RU190049U1 - Труба - Google Patents

Abstract

Техническое решение относится к конструкции трубы для транспортировки жидких и газообразных сред, к которым материал трубы устойчив в условиях эксплуатации, в том числе к трубам для водоснабжения и теплоснабжения. Технический результат заключается в повышении надежности трубы и достигается за счет того, что в трубе, имеющей стенку из полимерного материала и армирующую систему из непрерывных нитей, стенка выполнена из полиэтилена повышенной термостойкости (PERT), а армирующая система выполнена в виде сетчатой структуры из непрерывных арамидных нитей и расположена внутри стенки трубы. Труба также может содержать другие слои, такие как, теплоизоляционный, барьерный, наружный защитный, где наружная поверхность стенки трубы или наружный защитный слой могут быть выполнены гофрированными.

Description

Область техники

Техническое решение относится к конструкции трубы для транспортировки жидких и газообразных сред, к которым материал трубы устойчив в условиях эксплуатации, в том числе к трубам для водоснабжения и теплоснабжения.

Уровень техники

Условия эксплуатации предусматривают транспортировку по трубе среды под давлением в широком температурном диапазоне, что требует достаточно высокой прочности трубы. Использование в этих целях труб из полимерных материалов, в том числе трубы из различных полиэтиленов: сшитого полиэтилена РЕХ, полиэтилена повышенной термостойкости PERT давно и широко известно. К недостаткам труб можно отнести большую, по сравнению с используемыми для тех же целей металлическими трубами, толщину стенки трубы, что снижает их пропускную способность, приводит к повышенному расходу материала для изготовления трубы, увеличивает ее вес.

Недостатки, как правило, устраняются нанесением на трубу из полиэтилена армирующего слоя из высокопрочных нитей, который принимает на себя основную нагрузку, создаваемую транспортируемой средой.

В этом случае труба из полиэтилена и армирующий слой представляют собой два слоя, которые, могут быть либо адгезионно связаны между собой, либо - нет. Если нити не закреплены на трубе, как описано в публикации № WO 2004/068016 от 12.08.2004 года международной заявки РСТ/СА2004/000105, то они имеют возможность свободно перемещаться вдоль ее оси, смещаясь относительно первоначального положения, образуя так называемую «свободную систему армирования», что приводит к неоднородному армированию трубы по ее длине. Закрепление армирования с на полиэтиленовой трубе позволяет избежать участков, свободных от армирования, которые могут появиться в процессе хранения и эксплуатации трубы. Для этого используют адгезивные слои, которые наносятся под или над армированием. Например, как описано в патенте РФ на полезную модель №90523, опубликованном 10.01.2010. Однако, разные коэффициенты температурного расширения полиэтиленовой трубы, адгезива и армирующих нитей, в качестве которых часто используют арамидные нити, углеволокно, стекловолокно, приводят к нарушению структуры армирующего слоя, поэтому не удается полностью избежать вероятности появления участков, свободных от армирования.

Устранить указанный недостаток возможно в конструкции трубы, не требующей использования адгезионного слоя для закрепления нитей, но, в тоже время, позволяющей сохранить структуру армирования. Такая конструкция описана в патенте РФ №2205318, опубликованном 27.05.2003 и являющимся ближайшим аналогом. В трубе по патенту между внутренним и наружным слоем из термопластичного материала расположено армирование, выполненное из намотанных по спирали в двух взаимно противоположных направлениях непрерывных минеральных или полимерных нитей, углубленных в наружную поверхность внутреннего слоя и внутреннюю поверхность наружного слоя. При изготовлении трубы на пластифицированную путем разогрева наружную поверхность внутреннего термопластичного слоя намоткой с натяжением по спиральным линиям в двух взаимно противоположных направлениях наносят армирующий наполнитель в виде непрерывных нитей из полимерного или минерального материала (при этом армирующие нити углубляются в наружную поверхность внутреннего слоя и образуют с ним надежное соединение), после чего наносят наружный термопластичный слой (при этом частично выступающие над наружной поверхностью внутреннего слоя армирующие нити углубляются во внутреннюю поверхность наружного слоя, образуя прочное соединение, а между внутренним и наружным слоями образуется адгезионное соединение с высокими прочностными характеристиками).

В этой конструкции армирующие нити прочно закреплены в стенке трубы и не имеют возможности какого-либо смещения относительно слоев трубы, то есть образуется полностью связанная система, недостатком которой является возможное разрушение слоев трубы армированием за счет большей прочности последнего.

Указанный недостаток обуславливает недостаточную надежность трубы. Под термином «надежность» в данном случае понимается способность трубы сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, позволяющих выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания.

Технической проблемой, решаемой полезной моделью, является устранение указанного недостатка.

Технический результат заключается в повышении надежности трубы. Технический результат достигается за счет того, что в трубе, имеющей стенку из полимерного материала, и армирующую систему из непрерывных нитей, стенка выполнена из полиэтилена повышенной термостойкости (PERT), а армирующая система выполнена в виде сетчатой структуры из арамидных нитей и расположена внутри стенки трубы.

В одном из вариантов выполнения трубы сетчатая структура из арамидных нитей может быть образована непрерывными нитями, навитыми в два слоя под углом друг к другу и к продольной оси трубы, уложенными во взаимно противоположных направлениях.

В другом варианте выполнения трубы сетчатая структура из арамидных нитей образована непрерывными нитями, навитыми в два слоя под углом друг к другу и к продольной оси трубы во взаимно противоположных направлениях и переплетенных друг с другом.

При этом в обоих указанных вариантах армирующая система может быть дополнительно снабжена нитями, расположенными вдоль продольной оси трубы. Нити, расположенные под углом к оси трубы и друг к другу, могут быть переплетены как друг с другом так и с нитями, расположенными вдоль продольной оси трубы. В одном из вариантов выполнения трубы армирующие нити могут быть покрыты оболочкой из PERT. Оболочка из PERT, окружающая армирующую нить, формирует каналы для перемещения непрерывных армирующих нитей вдоль своей оси. Наружная поверхность стенки трубы может быть выполнена гофрированной. Возможно выполнение гофрирования спиральным и кольцевым. В отдельных вариантах выполнения труба может быть снабжена слоем тепловой изоляции, как правило, выполненным из вспененного полимера. Например, из вспененного полиэтилена высокой плотности и/или вспененного полиуретана и/или вспененного полиизоцианурата.

Для того чтобы препятствовать диффузии газов труба может быть снабжена газобарьерным слоем, который может быть выполнен из пленки, в том числе многослойной с адгезивным слоем, или из вспененного полимера. Возможны и другие варианты выполнения газобарьерного слоя.

Для газобарьерного слоя может быть использовано несколько слоев вспененного полимера.

В некоторых вариантах выполнения трубы вспененный полимер является эластичным.

Труба может быть снабжена наружной оболочкой. В отдельных вариантах выполнения трубы эта оболочка может быть гофрированной. Возможно выполнение стенки трубы из PERT второго типа.

В отдельных вариантах выполнения трубы, по меньшей мере, часть армирующих нитей из арамидного волокна, то есть арамидных нитей, являются элементарными нитями и/или комплексными нитями и/или комбинированными арамидными нитями. Комплексные нити могут образовывать ленты.

Размер ячейки сетчатой структуры не должен быть не менее 1×1 мм, за исключением случая использования нитей в оболочке из PERT. В этом случае сетчатая структура может быть образована нитями, уложенными без промежутков между ними, всплошную.

Оболочка из PERT, окружающая армирующую нить, формирует каналы для перемещения непрерывных армирующих нитей вдоль своей оси.

Сущность технического решения

PERT - это материал, пригодный для изготовления труб для горячего водоснабжения и отопления. Свойства этого материала, в том числе, длительная прочность, позволяют использовать его в системах отопления и горячего водоснабжения наряду со сшитым полиэтиленом. Однако этот полимер не требует сшивания для применения в указанных условиях, что определяет стабильность его свойств. По стойкости к термодеструкции PERT превосходит материалы, традиционно используемые для труб указанного назначения, в частности, полипропилен и полиэтилен высокой плотности. В целом, свойства PERT позволяют повысить надежность труб, изготовленных из этого материала.

То, что PERT способен соединяться методом сварки, позволяет соединять трубы из этого материала не только с помощью механических фитингов, но и путем сварки. Свариваемость материала проявляет преимущества и в процессе изготовления трубы, обеспечивая формирование монолитной стенки и, следовательно, надежность трубы. Для армирующей системы использованы арамидные нити, состоящие из арамидных волокон, которые могут быть кручеными или не быть кручеными. Объединение волокон в нити делает армирующую систему более прочной. Кроме того, нити менее подвержены разрушению в процессе изготовления трубы, чем волокна. Эти обстоятельства также повышают надежность трубы. Использование арамидных армирующих нитей обеспечивает их полусвободную фиксацию в стенке из PERT, так как сочетание этих материалов обеспечивает возможность смещения арамидных нитей, находящихся в стенке из PERT, вдоль своей оси под действием давления и/или температуры транспортируемой среды, а также изгибающих нагрузок. Однако смещение возможно только вдоль оси нити. Смещение нити влево-вправо (в сторону от оси нити) невозможно из-за того армирующие нити расположены внутри стенки трубы, и материал стенки трубы проникает в ячейки сетки армирующей системы. Возможность смещения нитей вдоль их собственных осей позволяет компенсировать нагрузки, возникающие под действием внутреннего давления, теплового расширения или при изгибе трубы, тем самым предохраняя материал стенки трубы от разрушения, повышая надежность трубы.

Армирующая система выполнена в виде сетчатой структуры и представляет собой перекрещивающиеся непрерывные нити, которые могут быть расположены под углом друг к другу и к продольной оси трубы. Использование сетчатой структуры из непрерывных нитей важно, поскольку она формирует ячейки, заполняемые PERT в процессе изготовления трубы, в результате чего образуется монолитная стенка трубы и тем самым, повышая надежность трубы.

Минимальный размер ячеек не должен быть менее чем 1×1 мм, так как в противном случае не будет обеспечено проникновение через ячейки достаточного количества PERT для образования монолитной структуры трубы.

Расположение армирующих нитей внутри стенки трубы защищает их от внешнего воздействия, например, механического воздействия, воздействия влаги, повышая надежность трубы.

При подаче в трубу теплоносителя материал стенки трубы, а именно PERT, обеспечивает герметичность и термостойкость трубы, а армирующая система принимает на себя основную нагрузку от действия давления теплоносителя. Прочность армирующей системы определяется прочностью, числом и углом укладки нитей. Полусвободная система фиксации нитей обеспечивает сохранение структуры армирующей системы и целостность слоя PERT.

Для повышения надежности трубы непрерывные армирующие нити укладывают под углом к оси трубы и друг к другу методом навивки в противоположных направлениях. Например, армирующие нити одного слоя навиваются под углом в одном направлении, нити второго слоя - под тем же углом, но в противоположном направлении.

Известно, что при укладке армирующих нитей под углом 54,4 градуса к продольной оси трубы армирующая система может не содержать продольных нитей. Такая система называется равновесной, так как все напряжения (осевые, тангенциальные и радиальные) воспринимаются нитями, уложенными под указанным углом. Если не удается выдержать указанный угол, то в систему добавляют продольные нити для компенсации осевых напряжений, возникающих в системе.

Такое расположение арамидных нитей при правильном выборе угла укладки и шага укладки нитей позволяет армирующей системе равномерно воспринимать нагрузки, создаваемые транспортируемой средой, что повышает надежность трубопровода. Предпочтительно трехосное армирование, при котором использовано три направления укладки нитей: два противоположных направления укладки нитей под углом к ости трубы и одно - вдоль оси, обеспечивающее компенсацию всех видов напряжений и повышающее надежность трубы.

Нити, навитые в противоположных направлениях под углом к оси трубы и друг к другу, могут быть переплетены между собой. Переплетение нитей способствует сохранению их положения в процессе изготовления трубы. Для этой же цели целесообразно переплетение нитей, уложенных под углом к оси трубы с нитями, расположенными вдоль трубы, при их наличии.

Армирующие нити расположены по отношению друг к другу и к оси трубы в определенном порядке, по определенной системе, то есть они образуют армирующую систему.

Для армирующей системы могут быть использованы элементарные, т.е. единичные нити или комплексные нити, состоящие из двух и более элементарных нитей. В отдельных вариантах выполнения по меньшей мере, часть армирующих нитей являются элементарными нитями или комплексными нитями.

По меньшей мере, часть нитей армирующей системы могут быть арамидными комбинированными, то есть состоящими из волокон из различных арамидных материалов. Комбинированными могут быть как комплексные, так и элементарные нити. В частности, комбинированные нити из арамидного волокна могут быть выполнены из комбинации параарамидного волокна и метаарамидного волокна и/или сополимера арамида. Все эти виды волокон могут быть скомбинированы в различных вариантах для обеспечения требуемой прочности и толщины нити в определенных вариантах выполнения трубы. Например, параарамидное волокно с метаарамидным или сополимер параарамида с метаарамидным волокном.

В качестве параарамидного волокна могут быть использованы волокна, выпускаемые, например, под товарными знаками «Кевлар», «Тваронг», «Херакрон». В качестве метаарамидного волокна - «Номекс», а в качестве сополимера параарамида - «Технора».

Элементарные, комплексные и комбинированные нити могут быть как кручеными, так и нет. Крученые нити являются более прочными и надежными. Комплексные нити могут быть выполнены в виде однонаправленных нитей, уложенных в одной плоскости, или в виде переплетенных нитей (так называемые «плетеные ленты»).

Одним из преимуществ комплексных нитей является то, что для обеспечения требуемой прочности используются более тонкие нити. Использование однонаправленных комплексных нитей или лент даже в случае особо прочного армирования позволяет сделать армирующий слой более тонким, чем при использовании элементарных нитей для достижения того же прочностного результата. Это важно, поскольку при использовании толстых нитей нагрузка в стенке трубы распределяется неравномерно, что может привести к появлению ослабленных участков трубы, например, в ячейке между перекрещенными нитями. Комплексные нити позволяют этого избежать, и, тем самым повысить надежность трубы. Применение комплексных нитей позволяет использовать менее габаритное и менее дорогостоящее плетельное оборудование в технологическом процессе производства армированных труб за счет снижения количества катушек с нитями (на каждую катушку может быть навита не одна нить, а несколько, что увеличивает число нитей армирующей системы).

Возможна комбинация различных типов нитей, например, нити, уложенные под углом к оси трубы выполнены из комплексных нитей, а продольные - из элементарных нитей. Или, как один из вариантов, часть нитей, уложенных под углом к оси трубы, может быть комбинированными, а часть - выполненными из однородного волокна. Иными словами, нити каждого из указанных типов могут составлять только часть всех нитей, использованных для армирования трубы.

В армирующей системе могут быть использованы армирующие нити или ленты, которые заключены в оболочку из PERT. Использование оболочки из PERT, окружающей армирующие нити, обеспечивает монолитность конструкции трубы при плотной укладке армирующих нитей, например, при размере ячейки сетчатой структуры менее чем 1×1 мм. При этом материал стенки трубы будет соединяться с PERT, покрывающим армирующие нити, и образовывать монолитную конструкцию стенки трубы при минимальных размерах ячеек сетчатой структуры, и даже в том случае, когда армирующие нити будут уложены всплошную без образования ячеек. В процессе изготовления трубы оболочка нитей из PERT будет приклеена к стенке трубы. Однако это не лишит арамидные армирующие нити подвижности внутри оболочки из PERT, так как оболочка формирует каналы для движения арамидных нитей вдоль своей оси, стенки которых будут служить дополнительной защитой для нитей.

Использование арамидных нитей, заключенных в оболочку из PERT, позволяет использовать для армирующей системы сетчатую структуру с минимальным размером ячейки, образованной перекрещивающими нитями. В предельном случае арамидные нити, заключенные в оболочку из PERT, могут быть уложены вплотную друг к другу, при этом будет обеспечена монолитная структура трубы, так как оболочки нитей, выполненные из PERT, способны соединиться как с внутренним, так и с внешним слоем трубы, так и между собой. Кроме того, нити будут ограничены в перемещении влево-вправо от своей оси, но сохранят способность перемещения вдоль своей оси под действием температуры, давления и/или изгибающих нагрузок. Возможно выполнение наружной поверхности стенки трубы гофрированной. С одной стороны, гофрирование придает трубе большую кольцевую жесткость, стойкость к внешним механическим воздействиям, повышая тем самым надежность трубы, что особенно важно при подземной прокладке трубы. С другой стороны, гофрирование позволяет уменьшить радиус изгиба трубы. Это обеспечивает удобство и простоту монтажа трубопровода, а также позволяет скомпенсировать подвижки грунта при подземной прокладке, что делает трубу более надежной. Кроме того, гофрирование позволяет сократить расход материала для изготовления стенки трубы по сравнению с гладкой трубой, имеющей туже кольцевую жесткость.

Гофрирование наружной поверхности стенки является спиральным или кольцевым. Труба может быть снабжена слоем тепловой изоляции. При использовании труб в сетях теплоснабжения и горячего водоснабжения требуется сохранить температуру теплоносителя на требуемом уровне при передаче среды на значительные расстояния. Для этого используют тепловую изоляцию труб, которая сокращает снижение температуры воды при ее транспортировке по трубопроводу. Следовательно, при использовании трубы с теплоизоляционным слоем, обладающим высокими теплоизоляционными свойствами, можно обеспечить нормативную температуру теплоносителя, поступающего к потребителю, подачей по трубопроводу воды, имеющей меньшую температуру, чем при использовании трубы с меньшими теплоизолирующими свойствами. Известно, что чем ниже температура среды, подаваемой под давлением, тем выше может быть рабочее давление в трубопроводе, что делает трубу менее чувствительной к пиковым значениям давления, и в итоге, повышает надежность трубы в целом. Кроме того, слой теплоизоляции выполняет роль амортизатора внешних механических воздействий, что повышает прочность и надежность трубы.

Тепловая изоляция может быть выполнена из вспененного полимера. Вспененные полимеры, представляют собой газонаполненные пластики и, за счет этого, обладают высокими теплоизолирующими свойствами, выполняют амортизирующие функции. При этом вспененные полимеры (пенопласты) обладают лучшими теплоизоляционными свойствами, чем традиционные изолирующие материалы. Кроме того, пенопласты имеют удовлетворительные механические показатели. Следовательно, использование этого материала обеспечивает более эффективную теплоизоляцию и повышает надежность трубы.

Пенополиуретан (ППУ) обладает высокими теплоизолирующими свойствами за счет низкой теплопроводности, которая важна для поддержания температуры транспортируемой среды на всем пути ее следования от источника тепла к потребителю. Кроме того, пенополиуретан обладает высокой прочностью и долговечностью. Даже при перепадах температур до 150°С пенополиуретановый теплоизолятор не образует трещин и сохраняет тепло. Полиуретановая пена за счет таких свойств, как ударная вязкость, эластичность, снижает концентрацию напряжений, приложенных к наружной оболочке и, следовательно, снижает внешнее воздействие на армирующую систему, что повышает прочность трубы. Пенополиуретан можно эксплуатировать при любых низких температурах, при этом верхняя рабочая температура достигает 110°С. Такие свойства позволяют использовать пенополиуретан в тепловых трубах для максимального сохранения температуры теплоносителя в условия больших колебаний температур. Все указанные свойства позволяют повысить надежность трубопровода.

Вспененный полиизоцианурат обладает большей жесткостью, чем пенополиуретан (ППУ), что позволяет повысить стойкость трубы к внешним механическим воздействиям, например, к сдавливанию. Также немаловажным свойством вспененной полиизоциануратной изоляции является более высокая, чем у ППУ, рабочая температура до 200°С, что позволяет использовать ее в более жестких условиях.

Вспененный полиэтилен (ППЭ) высокой плотности обладает высокими теплоизолирующими свойствами, удачно сочетающимися с высокой гибкостью, что позволяет изготавливать с его использованием более гибкие изолированные трубопроводы. Также непрерывные листы ППЭ с заданными свойствами могут быть изготовлены отдельно на стандартном экструзионном оборудовании, что значительно упрощает и удешевляет процесс производства изолированного трубопровода по сравнению с трубопроводами с ППУ изоляцией. Использование ППЭ обеспечивает надежность трубопровода в условиях, требующих его большой гибкости. Известно, что тепловое расширение PERT выше, чем тепловое расширение вспененных полимеров, используемых для изготовления слоя теплоизоляции трубы, что приводит к осевому смещению слоев друг относительно друга, что негативно сказывается на надежности трубы. Однако гофрирование наружной стенки трубы из PERT, на которую может быть нанесен слой тепловой изоляции, повышает механическое сцепление трубы и окружающих ее слоев, что позволяет избежать осевого смещения слоев.

В том случае, когда труба снабжена слоем теплоизоляции, наличие гофров на наружной поверхности стенки трубы позволяет увеличить поверхность соприкосновения трубы и теплоизоляции и лучше зафиксировать ее, тем самым повышая надежность трубы.

Труба может быть снабжена газобарьерным слоем, препятствующим диффузии газов. Назначение газобарьерного слоя - препятствовать диффузии газов из трубы, в том числе кислорода, в стенку трубы и защищать ее от негативного воздействия кислорода и других газов и повышая надежность трубы. В зависимости от расположения газобарьерного слоя по отношению к другим слоям трубы, его функции могут быть расширены. Если этот слой покрывает слой тепловой изоляции, то он будет препятствовать замещению газа, заполняющего ячейки вспененной тепловой изоляции газами воздуха и тем самым снижающего теплоизолирующие свойства трубы, что приводит к повышению надежности трубы. Возможно выполнение газобарьерного слоя из пленки с соответствующими свойствами. Пленка может быть многослойной и содержать слои, обеспечивающие ее адгезию к окружающим слоям трубы для того, чтобы она не смещалась относительно других слоев. Адгезия газобарьерного слоя к окружающим его слоям важна для сохранения монолитной конструкции трубы и однородной передачи нагрузок при хранении, монтаже и эксплуатации трубы.

Газобарьерный слой может быть выполнен из вспененного полимерного материала. Выполнение газобарьерного слоя из вспененного полимерного материала, препятствующего диффузии газов из трубы и вовнутрь трубы, позволяет отказаться от использования пленки с барьерными свойствами. Использование вспененного газобарьерного слоя особенно эффективно для гибких труб. Наличие пузырьков (пор) в барьерном слое позволяет повысить гибкость трубы, поскольку при изгибе разрываются только несколько слоев пор, примыкающих к защитному наружному слою, но газобарьерный слой в целом не разрывается и имеет более высокую стойкость к растрескиванию и эластичность по сравнению с невспененной пленкой. Это означает, что оставшаяся часть пузырьков (пор) будет сохранена и обеспечит как барьерные, так и теплоизоляционные свойства газобарьерного слоя. Также газобарьерный слой из вспененного полимерного материала способен удлиняться без образования сквозных разрывов больше, чем не вспененная пленка из того же материала. Все отмеченные свойства вспененного газобарьерного слоя положительно сказываются на надежности трубы.

Кроме того, использование газобарьерного слоя из вспененного полимерного материала позволит увеличить общую эффективную толщину газобарьерного слоя, и, тем самым, улучшить защиту трубы от проникновения газов воздуха и диффузии вспенивающих агентов через стенку трубы.

В связи с тем, что газобарьерный слой вспененный, он обладает теплоизоляционными свойствами, за счет чего сокращаются потери тепла при использовании предлагаемой трубы. Все это также повышает надежность трубы.

Газобарьерный слой из вспененного полимерного материала может содержать несколько слоев, выполненных из различных материалов для того, чтобы обеспечить его оптимальные свойства в зависимости от того, по отношению к чему необходимо с формировать эффективные барьерные свойства. Например, может быть использовано сочетание EVOH и полиамида. EVOH обладает лучшими барьерными свойствами по отношению к кислороду, полиамид - к водяному пару.

Возможно использование эластичных вспененных полимеров для газобарьерного слоя, позволяющих сохранять структуру этого слоя при изгибах трубы, делая ее более надежной.

В отдельных вариантах выполнения, труба снабжена наружной оболочкой, покрывающей другие слои трубы для защиты их от влаги и механических повреждений для повышения надежности трубы. Выполнение этой оболочки гофрированной уменьшает минимальный радиус изгиба трубы и повышает кольцевую жесткость. Влияние этих параметров на надежность показано выше. Возможно выполнение стенки трубы из PERT второго типа для обеспечения более высокой длительной прочности и стойкости к растрескиванию.

Учитывая, что армирование позволяет уменьшить толщину стенки из PERT по сравнению с неармированной трубой, труба является гибкой. Гибкая труба способна компенсировать внешние сдвиговые нагрузки, действующие на трубу, повышая ее надежность.

Нити могут находиться на разной глубине в стенке трубы, что повышает длительную прочность материала стенки трубы.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 приведено схематическое изображение трубы, где позицией 1 показана стенка трубы, 2 - армирующая система из непрерывных арамидных армирующих нитей 3, которые уложены в различных направлениях под углом к оси трубы и друг к другу и образуют сетчатую структуру, 4 - ячейка сетчатой структуры.

На фиг. 2 схематично показана труба, в которой арамидные армирующие нити 3 находятся в оболочке PERT. Позицией 5 показана оболочка из PERT, окружающая армирующие нити 3.

Прилагаемые чертежи демонстрируют отдельные варианты выполнения трубы. Специалисту в данной области техники понятно, что труба может иметь и другие варианты выполнения.

Труба может быть изготовлена следующим образом.

Для того чтобы изготовить стенку трубы сначала изготавливают основу стенки в виде трубы - внутренний слой из PERT. Далее на этой основе формируют армирующую систему, представляющую собой сетчатую структуру. Сетчатую структуру изготавливают путем навивки нитей на трубу-основу, при необходимости - с переплетением нитей и введением продольных нитей. Продольные нити могут быть введены под армирующую систему, расположены над армирующей системой или внедрены в армирующую систему из навитых или переплетенных нитей. Затем разогревают трубу-основу с армирующими нитями и покрывают их дополнительным, т.е. внешним слоем расплавленного PERT, который, проникая через ячейки сетчатой структуры, соединяется с трубой-основой. В месте соприкосновения материала трубы-основы и дополнительного слоя из PERT происходит их сваривание и образование монолитной стенки трубы, внутри которой находится армирующая система.

Если необходимо внедрить в стенку трубы несколько слоев армирования, то процедура укладки нитей и нанесения слоя PERT повторяется. В результате этого нити оказываются уложенными на разной глубине в стенке трубы. Если при изготовлении трубы используют армирующие нити, окруженные оболочкой из PERT, то они укладываются на сформированный внутренний разогретый слой из PERT так, как описано выше. Далее, как показано выше, нити покрывают слоем расплава PERT.

Если при изготовлении трубы используют арамидные армирующие нити, окруженные оболочкой из PERT, которые уложены вплотную другу к другу, то для формирования монолитной стенки трубы из PERT трубу-основу и оболочку из PERT разогревают, в результате чего они свариваются друг с другом и нет необходимости покрывать нити, окруженные оболочкой из PERT, дополнительным внешним слоем PERT. Возможны и другие способы изготовления трубы. Например, при использовании арамидных нитей в оболочке из PERT, придающей им жесткость, возможно изготовление трубы методом выдувного формования.

Необходимо отметить, что термин «слой» применительно к заявленной трубе является условным, поскольку в готовой трубе не будет разделения на отдельные слои, из-за формирования стенки трубы из одного материала. Стенка трубы, представляет полимерную матрицу из PERT с армированием из высокопрочных непрерывных нитей.

Описанные способы приведены в качестве примеров и не исчерпывают всех возможных способов изготовления.

Ниже приведены примеры реализации предложенного технического решения.

Пример 1. Труба для транспортировки жидкости, имеющая стенку из PERT и расположенную внутри стенки трубы армирующую систему из арамидных элементарных нитей Kevlar, уложенных под углом 54,4° в двух взаимно противоположных направлениях в стенке трубы.

Пример 2. Труба для водоснабжения и отопления, имеющая стенку из PERT и расположенную внутри стенки трубы армирующую систему из комбинированных однонаправленных нитей из волокна «Херакрон», уложенных под углом 54,4° в двух взаимно противоположных направлениях в стенке трубы. Труба снабжена газобарьерным слоем из вспененного поливинилиденхлорида (PVDC) и наружной защитной оболочкой из полиэтилена. Поскольку слой PVDC - вспененный, он обладает, наряду со свойствами газового барьера, свойствами теплоизоляции. Для защиты вспененного слоя от влаги труба покрыта наружным защитным слоем из полиэтилена.

Пример 3. Труба для водоснабжения и отопления, имеющая стенку из PERT, внутри которой находится армирующая система из трех групп нитей, нити первых двух групп уложены под углом к оси трубы, а нити третьей группы - вдоль оси трубы и переплетены с нитями первых групп. Труба покрыта слоем теплоизоляции из ППУ и барьерной пленкой из полиэтилентерефталата, поверх которой расположена наружная защитная оболочка из полиэтилена.

Пример 4. Труба для водоснабжения и отопления, имеющая стенку из PERT, внутри которой находится армирующая система, выполненная в соответствии с примером 1, имеющая гофрированную наружную стенку, покрыта слоем теплоизоляции из вспененного полиуретана и наружную гофрированную защитную оболочку из полиэтилена.

Пример 5. Труба, имеющая стенку из PERT, внутри которой расположена армирующая система из арамидных нитей, покрытых оболочкой из PERT, уложенных вплотную друг к другу таким образом, что сваренные в процессе изготовления трубы оболочки нитей из PERT образуют наружную поверхность стенки трубы.

Эти примеры не исчерпывают всех вариантов выполнения трубы. Возможны любые комбинации слоев, перечисленных в приведенной формуле, и любые перечисленные в формуле варианты выполнения нитей.

Claims (29)

1. Труба, имеющая стенку из полимерного материала и армирующую систему из непрерывных нитей, отличающаяся тем, что стенка выполнена из полиэтилена повышенной термостойкости (PERT), а армирующая система выполнена в виде сетчатой структуры из арамидных нитей и расположена внутри стенки трубы.

2. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что армирующая система в виде сетчатой структуры из арамидных нитей образована непрерывными нитями, навитыми в два слоя под углом друг к другу и к продольной оси трубы уложенными во взаимно противоположных направлениях.

3. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что армирующая система в виде сетчатой структуры из арамидных нитей образована непрерывными нитями, навитыми в два слоя под углом друг к другу и к продольной оси трубы во взаимно противоположных направлениях и переплетенных друг с другом.

4. Труба по п. 2 или 3, отличающаяся тем, что армирующая система в виде сетчатой структуры дополнительно снабжена нитями, расположенными вдоль продольной оси трубы.

5. Труба по п. 4, отличающаяся тем, что нити, расположенные под углом к оси трубы и друг к другу, переплетены друг с другом и с нитями, расположенными вдоль продольной оси трубы.

6. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что армирующие нити имеют окружающую их оболочку из PERT.

7. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что наружная поверхность стенки трубы выполнена гофрированной.

8. Труба по п. 7, отличающаяся тем, что гофрирование наружной поверхности стенки является спиральным.

9. Труба по п. 7, отличающаяся тем, что гофрирование наружной поверхности стенки является кольцевым.

10. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена слоем тепловой изоляции.

11. Труба по п. 10, отличающаяся тем, что тепловая изоляция выполнена из вспененного полимера.

12. Труба по п. 11, отличающаяся тем, что теплоизоляция выполнена из вспененного полиэтилена высокой плотности и/или вспененного полиуретана и/или вспененного полиизоцианурата.

13. Труба по п. 1 или 10, отличающаяся тем, что она снабжена газобарьерным слоем, препятствующим диффузии газов.

14. Труба по п. 13, отличающаяся тем, что газобарьерный слой выполнен из пленки с газобарьерными свойствами.

15. Труба по п. 14, отличающаяся тем, что пленка выполнена многослойной и содержит адгезивный слой.

16. Труба по п. 13, отличающаяся тем, что газобарьерный слой выполнен из вспененного полимера.

17. Труба по п. 16, отличающаяся тем, что газобарьерный слой состоит из нескольких слоев вспененного полимера.

18. Труба по п. 16, отличающаяся тем, что вспененный полимер является эластичным.

19. Труба по п. 1 или 10, отличающаяся тем, что она снабжена наружной оболочкой.

20. Труба по п. 19, отличающаяся тем, что наружная оболочка выполнена гофрированной.

21. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что стенка трубы выполнена из PERT второго типа.

22. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, часть армирующих нитей являются элементарными нитями.

23. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, часть армирующих нитей является комплексными нитями.

24. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, часть армирующих нитей является комбинированными арамидными нитями.

25. Труба по п. 23, отличающаяся тем, что комплексные нити представляют собой ленты.

26. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что она является гибкой.

27. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что размер ячейки сетчатой структуры составляет не менее 1×1 мм.

28. Труба по п. 6, отличающаяся тем, что сетчатая структура образована нитями, уложенными без промежутков между нитями.

29. Труба по п. 6, отличающаяся тем, что оболочка из PERT, окружающая армирующую нить, формирует каналы для перемещения непрерывных армирующих нитей вдоль своей оси.

Images