Труба полимерная армированная и способ ее изготовления

Изобретение относится к области производства полимерных труб, армированных усиливающим каркасом, которые могут быть использованы при сооружении трубопроводов для транспортирования газообразных и жидких сред, в том числе химически агрессивных, при высоких давлениях и перепадах температуры. В трубе полимерной армированной, содержащей внутренний и наружный слои полимера и размещенный между ними усилитель прочности из высокомодульных волокон или жгутов, имеющий по крайней мере два слоя стержней, продольной и навитых на них стержней поперечной арматуры, размещенных последовательно по толщине стенки трубы, по всей длине продольного стержня арматуры выполнены утолщения, при этом продольные стержни первого слоя арматуры углублены в наружную поверхность внутреннего полимерного слоя на величину, близкую к половине размера утолщения. В способе изготовления полимерной армированной трубы, включающем формирование внутреннего полимерного слоя, укладку на его наружную поверхность стержней первого слоя продольной арматуры, навивку с натяжением поперечных стержней арматуры, последующую попеременную укладку продольных и навивку с натяжением поперечных стержней арматуры по толщине стенки трубы и формирование наружного полимерного слоя, перед укладкой продольных стержней арматуры на них выполняют утолщения, например завязывают узлы, а наружную поверхность внутреннего полимерного слоя разогревают до пластификации на глубину, близкую к половине утолщения, при этом величина натяжения при намотке первого поперечного слоя арматуры выбирается достаточной для внедрения утолщений первого слоя продольной арматуры в пластифицированный слой на всю глубину. Изобретение обеспечивает повышенное сцепление стержней продольной арматуры с полимером, что в целом приводит к созданию прочного жесткого сетчатого каркаса, надежно сцепленного с полимером и равномерно воспринимающего нагрузку по толщине стенки трубы. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к области производства полимерных труб, армированных усиливающим каркасом, которые могут быть использованы при сооружении трубопроводов для транспортирования газообразных и жидких сред, в том числе химически агрессивных, при высоких давлениях и перепадах температуры.

Известна пластмассовая труба (патент RU 2205318, МПК 7 F 16 L 9/12 от 19.02.2001), содержащая внутренний и наружный слои из термопластичного материала, а также расположенный между ними армирующий наполнитель из полимерного или минерального материала в виде непрерывных нитей, углубленных в наружную поверхность внутреннего и внутреннюю поверхность наружного слоев.

Недостатком этой трубы является невозможность восприятия высоких осевых нагрузок вследствие малой жесткости ромбовидных ячеек каркаса, образованных слоями намотанных во взаимно противоположных направлениях нитей.

Известен способ изготовления пластмассовой трубы (патент RU 2197387, МПК 7 B 29 D 23/00 от 19.02.2001), включающий нагрев наружной поверхности внутреннего термопластичного слоя, нанесение на нее армирующего наполнителя из полимерного или минерального материала в виде двух слоев намотанных с натяжением во взаимно противоположных направлениях нитей и последующее нанесение наружного термопластичного слоя.

Недостатком этого способа является невозможность получения пластмассовой трубы с высокой восприимчивостью к осевым нагрузкам.

Известна труба полимерная армированная с усилителем прочности из высокомодульных волокон или жгутов, размещенным в монолитном блоке полимера и содержащим по крайней мере по два слоя продольной и поперечной арматуры, размещенных последовательно по толщине стенки трубы со смещением каждого последующего одноименного слоя относительно соответствующего ему предыдущего на величину, кратную шагу элементов в слое, деленную на количество одноименных слоев, при этом витки поперечных стержней арматуры соседних слоев имеют отклонение от круга, а продольные стержни, начиная со второго слоя, размещены между ними зигзагообразно (патент RU 2220353, МПК 7 F 16 L 9/12 от 30.09.2002). Эта труба принята в качестве прототипа.

Недостатком такой трубы является неодинаковая несущая способность первого и последующего слоев продольных стержней арматуры из-за разных условий их взаимодействия с полимерными слоями, так как продольные стержни первого слоя прямолинейные, а продольные стержни последующих слоев - зигзагообразные, вследствие чего сцепление продольных стержней первого слоя с полимером меньше, чем последующих. Кроме этого, сцепление зигзагообразных продольных стержней с полимером также недостаточно надежно из-за небольшого угла изгиба.

Известен способ изготовления полимерной армированной трубы (патент RU 2200353, МПК 7 F 16 L 9/12 от 30.09.2002), принятый в качестве прототипа, заключающийся в том, что предварительно формируют внутреннюю полимерную оболочку трубы, на наружную поверхность полученного внутреннего полимерного слоя укладывают стержни первого слоя продольной арматуры, после чего производят навивку поперечных стержней арматуры, а последующие слои стержней продольной и поперечной арматуры укладывают попеременно по толщине стенки трубы, смещая каждый последующий одноименный слой относительно соответствующего ему предыдущего на величину, кратную шагу элементов в слое, деленному на количество одноименных слоев, при этом навивку поперечных стержней арматуры ведут с натяжением, посредством чего фиксируют первый слой стержней продольной арматуры относительно наружной поверхности внутреннего полимерного слоя и изгибают продольные стержни, начиная со второго слоя между витками соседних слоев поперечных стержней арматуры, фиксируя их относительно друг друга.

Недостатком этого способа является невозможность получения полимерной армированной трубы с равным значением нагрузочной способности по толщине стенки и надежной фиксацией продольных стержней арматуры относительно полимера.

Задача, решаемая изобретением в части изделия, заключается в обеспечении равного значения нагрузочной способности по толщине стенки трубы и надежной фиксации продольных стержней арматуры относительно полимера и повышении нагрузочной способности трубы в целом.

Задача, решаемая изобретением в части способа, заключается в обеспечении возможности получения полимерной армированной трубы с высокой нагрузочной способностью.

Эта задача решается следующим образом.

В известной полимерной армированной трубе, содержащей внутренний и наружный слои полимера и размещенный между ними усилитель прочности из высокомодульных волокон или жгутов, имеющий по крайней мере два слоя стержней продольной и навитых на них стержней поперечной арматуры, размещенных последовательно по толщине стенки трубы, Согласно изобретению по всей длине продольного стержня арматуры выполнены утолщения, при этом продольные стержни первого слоя арматуры углублены в наружную поверхность внутреннего полимерного слоя на величину, близкую к половине утолщения.

Утолщения на продольных стержнях арматуры могут быть выполнены в виде узлов с петлями.

В известном способе изготовления полимерной армированной трубы, включающем формирование внутреннего полимерного слоя, укладку на его наружную поверхность стержней первого слоя продольной арматуры, навивку с натяжением поперечных стержней арматуры, последующую попеременную укладку продольных и навивку с натяжением поперечных стержней арматуры по толщине стенки трубы и формирование наружного полимерного слоя, Согласно изобретению перед укладкой продольных стержней арматуры на них выполняют утолщения, например завязывают узлы, а наружную поверхность внутреннего полимерного слоя разогревают до пластификации на глубину, близкую к половине утолщения, при этом величина натяжения при намотке первого поперечного слоя арматуры выбирается достаточной для внедрения утолщений первого слоя продольной арматуры в пластифицированный слой на всю глубину.

На фиг.1 изображен общий вид предлагаемой полимерной армированной трубы (продольный разрез А-А на фиг.2).

На фиг.2 изображен поперечный разрез предлагаемой трубы.

На фиг.3, 4, 5 изображены возможные формы выполнения утолщений на продольных стержнях арматуры.

Труба полимерная армированная содержит усилитель прочности в виде сетчатого каркаса, выполненного из высокомодульных волокон или жгутов, размещенного в блоке полимера, имеющего внутренний слой 1 и наружный слой 2. Сетчатый каркас состоит из первого слоя продольных стержней 3 и навитых на них поперечных стержней 4.

Продольные стержни 3 распределены по окружности с шагом t, шаг навивки поперечных стержней 4 составляет t₁. На слой поперечных стержней 4 уложен второй слой продольных стержней 5 также с шагом t, но со смещением относительно продольных стержней 3 первого слоя на величину t/2. На слой продольных стержней 5 навит второй слой поперечных стержней 6 также с шагом t₁, но со смещением относительно поперечных стержней 4 на величину t₁/2. Витки второго слоя поперечных стержней 6 имеют отклонение от круга, а стержни 5 второго слоя продольной арматуры размещены между ними зигзагообразно. Аналогичным образом могут быть выполнены последующие слои арматуры.

На продольных стержнях 3, 5 выполнены утолщения 7 в виде узлов с петлями, размещенными вдоль оси трубы с шагом t₂. Продольные стержни 4 первого слоя углублены в наружную поверхность внутреннего слоя полимера 1 на величину, близкую к половине утолщения 7.

Наличие утолщений 7 на продольных стержнях арматуры 3, углубленных в наружную поверхность внутреннего слоя полимера 1 и внутреннюю поверхность наружного слоя полимера 2 на примерно равную величину, обеспечивает надежное и равновеликое сцепление этих стержней с обоими слоями полимера 1, 2 и соответственно равномерное распределение нагрузки между ними. Утолщения 7 на продольных стержнях 5 второго слоя арматуры также обеспечивают повышенное сцепление стержней с полимером, что в целом приводит к созданию прочного пространственного жесткого сетчатого каркаса, надежно сцепленного с полимером, равномерно воспринимающего нагрузку по толщине стенки трубы.

Способ изготовления полимерной армированной трубы заключается в следующем.

На стержнях арматуры, которые будут использованы в качестве продольных, выполняют утолщения 7, например завязывают узлы с петлями с шагом t₂, затем формируют внутренний слой полимера 1, укладывают на него продольные стержни 3, распределяя их равномерно по окружности с шагом t, далее нагревают наружную поверхность внутреннего слоя полимера 1 до пластификации его на глубину, близкую к половине утолщения 7, и производят навивку поперечных стержней арматуры 4 с шагом t₁ и с натяжением, достаточным для внедрения утолщения 7 на всю глубину пластифицированного слоя. После этого на витки первого слоя поперечной арматуры 4 укладывают стержни 5 второго слоя продольной арматуры также с шагом t, но со смещением относительно стержней 3 первого слоя на величину t/2 и навивают на них с натяжением стержни 6 второго слоя поперечной арматуры с шагом t₁, но со смещением относительно поперечных стержней 4 на величину t₁/2, при этом стержни 5 приобретают зигзагообразную форму. Аналогичным образом могут быть сформированы последующие слои арматуры. После формирования сетчатого пространственного каркаса формируют наружный слой полимера 2.

Способ обеспечивает получение полимерной армированной трубы повышенной нагрузочной способности за счет надежного сцепления продольных стержней арматуры с полимером и равной нагрузочной способности по толщине стенки трубы.

Способ может быть реализован на известном устройстве с добавлением специального оборудования.

1. Труба полимерная армированная, содержащая внутренний и наружный слои полимера и размещенный между ними усилитель прочности из высокомодульных волокон или жгутов, имеющий, по крайней мере два слоя стержней продольной и навитых на них стержней поперечной арматуры, размещенных последовательно по толщине стенки трубы, отличающаяся тем, что по всей длине продольного стержня арматуры выполнены утолщения, при этом продольные стержни первого слоя арматуры углублены в наружную поверхность внутреннего полимерного слоя на величину, близкую к половине утолщения.

2. Труба полимерная армированная по п.1, отличающаяся тем, что утолщения на продольных стержнях арматуры выполнены в виде узлов с петлями.

3. Способ изготовления полимерной армированной трубы, включающий формирование внутреннего полимерного слоя, укладку на его наружную поверхность стержней первого слоя продольной арматуры, навивку с натяжением поперечных стержней арматуры, последующую попеременную укладку продольных и навивку с натяжением поперечных стержней арматуры по толщине стенки трубы и формирование наружного полимерного слоя, отличающийся тем, что перед укладкой продольных стержней арматуры на них выполняют утолщения, например завязывают узлы, а наружную поверхность внутреннего полимерного слоя разогревают до пластификации на глубину, близкую к половине утолщения, при этом величина натяжения при намотке первого поперечного слоя арматуры выбирается достаточной для внедрения утолщений первого слоя продольной арматуры в пластифицированный слой на всю глубину.