Композитная труба, включающая трубу из сшитого полиэтилена
Изобретение относится к композитной трубе, включающей трубу из сшитого полиэтилена. Сущность изобретения: композитная труба (1), включающая трубу (1) из сшитого полиэтилена и, по меньшей мере, один окружающий трубу (1) слой, причем между слоем (2) и трубой (1) расположена арматура (3), состоящая из, по меньшей мере, одной стальной нити (4), причем между арматурой (3) и трубой (1) предусмотрен промежуточной слой (5), и причем арматура (3) приварена между промежуточным слоем (5) и слоем (2), стальная нить (4) изготовлена из нержавеющей стали с содержанием хрома по меньшей мере 10 мас.%. Техническим результатом изобретения является повышение устойчивости к высоким нагрузкам. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к композитной трубе, включающей трубу из сшитого полиэтилена.
Такие трубы часто используются для транспортировки тепла на большие расстояния и поэтому подвергаются высоким нагрузкам. Известно, что для упрочнения этих труб используют арамидные волокна. Недостатком при этом является то, что эти арамидные волокна не проявляют поддающихся определению свойств старения. Нельзя исключить резких снижений прочности при длительной эксплуатации и поэтому заметно уменьшается гарантируемый срок службы трубы.
На этом фоне в основе изобретения лежит задача, состоящая в том, чтобы предложить композитную трубу, включающую трубу из сшитого полиэтилена, которая может выдерживать высокие нагрузки в течение длительного времени и, в частности, пригодна для транспортировки тепла на большие расстояния.
Согласно изобретению эта задача решается с помощью композитной трубы, включающей трубу из сшитого полиэтилена и, по меньшей мере, один окружающий эту трубу слой, причем между слоем и трубой расположена арматура из, по меньшей мере, одной стальной нити. По сравнению с известными решениями согласно уровню техники изобретение отличается тем, что стальные нити, с одной стороны, обладают высокой устойчивостью к старению, а с другой стороны, неожиданным образом при применении стальных нитей возможно экономичное изготовление армированных труб с внутренним слоем из сшитого полиэтилена. Диаметр стальной нити может составлять 0,1-1 мм, предпочтительно 0,2-0,7 мм, особенно предпочтительно 0,3-0,5 мм, в частности приблизительно 0,4 мм. Соответствующими толщинами для окружающего трубу слоя являются 0,5-4 мм, предпочтительно 1-3 мм, особенно предпочтительно 1,5-2,5 мм, в частности приблизительно 2 мм.
Предпочтительно стальная нить изготовлена из нержавеющей стали согласно DIN 10020. Нержавеющая сталь при этом может содержать, по меньшей мере, 10 мас.% хрома. Он растворен в смешанных кристаллах аустенита или феррита. Дополнительно нержавеющая сталь может содержать никель, и/или молибден, и/или марганец, и/или ниобий.
Окружающий трубу слой может состоять из пластмассы, предпочтительно из термопласта, в частности полиэтилена. В частности, между арматурой и трубой может быть расположен промежуточный слой, который состоит также из пластмассы, предпочтительно из термопласта, в частности из полиэтилена. В рамках изобретения предусматривается, в частности, что слой и промежуточный слой состоят из одного и того же материала. Сэндвич-структура позволяет надежное и долговечное приваривание, по меньшей мере, одной стальной нити между обоими слоями. Промежуточный слой имеет толщину предпочтительно 0,05-0,4, особенно предпочтительно 0,1-0,3, в частности приблизительно 0,2 мм.
Разумеется, в рамках изобретения может быть предусмотрено несколько стальных нитей для армирования. Они могут быть собраны в группы нитей, содержащие, по меньшей мере, две нити. По меньшей мере, одна стальная нить может быть поступательно намотана вокруг трубы в осевом направлении и благодаря этому образовывать обмотку стальной нитью или группой нитей. Предпочтительным образом предусмотрено несколько обмоток, которые, в частности, могут быть расположены на расстоянии друг от друга. Согласно особенно предпочтительному варианту выполнения изобретения обмотки перекрещиваются вследствие противоположного направления намотки. Это приводит к тому, что обмотки на поверхности промежуточного слоя образуют ромбовидный узор. Группы нитей образуют предпочтительно плоскую ленту, которая своей широкой стороной, по меньшей мере, отдельными участками плоско прилегает к расположенной под нею поверхности. Предпочтительно обмотки переплетаются между собой таким образом, что одна обмотка направляется соответственно дважды под перекрещивающимися с ней обмотками и, следуя дальше, дважды над перекрещивающимися с ней обмотками и т.д.
Согласно особенно предпочтительному варианту выполнения изобретения на слой с наружной стороны наносится изолирующий слой, перекрывающий доступ кислорода, который, в частности, может состоять из EVON (этилен/виниловый спирт). Целесообразно между этими обоими слоями расположить слой средства, повышающего сцепление, который улучшает связь между слоем и изолирующим слоем. При этом слой повышающего сцепление средства и изолирующий слой могут быть изготовлены способом совместной экструзии. Изолирующий слой, перекрывающий доступ кислорода, явно препятствует диффузии газов, в частности кислорода, через стенку трубы. Кроме того, он обеспечивает хорошее сцепление между композитной трубой и изоляцией, состоящей из полиуретановой пены (PUR-пены), для случая соответствующего покрытия пеной композитной трубы в целях предварительной изоляции на заводе.
Композитная труба согласно изобретению, в частности, пригодна для транспортировки тепла на дальние расстояния.
Далее изобретение поясняется на основе чертежа, представляющего лишь один пример выполнения. Единственная фигура схематически показывает трехмерное изображение композитной трубы согласно изобретению.
Композитная труба включает в себя трубу 1 из сшитого полиэтилена, в частности PE-Xa. Наружный диаметр всей композитной трубы может выбираться, в частности, в интервале между 40 мм и 250 мм. Композитная труба имеет окружающий трубу 1 слой 2 из полиэтилена с толщиной слоя приблизительно 2 мм. Между этим слоем полиэтилена и трубой 1 расположена арматура 3, состоящая из множества стальных нитей 4. В примере выполнения стальные нити 4 имеют диаметр приблизительно 0,4 мм. Пригодным материалом для стальных нитей 4 оказалась, в частности, нержавеющая сталь согласно DIN EN 10020, причем нержавеющая сталь содержит, по меньшей мере, 10 мас.% хрома. Дополнительно в нержавеющей стали могут содержаться никель, и/или молибден, и/или марганец, и/или ниобий. Возможно применение, например, твердой нержавеющей стали (“Edelstahl hart”) с прочностью на растяжение приблизительно 2000 Н/мм2 или в качестве альтернативы также мягкой нержавеющей стали (“Edelstahl weich”) с прочностью на растяжение приблизительно 700 Н/мм2. Между арматурой 3 и трубой 1 расположен промежуточный слой 5, который также состоит из полиэтилена. При изготовлении композитной трубы согласно изобретению трубу 1, покрытую промежуточным слоем 5, сначала обматывают или оплетают нитями 3 из нержавеющей стали, а затем напыляют термопластичным материалом наружный слой 2. Благодаря этому осуществляется определенное приваривание нитей 3 нержавеющей стали между обоими слоями 2,5, которое является важным для возможности композитной трубы выдерживать высокие длительные нагрузки.
Фигура показывает, что несколько стальных нитей 3 собраны соответственно в группу нитей. Группа нитей состоит соответственно из нескольких расположенных рядом друг с другом и параллельно друг другу нитей 3 из нержавеющей стали, которые совместно прилегают к поверхности промежуточного слоя 5. Группа нитей образует при этом плоскую ленту, которая широкой стороной отдельными участками плоско прилегает к расположенной под нею поверхности. В примере выполнения каждые четыре нити 4 собраны в одну группу нитей. Группы нитей поступательно намотаны в осевом направлении трубы 1 вокруг трубы 1 и образуют благодаря этому намотку из групп нитей. Альтернативно может быть также предусмотрена обмотка, полученная с помощью соответственно только одной стальной нити 4, а именно аналогичным образом.
Фигура показывает, далее, что предусмотрено несколько обмоток, расположенных на расстоянии друг от друга. Типичными расстояниями являются d=0,5-2 см, предпочтительно 0,8-1,5 см. В рамках изобретения возможно также, что нити 3 представляют, по существу, замкнутую оплетку. Из фигуры можно также понять, что обмотки из групп нитей за счет намотки во встречных направлениях перекрещиваются, так что на поверхности промежуточного слоя 5 получается равномерная ромбовидная обмотка.
Из показанного на фигуре фрагмента можно заключить, что намотки из групп нитей так переплетены друг с другом, что каждая группа нитей один раз направляется дважды под перекрещивающимися нитями и следом за этим дважды над перекрещивающимися группами нитей и т.д. Это плетение может применяться аналогичным образом для случая, при котором обмотка из стальных нитей состоит лишь из одной стальной нити.
Из фигуры далее можно заключить, что на слой (2) с наружной стороны нанесен изоляционный слой (7), препятствующий проникновению кислорода, причем между слоем (2) и состоящим из EVON изоляционным слоем (7), препятствующим проникновению кислорода, расположен слой (8) средства для усиления сцепления.
1. Композитная труба (1), включающая трубу (1) из сшитого полиэтилена и, по меньшей мере, один окружающий трубу (1) слой, причем между слоем (2) и трубой (1) расположена арматура (3), состоящая из, по меньшей мере, одной стальной нити (4), причем между арматурой (3) и трубой (1) предусмотрен промежуточной слой (5), и причем арматура (3) приварена между промежуточным слоем (5), и слоем (2), отличающаяся тем, что стальная нить (4) изготовлена из нержавеющей стали с содержанием хрома, по меньшей мере, 10 мас.%.
2. Композитная труба по п.1, отличающаяся тем, что слой (2) состоит из пластмассы, предпочтительно из термопласта, в частности полиэтилена.
3. Композитная труба по п.1 или 2, отличающаяся тем, что промежуточный слой (5) состоит из пластмассы, предпочтительно из термопласта, в частности из полиэтилена.
4. Композитная труба по п.1, отличающаяся тем, что предусмотрено несколько стальных нитей (3), которые объединены в, по меньшей мере, одну группу нитей из, по меньшей мере, двух нитей каждая.
5. Композитная труба по п.1 или 4, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одна стальная нить (3) поступательно намотана вокруг трубы (1) в осевом направлении и образует обмотку из стальной нити или группы стальных нитей.
6. Композитная труба по п.5, отличающаяся тем, что предусмотрено несколько обмоток.
7. Композитная труба по п.6, отличающаяся тем, что обмотки расположены на расстоянии друг от друга.
8. Композитная труба по п.6 или 7, отличающаяся тем, что обмотки перекрещиваются за счет встречных направлений намотки.
9. Композитная труба по п.4, отличающаяся тем, что группа нитей образует плоскую ленту, которая широкой стороной, по меньшей мере, отдельными участками прилегает к расположенной под ней поверхности.
10. Композитная труба по п.6 или 9, отличающаяся тем, что обмотки переплетены друг с другом таким образом, что каждая обмотка направлена соответственно дважды под перекрещивающимися с ней обмотками и вслед за тем дважды над перекрещивающимися с ней обмотками и т.д.
11. Композитная труба по п.7, отличающаяся тем, что обмотки переплетены друг с другом таким образом, что каждая обмотка направлена соответственно дважды под перекрещивающимися с ней обмотками и вслед за тем дважды над перекрещивающимися с ней обмотками и т.д.
12. Композитная труба по п.1, отличающаяся тем, что на слой (2) с наружной стороны нанесен изоляционный слой (7), препятствующий проникновению кислорода, причем предпочтительно между слоем (2) и изоляционным слоем (7), препятствующим проникновению кислорода, расположен слой (8) средства для усиления сцепления.
13. Применение композитной трубы согласно пп.1-12 для транспортировки тепла на большие расстояния.
