Многослойная эластомерная труба
Полезная модель относятся к составным армированным трубам, изготовленным из нескольких материалов и предназначенным для транспортирования жидких продуктов под высоким давлением или разрежением. Труба, выполненная в виде удлиненной оболочки (10), содержащей соединенные между собой внутренний износостойкий слой (11), выполненный из резины, и наружный защитный слой (12), выполненный из полимерного материала, расположенный между ними (11, 12) стержневой армирующий каркас (13), гибкие жгуты (14), связанные со стержневым армирующим каркасом (13), и торцовые присоединительные элементы (15) для соединения со смежными трубами или трубопроводной арматурой. Согласно полезной модели, стержневой армирующий каркас (13) выполнен в виде, по меньшей мере, одного спирального стержня (13а), гибкие жгуты (14) расположены между внутренним износостойким слоем (1) и наружным защитным слоем (13), и выполнены в виде поперечных и продольных слоев (14а, 14б) жгутов (14), торцовые присоединительные элементы (15) содержат кольцевые каркасы (15а), соединенные с продольными слоями (14б) жгутов (14) так, что продольные слои (14б) жгутов (14) петлями (14в) охватывают упомянутые кольцевые каркасы (15а) торцовых присоединительных элементов (15) по всей поверхности, причем поперечные и продольные слои (14а, 14б) жгутов (14) расположены перекрестно, а наружный защитный слой (12) выполнен из резины и покрывает внешние поверхности оболочки трубы и ее торцовых присоединительных элементов (15). Усовершенствованная конструкция трубы имеет продольную податливость и поперечную гибкость, а также эластичное крепление торцовых присоединительных элементов, что повышает эксплуатационную надежность и срок эксплуатации многослойной эластомерной трубы. 1 н.п. ф-лы. 1 ил.
Полезная модель относятся к составным армированным трубам, изготовленным из нескольких материалов и предназначенным для транспортирования жидких продуктов под высоким давлением или разрежением.
Из уровня техники известна наиболее близкая к полезной модели по количеству общих признаков и достигаемому результату многослойная эластомерная труба, выполненная в виде удлиненной оболочки, содержащая соединенные между собой внутренний износостойкий слой, выполненный из резины, и наружный защитный слой, выполненный из полимерного материала, расположенный между ними стержневой армирующий каркас, гибкие жгуты, связанные со стержневым армирующим каркасом, и торцовые присоединительные элементы для соединения со смежными трубами или трубопроводной арматурой / «Многослойная труба и способ изготовления многослойной трубы» UA 70421 C2 (Кущенко С.Н. и Липицкий С.Г.), 15.10.2004, наиболее близкий аналог - прототип/.
Внутренний износостойкий слой выполнен из эластомера, например, резины, или из износостойкого твердого материала, обладающего низкими адгезионными свойствами, например, стекла, фарфора, фторопласта или другого материала с аналогичными свойствами.
Труба содержит также промежуточный слой, который выполнен из полимербетона армированного продольными стержнями, представляющими собой стержневой армирующий каркас.
Внутренний износостойкий слой и промежуточный слой скреплены между собой гибкими жгутами.
Наружный защитный слой выполнен из композиционного материала.
Продольные стержни жестко скреплены с торцовыми присоединительными элементами (законцовками) в армирующие каркасы.
Недостатком известной трубы является чрезмерная продольная и поперечная жесткость самой трубы, а также жесткость крепления ее торцовых присоединительных элементов.
Это приводит к следующим последствиям.
При соединении таких жестких труб с жестким креплением торцовых присоединительных элементов в линию трубопровода, из-за несоосности соединяемых труб возникают зазоры в соединениях, что снижает их герметичность и надежность, а также уменьшает срок эксплуатации труб.
Кроме того, в процессе эксплуатации известной трубы в линии трубопровода в различных климатических условиях изменение температурного режима влечет за собой возникновение температурных напряжений, которые приводят, либо к деформации и разрушению стенок стыкуемых жестких труб, либо к нарушению герметичности соединений торцовых присоединительных элементов труб, снижению надежности и уменьшению срока эксплуатации труб.
Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание такой усовершенствованной конструкции многослойной эластомерной трубы, чтобы она имела 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 многослойной эластомерной трубы.
Поставленная техническая задача решается, а ожидаемый технический результат достигается тем, что в многослойной эластомерной трубе, выполненной в виде удлиненной оболочки, содержащей соединенные между собой внутренний износостойкий слой, выполненный из резины, и наружный защитный слой, выполненный из полимерного материала, расположенный между ними стержневой армирующий каркас, гибкие жгуты, связанные со стержневым армирующим каркасом, и торцовые присоединительные элементы для соединения со смежными трубами или трубопроводной арматурой, согласно полезной модели, стержневой армирующий каркас выполнен в виде, по меньшей мере, одного спирального стержня, гибкие жгуты расположены между внутренним износостойким слоем и наружным защитным слоем, и выполнены 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 перекрестно, а наружный защитный слой выполнен из резины и покрывает внешние поверхности 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 заявленной многослойной эластомерной трубы от известных из уровня техники аналогичных технических решений.
Эта совокупность общих и отличительных существенных признаков, которыми характеризуется заявляемая многослойная эластомерная труба, 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 достижении ожидаемого технического результата, обусловленного поставленной технической задачей, заключается в следующем.
Так, выполнение стержневого армирующего каркаса в виде, по меньшей мере, одного спирального стержня, обеспечивает образование конструкции, аналогичной конструкции винтовой цилиндрической пружины, имеющей упругую переменную продольную и поперечную жесткость.
При этом стержневой армирующий каркас автономно расположен между внутренним износостойким слоем, выполненным из эластомера, например, резины, и наружным защитным слоем.
Известно, что резина относится к эластомерам и является конструкционным материалом, обладающим высокой эластичностью, то есть способностью к большим обратимым деформациям.
Это обеспечивает, как стержневому армирующему каркасу, так и трубе в целом, податливость в продольном направлении и гибкость в поперечном направлении.
В связи с тем, что гибкие жгуты расположены между внутренним износостойким слоем и наружным защитным слоем и выполнены в виде поперечных и продольных слоев жгутов формируется пространственная система жгутов.
Такая пространственная система жгутов образует дополнительный жгутовый армирующий каркас.
Для повышения прочности этот жгутовый каркас связан с основным стержневым армирующим каркасом.
Кроме того, дополнительный жгутовый каркас формирует эластичную оболочку из жгутов, способную, по мере упругой продольной или поперечной деформации трубы, сокращаться в продольном направлении и изгибаться в поперечном направлении не снижая прочности стенки трубы.
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 трубы.
При этом торцовые присоединительные элементы получают достаточную эластичную податливость относительно стенки трубы, что при соединении труб и не параллельности торцов их торцовых присоединительных элементов, обеспечивает упругий поворот, плотное прилегание торцовых присоединительных элементов и герметичность соединения смежных труб.
За счет этого повышается эксплуатационная надежность и срок эксплуатации труб.
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 трубы, что повышает эксплуатационную надежность и увеличивает срок службы трубы.
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 трубы в продольном направлении и гибкость в поперечном направлении.
А в связи с тем, что наружный защитный слой, выполненный из резины, покрывает внешние поверхности оболочки трубы и ее торцовых присоединительных элементов, то обеспечивается надежная защита стенки и торцовых присоединительных элементов трубы от повреждений при механическом воздействии или воздействии агрессивных сред.
Кроме того, достигается образование упругих прокладок из резины между торцами торцовых присоединительных элементов (кольцевых каркасов) соединяемых труб.
За счет этого обеспечивает герметичность соединений и высокая эксплуатационная надежность труб, что существенно повышает срок их эксплуатации.
Кроме того, в процессе эксплуатации известной трубы в линии трубопровода в различных климатических условиях изменение температурного режима, которое влечет
за собой возникновение температурных напряжений, за счет продольной податливости и поперечной гибкости трубы, не приводят к деформации и разрушению стенок стыкуемых жестких труб, либо к нарушению герметичности соединений торцовых присоединительных элементов труб.
За счет этого существенно повышается надежность и увеличивается срок эксплуатации труб.
Из уровня техники заявители не выявили технические решения, совпадающие с общими и отличительными признаками заявляемой многослойной эластомерной трубы, 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 изображена многослойная эластомерная труба, общий вид, продольный разрез.
Многослойная эластомерная труба, выполненная в виде удлиненной оболочки 10, содержит соединенные между собой внутренний износостойкий слой 11, выполненный из резины, и наружный защитный слой 12, выполненный из полимерного материала, расположенный между ними (11, 12) стержневой армирующий каркас 13, гибкие жгуты 14, связанные со стержневым армирующим каркасом 13, и торцовые присоединительные элементы 15 для соединения со смежными трубами или трубопроводной арматурой.
Согласно полезной модели, стержневой армирующий каркас 13 выполнен в виде, по меньшей мере, одного спирального стержня 13а.
Гибкие жгуты 14 расположены между внутренним износостойким слоем 11 и наружным защитным слоем 13, и выполнены в виде поперечных и продольных слоев 14а, 14б жгутов 14.
Торцовые присоединительные элементы 15 содержат кольцевые каркасы 15а, соединенные с продольными слоями 14б жгутов 14 так, что продольные слои 14б жгутов 14 петлями 14в охватывают упомянутые кольцевые каркасы 15а торцовых присоединительных элементов 15 по всей поверхности.
Причем поперечные и продольные слои 14а, 14б жгутов 14 расположены перекрестно.
А наружный защитный слой 12 выполнен из резины и покрывает внешние поверхности оболочки 10 трубы и ее торцовых присоединительных элементов 15.
Усовершенствованная конструкция трубы, за счет продольной податливости и поперечной гибкости, а также за счет эластичного крепления торцовых
присоединительных элементов 15 обеспечивает повышение эксплуатационной надежности и срока эксплуатации труб.
Многослойную полимерную трубу изготавливают следующим образом.
Сначала с помощью оправки формируют внутренний износостойкий слой 11 из сырой износостойкой резины.
Затем формируют гибкие жгуты 14, выполненные в виде поперечных и продольных слоев 14а, 14б жгутов 14 и устанавливают стержневой армирующий каркас 13 в виде, по меньшей мере, одного спирального стержня 13а.
Поперечные слои 14а жгутов 14 связывают со спиральным стержнем 13а армирующего каркаса 13, например, путем переплетения или другими средствами.
В концевых частях трубы 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 14 петлями 14в охватывают упомянутые кольцевые каркасы 15а торцовых присоединительных элементов 15 по всей поверхности, причем поперечные и продольные слои 14а, 14б жгутов 14 располагают перекрестно.
А затем с помощью сырой резины формируют наружный защитный слой 12, причем резиной покрывают все внешние поверхности трубы и ее торцовых присоединительных элементов 15.
После холодной или горячей вулканизации готовую многослойную эластомерную трубу снимают с оправки и передают в эксплуатацию.
Используют многослойную эластомерную трубу в составе трубопровода следующим образом.
Изготовленную трубу соединяют с аналогичной трубой с помощью, например фланцевых соединений.
Для этого в торцовых присоединительных элементах 15 смежных труб выполняют сквозные отверстия, равномерно расположенные по окружности и параллельно осям труб.
Затем смежные трубы ориентируют в пространстве так, чтобы ось одной трубы совпадала с осью другой трубы.
В отверстия торцовых присоединительных элементов 15 вводят болты и перекрестно стягивают торцовые присоединительные элементы 15 резьбовыми соединениями с помощью болтов, шайб и гаек.
Незначительное отклонение от параллельности торцов торцовых присоединительных элементов 15 компенсируется упругими свойствами резины наружного защитного слоя 12, податливостью торцовых присоединительных элементов
15, а также податливостью трубы в продольном направлении и гибкостью трубы в поперечном направлении в том случае, когда труба устанавливается в промежутке между двумя зафиксированными трубами.
Кроме того, в процессе эксплуатации этой трубы в линии трубопровода в различных климатических условиях изменение температурного режима, которое влечет за собой возникновение температурных напряжений, за счет продольной податливости и поперечной гибкости трубы, не приводят к деформации и разрушению стенок стыкуемых жестких труб, либо к нарушению герметичности соединений торцовых присоединительных элементов 15 труб.
За счет этого существенно повышается надежность и увеличивается срок эксплуатации труб.
Предлагаемая многослойная эластомерная труба может быть многократно изготовлена 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. Удлиненная оболочка
11. Внутренний износостойкий слой
12. Наружный защитный слой
13. Армирующий каркас
13а. Спиральный стержень
14. Гибкие жгуты
14а. Поперечные слои жгутов 14
14б. Продольные слои жгутов 14
14в. Петли продольных слоев 14б жгутов 14
15. Законцовки
15а. Кольцевые каркасы законцовок 15
Многослойная эластомерная труба, выполненная в виде удлиненной оболочки (10), содержащей соединенные между собой внутренний износостойкий слой (11), выполненный из резины, и наружный защитный слой (12), выполненный из полимерного материала, расположенный между ними (11, 12) стержневой армирующий каркас (13), гибкие жгуты (14), связанные со стержневым армирующим каркасом (13), и торцовые присоединительные элементы (15) для соединения со смежными трубами или трубопроводной арматурой, отличающаяся тем, что стержневой армирующий каркас (13) выполнен в виде, по меньшей мере, одного спирального стержня (13а), гибкие жгуты (14) расположены между внутренним износостойким слоем (11) и наружным защитным слоем (13) и выполнены в виде поперечных и продольных слоев (14а, 14б) жгутов (14), торцовые присоединительные элементы (15) содержат кольцевые каркасы (15а), соединенные с продольными слоями (14б) жгутов (14) так, что продольные слои (14б) жгутов (14) петлями (14в) охватывают упомянутые кольцевые каркасы (15а) торцовых присоединительных элементов (5) по всей поверхности, причем поперечные и продольные слои (14а, 14б) жгутов (14) расположены перекрестно, а наружный защитный слой (12) выполнен из резины и покрывает внешние поверхности оболочки трубы и ее торцовых присоединительных элементов (15).
