод устанавливается в промежутке между двумя зафиксированными трубами или трубопроводной арматурой.

Кроме того, в процессе эксплуатации отвода в линии трубопровода в различных климатических условиях изменение температурного режима, которое влечет за собой возникновение температурных напряжений, за счет продольной податливости и поперечной гибкости отвода, не приводят к деформации и разрушению стенки стыкуемого к трубе отвода, либо к нарушению герметичности соединений торцовых присоединительных элементов 15 отвода.

За счет этого существенно повышается надежность и увеличивается срок эксплуатации отвода.

А сокращение слоев во внутреннем износостойком слое 11, промежуточном слое 14 и в наружном защитном слое 12 существенно упрощает конструкцию стенки оболочки 10 отвода, а также снижает его трудоемкость и стоимость изготовления.

Предлагаемый многослойный эластомерный отвод может быть многократно изготовлен в условиях промышленного производства с использованием стандартного

оборудования, современных материалов и технологии на любом предприятии полимерного машиностроения, что свидетельствует о том, что это техническое решение соответствует критерию полезной модели «промышленная применимость».

Перечень обозначений

10. Изогнутая оболочка

11. Внутренний износостойкий слой

12. Наружный защитный слой

13. Армирующий каркас

13а. Спиральный стержень

14. Промежуточный слой

14а. Поперечные слои промежуточного слоя 14

14б. Продольные слои промежуточного слоя 14

14в. Жгуты поперечного 14а и продольного 14б слоев промежуточного слоя 14

14г. Петли продольных слоев 14б жгутов 14в промежуточного слоя 14

15. Торцовые присоединительные элементы

15а. Кольцевые каркасы торцовых присоединительных элементов 15

1. Многослойный эластомерный отвод, выполненный в виде изогнутой оболочки (10), содержащей соединенные между собой внутренний износостойкий слой (11), выполненный из резины, наружный защитный слой (12), расположенный между ними (11, 12) промежуточный слой (14) и торцовые присоединительные элементы (15) для соединения со смежными трубами или трубопроводной арматурой, отличающийся тем, что промежуточный слой (14) выполнен в виде поперечных и продольных слоев (14а, 14б) жгутов (14в), торцовые присоединительные элементы (15) содержат кольцевые каркасы (15а), соединенные с продольными слоями (14б) жгутов (14в) так, что продольные слои (14б) жгутов (14в) петлями (14г) охватывают упомянутые кольцевые каркасы (15а) торцовых присоединительных элементов (15) по всей поверхности, причем поперечные и продольные слои (14а, 14б) жгутов (14в) расположены перекрестно, а наружный защитный слой (12) выполнен из резины и покрывает внешние поверхности изогнутой оболочки (10) трубы и ее торцовых присоединительных элементов (15).

2. Многослойный эластомерный отвод по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит стержневой армирующий каркас (13), выполненный в виде, по меньшей мере, одного спирального стержня (13а), расположенного между промежуточным слоем (14) и наружным защитным слоем (12), при этом поперечные и продольные слои (14а, 14б) жгутов (14в) промежуточного слоя (14) механически связаны со стержневым армирующим каркасом (13).