Теплоизолированная труба
Полезная модель относится к трубам, используемым в системах теплоснабжения, водоснабжения, в промышленных и коммунальных водопроводах, системах водоотведения. Теплоизолированная труба содержит внутренний стеклопластиковый слой 1, теплоизоляционный слой 2 из полиуретанового жесткого пенопласта, внешний слой 3 из полиэтилена или оцинкованной стали. Стеклопластиковый слой 1 образован спиральной намоткой ровинга из стекловолокна 4, пропитанного эпоксидной смолой с отвердителем, с углом намотки к продольной оси от 53° до 57°. Технический результат заключается в расширении спектра классов давления (в условиях повышенных температур) для которых трубы, способны выдерживать полную осевую нагрузку, возникающую из-за внутреннего трения. 2 п. формулы Фиг. 2
Полезная модель относится к трубам, используемым в системах теплоснабжения, водоснабжения, в промышленных и коммунальных водопроводах, системах водоотведения, системах для тушения пожаров, в нефтегазовом секторе.
Известна труба по патенту на полезную модель РФ 
24535 (МПК F16L 59/10, F16L 9/133, опубл. 10.08.2002 г.), выполненная в виде пластмассовой трубы с теплоизоляционным покрытием из жесткого пенополиуретана с наружной гидроизоляционной оболочкой, причем труба снабжена дополнительной оболочкой, выполненной из намотанного на трубу стеклопластикового материала., установленной на наружной поверхности трубы и жестко соединенной с трубой и теплоизоляцией.
Основным недостатком данной конструкции является невысокое термическое сопротивление внутренней пластиковой трубы.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков (прототипом) полезной модели является техническое решение трубы, описанное в патенте на полезную модель Китая CN 2625692 (МПК F16L 58/10, опубл. 14.07.2004 г.). С существенными признаками заявляемой полезной модели по первому объекту совпадают следующие существенные признаки прототипа: внутренний стеклопластиковый слой, теплоизоляционный слой из полиуретанового жесткого пенопласта и внешний слой из полиэтилена.
Основным недостатком данной конструкции является неспособность выдерживать полную осевую нагрузку, возникающую из-за внутреннего трения.
Задачей настоящей полезной модели является создание надежной конструкции трубы с высокими эксплуатационными характеристиками.
Технический результат заключается в расширении спектра классов давления для которых трубы, способны выдерживать полную осевую нагрузку, возникающую из-за внутреннего трения.
Для достижения вышеуказанного технического результата теплоизолированная труба, содержит внутренний стеклопластиковый слой, образованный спиральной намоткой ровинга из стекловолокна, пропитанного эпоксидной смолой с отвердителем, с углом намотки к продольной оси от 53° до 57°, теплоизоляционный слой из полиуретанового жесткого пенопласта, внешний слой из полиэтилена или оцинкованной стали.
В частом случае выполнения полезной модели угол намотки ровинга из стекловолокна составляет 55°.
От прототипа полезная модель отличается тем, что стеклопластиковый слой выполнен спиральной намоткой пропитанного эпоксидной смолой с отвердителем ровинга из стекловолокна с углом намотки к продольной оси трубы от 53° до 57°, также тем, что наружная оболочка может быть выполнена из оцинкованной стали.
Выполнение стеклопластикового слоя спиральной намоткой пропитанного эпоксидной смолой с отвердителем ровинга из стекловолокна с углом намотки к продольной оси трубы от 53° до 57° расширяет спектр классов давления для которых трубы, способны выдерживать полную осевую нагрузку, возникающую из-за внутреннего трения.
В таблице 1 приведена зависимость допустимого осевого напряжения от угла намотки. Допустимое осевое напряжение S зависит от типа нагрузки R и угла намотки w. Тип нагрузки определяется отношением осевого напряжения к кольцевому напряжению. Из таблицы видно, что при угле намотки равном 55° допустимое осевое напряжение выше.
| Таблица 1 | |||
| Допустимое осевое напряжение, S (Н/мм2) | |||
| R | Угол намотки w | ||
| 55° | 63° | 73° | |
| 0,25 | - | 32 | 25 |
| 0,50 | 40 | 32 | - |
Зависимость величины угла намотки и класса давления приведена в таблице 2.
| Таблица 2 | ||||||||
| Зависимость величины угла намотки и класса давления | ||||||||
| Класс давления, бар | 10 | 12,5 | 16 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 |
| Угол намотки, ° | 63 | - | 55 | 55 | 55 | 55 | 55 | 55 |
Полезная модель поясняется графическими материалами, где
на фиг. 1 - продольный разрез трубы.
На фиг. 2 - намотка ровинга.
Теплоизолированная труба содержит внутренний стеклопластиковый слой 1, теплоизоляционный слой 2 из полиуретанового жесткого пенопласта, внешний слой 3 из полиэтилена или оцинкованной стали (фиг. 1). Стеклопластиковый слой 1 образован спиральной намоткой ровинга из стекловолокна 4, пропитанного эпоксидной смолой с отвердителем, с углом намотки к продольной оси от 53° до 57° (фиг. 2).
Свойства внутреннего слоя трубы приведены в таблице 3.
| Таблица 3 | |
| Свойства внутреннего слоя трубы | |
| Теплопроводность, Вт/(м×К) | 0.29 |
| Коэффициент линейного расширения, 10 6 мм/мм/°C | 18,0 |
| Коэффициент прохождения жидкости, Хазен Вильяме | 150 |
| Шероховатость внутренней поверхности трубы, Юм | 5,3 |
| Плотность, г/см3 | 1,8 |
Характеристики пенопласта слоя 2 приведены в таблице 4.
| Таблица 4 | |
| Свойства пенопласта из полиуретана | |
| Плотность, кг/м3, не менее | 60 |
| Прочность при сжатии при 10%-ной деформации в радиальном направлении, МПа, не менее | 0,3 |
| Водопоглощение при кипячении в течение 90 мин, % по объему, не более | 10 |
| Прочность на сдвиг в осевом направлении, МПа, не менее, при температуре (для труб с ПЭ оболочкой): |  |
| (23±2)°C | 0,12 |
| (140±2)°C | 0,08 |
| Теплопроводность при средней температуре 50°C, Вт/м°C, не более | 0,033 |
| Прочность на сдвиг в тангенциальном направлении, МПа, не менее, при температуре | |
| (23±2)°C | 0,2 |
| (140±2)°C | 0,13 |
Характеристики внешнего слоя 3 из полиэтилена приведены в таблице 5.
| Таблица 5 | |
| Характеристики внешнего слоя | |
| Показатель | Характеристика |
| Качество поверхности | Гладкая наружная поверхность. Допускаются незначительные продольные полосы и волнистость, не выводящие толщину стенки трубы за пределы допускаемых отклонений. На наружной, внутренней и торцевой поверхностях не допускаются пузыри, трещины, раковины, посторонние включения. Концы не должны иметь заусенцев. Цвет - черный. |
| Относительное удлинение при разрыве, %, не менее | 350 |
| Изменение длины после прогрева при 110 0C, %, не более | 3 |
| Стойкость при температуре 80°C и постоянном давлении, ч, не менее | 165 (при начальном напряжении в стенке трубы 4,6 МПа) |
| 1000 (при начальном напряжении в стенке трубы 4,0МПа) | |
| Стойкость при постоянной нагрузке растяжения 4,0 МПа при температуре 80 0C в водном растворе поверхностно-активных веществ, ч, не менее | 2000 |
Тепловая изоляция изготавливается в соответствии с ГОСТ 30732-2006.
Были изготовлены трубы по полезной модели, которые обеспечивали следующие характеристики: эксплуатация при температуре окружающей среды от -60°C до +60°C; температура транспортируемой среды до +150°C при рабочем давлении транспортируемой среды до 2,5 МПа; подземная и наземная прокладка без компенсаторов и предварительного натяжения; небольшой собственный вес, простой и быстрый монтаж; незначительная шероховатость внутри трубы, обуславливающая наилучший с гидравлической точки зрения коэффициент трения; высокое термическое сопротивление внутренней трубы, вследствие этого благоприятная температурная нагрузка полиуретанового жесткого пенопласта и превосходная теплоизоляция, очень низкие потери тепла; теплоизоляция из полиуретанового жесткого пенопласта, не содержащего в своем составе фреона; абсолютная коррозионная устойчивость системы, не происходит процесс окисления, нет необходимости применения системы оперативно-дистанционного контроля; абсолютная устойчивость к воздействию электрического тока; минимальное техническое обслуживание; непревзойденный срок службы; высокая рентабельность и надежность.
1. Теплоизолированная труба, содержащая внутренний стеклопластиковый слой, образованный спиральной намоткой ровинга из стекловолокна, пропитанного эпоксидной смолой с отвердителем, с углом намотки к продольной оси от 53° до 57°, теплоизоляционный слой из полиуретанового жесткого пенопласта, внешний слой из полиэтилена или оцинкованной стали.
2. Теплоизолированная труба по п.1, отличающаяся тем, что угол намотки ровинга из стекловолокна составляет 55°.
