Конструкция многослойных топливостойких эластичных оболочек

Конструкция многослойных топливостойких эластичных оболочек Корнев В. А.1, Рыбаков Ю. Н.2, Колесников А. А.3, Асметков И. Д.4

1 Корнев Виталий Анатольевич /Kornev Vitaly Anatol ’evich - кандидат химических наук, доцент, старший научный

сотрудник;

2Рыбаков Юрий Николаевич /Rybakov Jurij Nikolaevich - кандидат технических наук, старший научный сотрудник,

начальник отдела;

3Колесников Александр Алексеевич / Kolesnikov Aleksandr Alekseevich - инженер;

4Асметков Иван Дмитриевич /Asmetkov Ivan Dmitrievich - инженер,

23 отдел, 25 ГосНИИ химмотологии Минобороны России, г. Москва

Аннотация: в статье рассматриваются особенности конструкции многослойных пленочных материалов на основе термопластичных полиуретанов (ТПУ). Представлена послойная схема строения конструкционного материала, используемого в производстве полимерных эластичных резервуаров и плоскосворачиваемых рукавов для хранения и перекачивания нефтепродуктов. Показаны примеры изделий отдельных российских производителей данной продукции.

Ключевые слова: многослойные пленки, конструкционные материалы, топливостойкие оболочки, термопластичные полиуретаны, эластичные резервуары, плоскосворачиваемые рукава, многослойные армированные материалы, барьерный слой, технические средства нефтепродуктообеспечения.

Многослойные полимерные конструкционные материалы являются основой большинства резинотехнических изделий и специальных полимерных пленок. Каждый слой многослойного пленочного конструкционного материала обеспечивает конечному изделию полифункциональность, сочетающую требуемые физико-механические и защитные свойства внешних слоев, усиливающие свойства текстильных тканей промежуточных слоев и специальные барьерные свойства внутренних слоев, в частности, устойчивость к воздействию различных газообразных и жидких сред. При необходимости, прочность связи тканей с внешними и внутренними слоями полимерного конструкционного материала достигается не только в результате адгезии на границе раздела фаз, но и с помощью клеевой пропитки тканей (рис. 1).

Известны многочисленные примеры эффективного использования неармированных и, особенно, армированных композиционных пленочных материалов в различных областях техники [1, 2].

Именно полиуретановые полимеры обеспечивают ценный комплекс потребительских свойств многослойному композиционному материалу для технических средств нефтепродуктообеспечения [3].

1 - ткань из полиэфирных нитей - силовой каркас; 2, 4 - полиуретановая клеевая композиция; 3 - полиуретановая пленка на основе алифатического изоцианата, наполненная (или на основе простых полиэфиров) - внешний слой; 5 -полиуретановая пленка на основе сложных полиэфиров - внутренний слой.

Рис. 1. Пример конструкции газодержащего тканепленочного полимерного материала

Рис. 2. Пример конструкции стойкого к нефтепродуктам многослойного тканепленочного полимерного материала

На рис. 2 показана типовая схема строения оболочки полимерных эластичных резервуаров. Композиционный полимерный материал состоит из внешнего защитного атмосферостойкого слоя,

усиливающего текстильный каркас, внутреннего многослойного барьерного слоя, стойкого к действию нефтепродуктов.

Из полотен полимерного композиционного материала методами термической, диэлектрической или ультразвуковой сварки формируют герметичную замкнутую оболочку, представляющую собой полимерный эластичный резервуар ПЭР (рис. 3). На оболочке резервуаров закрепляется специальная металлическая арматура: сливные и наливные отводы (диаметр 25/50/75/100 мм), воздушные патрубки (диаметр 25/50 мм) и дренажные отводы (диаметр 50/75 мм). По периметру резервуара размещаются ручки для удобства разворачивания и сворачивания резервуара [4].

Полимерные эластичные резервуары предназначены для временного и продолжительного хранения различных газообразных и жидких сред, в частности, продуктов нефтепереработки (керосин авиационный, бензин автомобильный, дизельное топливо, сырая нефть, смазочные материалы и масла). Как правило, полимерные эластичные резервуары различного назначения имеют похожую конструкцию. Принципиальное различие заключается в типе полимерного материала оболочки внутри и снаружи. Кроме ТПУ могут применяться другие термопластичные полимеры: поливинилхлорид, полиолефины, менее стойкие к действию светлых и темных нефтепродуктов и к воздействию низких температур. Для ответственного применения резервуаров в качестве емкостей топлив и масел актуальным является идентификация полимерного материала внутреннего и внешнего слоев резервуара, а также текстильного материала на предмет соответствия заявленному поставщиком.

Рис. 3. Резервуар производства ООО НПФ «Политехника»

Плоскосворачиваемые (плоские) рукава - особый класс рукавов, которые без давления буквально сплющиваются, меняя трубчатую форму на плоскую ленту, что позволяет скручивать их в бухты и обеспечивает компактность при транспортировке и хранении (рис. 4).

Также как и полимерные резервуары, конструкция плоскосворачиваемых рукавов включает внешний защитный слой, промежуточный между внешним и внутренним полимерными слоями армирующий слой и внутренний рабочий герметизирующий слой, стойкий к рабочей среде.

D

А - внешний защитный полимерный слой из ТПУ на основе простых полиэфиров В - промежуточный армирующий слой: ткань на основе синтетического волокна, например, из полиэфирных нитей С - внутренний рабочий (герметизирующий) полимерный слой из ТПУ на основе сложных полиэфиров

D - антистатический провод

Рис. 4. Схема конструкции и внешний вид плоскосворачиваемыхрукавов производства ООО «Балтрезинотехника»

Из-за особенностей конструкции применяемых ТПУ материалов, плоские рукава являются более легкими по сравнению с резиновыми аналогами такого же давления, обеспечивают пониженный коэффициент трения при течении жидких сред, что повышает показатели транспортировки перекачиваемых жидкостей.

В России мобильные гибкие трубопроводы и плоскосворачиваемые рукава по ТУ 2557-001-874057772010 выпускает компания ООО «Балтрезинотехника» [5]. Другим крупным российским производителем плоскосворачиваемых полиуретановых рукавов является компания ООО «Шлангенз» [6].

Гибкие трубопроводы и плоскосворачиваемые рукава предназначены для эксплуатации в условиях умеренного, холодного, умеренно-холодного микроклиматических районов в соответствии с ГОСТ 15150 [7].

Основные преимущества эластичных резервуаров и плоскосворачиваемых рукавов из многослойного полиуретанового конструкционного материала: нетоксичность, стойкость к истиранию и физическим воздействиям, устойчивость к воздействию нефтепродуктов и многих других химических веществ, прочность при изгибе и растяжении. Допускается их применение во всех погодных условиях, в том числе морских, при воздействии озона и низких температур, нефти, продуктов нефтепереработки [8].

Литература

1. Литвиненко А. Г., Кипнис Б. Я. Искусственные кожи и пленочные материалы: Справочник.

Легпромбытиздат, 1987, 400 с.

2. Дмитрий Каган, Валентин Гуль, Людмила Самарина. Многослойные и комбинированные пленочные материалы. М.: Химия, 1989, 288 с.

3. Корнев В. А., Рыбаков Ю. Н., Харламова О. Д., Чириков С. И. Перспективы применения термопластичных полиуретанов в технических средствах нефтепродуктообеспечения. Наука, техника и образование, 2015, № 3 (9), с. 27-32.

4. [Электронный ресурс]. Режим доступа http://flexico.ru (Дата обращения 30.04.2015).

5. [Электронный ресурс]. Режим доступа http://baltrti.ru/productsiya (Дата обращения 30.04.2015).

6. [Электронный ресурс]. Режим доступа http://shlangenz.ru/catalogue (Дата обращения 30.04.2015).

7. ГОСТ 15150. Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды.

8. Рыбаков Ю. Н., Харламова О. Д., Корнев В. А., Кюннап Р. И. Перспективы применения термопластичных рукавов. Справка ФГБУ «46 ЦНИИ МО РФ» № 23858 о депонировании рукописи в ЦСИФ Минобороны России 25.03.2014, инв. № А31896.