Способ непрерывного изготовления металлополимерной трубы

 

Изобретение относится к производству полимерных труб, армированных объемным металлическим усилителем прочности, методом экструзионного формования и может быть использовано для изготовления трубопроводов, применяемых для транспортирования агрессивных жидких и газообразных сред при высоких давлениях. Технический результат, получаемый при осуществлении предлагаемого изобретения, заключается в повышении нагрузочной способности металлополимерной трубы, снижении расхода электроэнергии и трудозатрат за счет исключения сварки упругого спирального слоя с жестким каркасом, расширении возможностей использования труб в различных условиях эксплуатации при использовании различных материалов, составляющих компоненты металлополимерной трубы, и, в целом, в повышении надежности работы трубопровода. Способ изготовления металлополимерной трубы заключается в том, что в первом экструдере формуют полимерную трубу 1 с заданным материалом полимера, активизируют наружную поверхность этой трубы, например, обработкой механическим путем и/или термической обработкой путем нагрева либо нанесением на нее термически обработанного полимерного слоя, например, навивкой полимерной пленки на горячую полимерную трубу 1 или напылением на эту трубу 1 расплавленного полимера и получают активизированный слой 2 наружной поверхности полимерной трубы 1. Устанавливают на активизированный слой 2 трубы 1 спиральный слой 3 из проволоки, ленты или корда с заданным шагом и направлением навивки, закрепляя тем самым на полимерной трубе 1. Далее на спиральный слой элементов 3 подают элементы продольной арматуры, равномерно расположенные по окружности, и образуют слой продольной арматуры 5, на который навивают наружный спиральный слой проволочной арматуры 6. По мере навивки спиральный слой 6 приваривают к последовательно пересекаемым элементам продольного слоя 5 электроконтактным методом и получают жесткий каркас 4, размещенный на упругом спиральном слое 3. Жесткий каркас 4 с упругим слоем 3 составляют усилитель прочности 7, установленный на полимерной трубе 1. Усилитель прочности 7 вводят вместе с трубой 1 в термостат. В термостате усилитель прочности 7 прогревают до температуры, близкой к температуре расплава полимера, однако не допускающей деформации внутренней полимерной трубы 1. Затем прогретый усилитель прочности 7 поступает в формующую полость экструдера, куда подают и расплав экструдируемого полимера 8. При этом роль внутренней образующей формующей полости выполняет сама полимерная труба 1, по активизированной поверхности которой происходит образование монолита 9 из полимера внутренней трубы 1 и расплава экструдированного полимера 8. Внешней образующей поверхностью формующей полости является гильза. 1 ил.

Изобретение относится к производству полимерных труб, армированных объемным металлическим усилителем прочности, методом экструзионного формования и может быть использовано для изготовления трубопроводов, применяемых для транспортирования агрессивных жидких и газообразных сред при высоких давлениях.

Известен способ производства армированных полимерных труб, заключающийся в формировании бесконечной поперечной арматурной ленты, например из нескольких элементов поперечной арматуры, накладывании на них и скреплении с ними элементов продольной арматуры, навивке полученной арматурной ленты и ее скреплении, например, сваркой в трубчатый каркас и последующей заливке жесткого каркаса термопластичным материалом (см. патент РФ 2065118. "Способ изготовления полимерной армированной трубы", заявл. 22.02.95, опубл. 10.08.96. Бюл. 22).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при осуществлении известного способа относится то, что при осуществлении сварки арматурной ленты из продольных и поперечных проволочных элементов и последующей сварки каркаса из ленты действительно образуют жесткую конструкцию трубы, но с невысокой нагрузочной способностью.

Известен способ получения металлополимерной трубы методом экструзионного формования, заключающийся в одновременной навивке нескольких армирующих спиралей на элементы продольной арматуры, сварке спиралей с продольной арматурой равномерно расположенными по окружности роликовыми электродами и последующей подаче полученного усилителя прочности с расплавом полимера в формующую полость, образованную неподвижной гильзой и охлаждаемым дорном. При этом армирующие спирали размещают на продольной арматуре с взаимным сдвигом по фазе на угол 2π/n, где n - число армирующих спиралей (см. патент РФ 1838943. "Способ непрерывного изготовления металлополимерной трубы и установка для его осуществления", заявл. 19.04.91). Этот способ взят за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что, как и в предыдущем аналоге, получают трубу с усилителем прочности в виде жесткого каркаса с недостаточной нагрузочной способностью.

Заявляемое техническое решение направлено на создание трубопроводов больших диаметров с высокой нагрузочной способностью при повышении надежности их работы в условиях агрессивных сред и высоких давлений.

Технический результат, получаемый при осуществлении предлагаемого изобретения, заключается в повышении нагрузочной способности металлополимерной трубы, снижении расхода электроэнергии и трудозатрат за счет исключения сварки упругого спирального слоя с жестким каркасом, расширении возможностей использования труб в различных условиях эксплуатации при использовании различных материалов, составляющих компоненты металлополимерной трубы, и, в целом, в повышении надежности работы трубопровода.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе непрерывного изготовления металлополимерной трубы путем экструзионного формования, заключающемся в подаче расплава экструдируемого полимера в формующую полость на перемещаемый усилитель прочности, включающий жесткий каркас, выполненный из слоя продольных и навитого на него с заданным шагом внешнего слоя спиральных элементов арматуры, сваренных между собой по мере навивки, согласно изобретению формуют внутреннюю полимерную трубу в первом экструдере, активизируют ее наружную поверхность механической и/или термической обработкой либо путем нанесения на нее термически обработанного полимерного слоя, устанавливают на активизированную наружную поверхность полимерной трубы слой спиральных элементов, закрепляя его на полимерной трубе с заданным шагом и направлением навивки, формируют жесткий каркас сваркой и установкой на упругом слое спиральных элементов, полученный таким образом усилитель прочности вводят в термостатирующую камеру, термостатируют его до температуры, исключающей деформацию внутренней полимерной трубы, перемещают внутреннюю полимерную трубу с усилителем прочности через второй экструдер, при этом полимерная труба является внутренней образующей формующей полости, заполняют полость с усилителем прочности экструдируемым расплавом полимера и формуют монолит полимера трубы из внутренней полимерной трубы и экструдируемого расплава полимера.

Формование внутренней полимерной трубы позволяет получить основу для установки на ней усилителя прочности.

Активизирование наружной поверхности внутренней полимерной трубы позволяет закрепить навиваемый слой спиральных элементов на этой поверхности с заданным шагом, а также повысить адгезионную способность поверхности внутренней трубы для соединения с экструдируемым полимером в единый монолит.

Установка слоя спиральных элементов с заданным шагом, натягом и направлением навивки на активизированную наружную поверхность внутренней полимерной трубы и закрепление этого слоя на ней формируют упругий слой усилителя прочности.

Установка жесткого сварного каркаса на упругом спиральном слое, причем, без сварки друг с другом, позволяет получить усилитель прочности новой конструкции, размещенный на внутренней полимерной трубе.

Термостатирование усилителя прочности до температуры, исключающей деформацию внутренней полимерной трубы, позволяет экструдируемому расплаву полимера демпфировать термический удар при соприкосновении с усилителем прочности. Происходит заполнение усилителя прочности расплавом полимера и соединение этого расплава с активизированной наружной поверхностью внутренней полимерной трубы в монолит.

Перемещение внутренней полимерной трубы с установленным на ней усилителем прочности позволяет использовать эту полимерную трубу в качестве внутренней образующей в формующей полости экструдера.

Выполнение усилителя прочности в виде жесткого сварного каркаса и упругого слоя спиральных элементов, не связанного жестко со сварным каркасом, повышает нагрузочную способность трубы при определенной жесткости ее конструкции.

Технических решений, совпадающих с существенными признаками заявляемого изобретения, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна". Заявляемые существенные признаки изобретения, предопределяющие получение указанного технического результата, явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "изобретательский уровень".

Труба, получаемая при реализации заявляемого способа, представлена на чертеже.

На чертеже дан общий вид металлополимерной трубы в разрезе.

Труба включает в себя внутреннюю полимерную трубу 1 с активизированной наружной поверхностью 2, на которой установлен и закреплен с заданным шагом и направлением навивки упругий слой спиральных элементов 3. На этом слое 3 установлен жесткий каркас 4, включающий слой продольной арматуры 5 и приваренный к нему наружный слой спиральной арматуры 6. Упругий слой спиральных элементов 3 и жесткий каркас 4 составляют усилитель прочности 7, а внутренняя полимерная труба 1 и экструдированный расплав полимера 8 сформованы в монолит полимера трубы 9.

Способ изготовления полимерной армированной трубы, представленной на чертеже, заключается в том, что в первом экструдере формуют полимерную трубу 1 из заданного материала полимера, активизируют наружную поверхность этой трубы, например, обработкой механическим путем и/или термической обработкой путем нагрева либо нанесением на нее термически обработанного полимерного слоя, например, навивкой полимерной пленки на горячую полимерную трубу 1 или напылением на эту трубу 1 расплавленного полимера и получают активизированный слой 2 наружной поверхности полимерной трубы 1. Устанавливают на активизированный слой 2 трубы 1 спиральный слой 3 из проволоки, ленты или корда с заданным шагом и направлением навивки, закрепляя тем самым на полимерной трубе 1.

Далее на спиральный слой элементов 3 подают элементы продольной арматуры, равномерно расположенные по окружности, и образуют слой продольной арматуры 5, на который навивают наружный спиральный слой проволочной арматуры 6. По мере навивки спиральный слой 6 приваривают к последовательно пересекаемым элементам продольного слоя 5 электроконтактным методом и получают жесткий каркас 4, размещенный на упругом спиральном слое 3. Жесткий каркас 4 с упругим слоем 3 составляют усилитель прочности 7, установленный на полимерной трубе 1. Усилитель прочности 7 вводят вместе с трубой 1 в термостат. В термостате усилитель прочности 7 прогревают до температуры, близкой к температуре расплава полимера, однако не допускающей деформации внутренней полимерной трубы 1. Затем прогретый усилитель прочности 7 поступает в формующую полость экструдера, куда подают и расплав экструдируемого полимера 8. При этом роль внутренней образующей формующей полости выполняет сама полимерная труба 1, по активизированной поверхности которой происходит образование монолита 9 из полимера внутренней трубы 1 и расплава экструдированного полимера 8. Внешней образующей поверхностью формующей полости является гильза.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает получение качественных труб с повышенной нагрузочной способностью для использования в различных отраслях промышленности.

Формула изобретения

Способ непрерывного изготовления металлополимерной трубы путем экструзионного формования, заключающийся в подаче расплава экструдируемого полимера в формующую полость на перемещаемый усилитель прочности, включающий жесткий каркас, выполненный из слоя продольных и навитого на него с заданным шагом внешнего слоя спиральных элементов арматуры, сваренных между собой по мере навивки, отличающийся тем, что формуют внутреннюю полимерную трубу в первом экструдере, активизируют ее наружную поверхность механической и/или термической обработкой либо путем нанесения на нее термически обработанного полимерного слоя, устанавливают на активизированную наружную поверхность слой спиральных элементов, закрепляя его на полимерной трубе с заданным шагом и направлением навивки, формируют жесткий каркас сваркой и установкой на упругом слое спиральных элементов, полученный таким образом усилитель прочности вводят в термостатирующую камеру, термостатируют его до температуры, исключающей деформацию внутренней полимерной трубы, перемещают внутреннюю полимерную трубу с усилителем прочности через второй экструдер, при этом полимерная труба является внутренней образующей формующей полости, формуют монолит полимера трубы из внутренней полимерной трубы и экструдируемого расплава полимера.

РИСУНКИ

Рисунок 1