Труба стеклокомпозитная для напорных и безнапорных трубопроводов, прокладываемых методом микротоннелирования
COMPOSITE GLASS PIPE FOR PRESSURE AND PRESSURELESS PIPELINES LAID BY MICROTUNNELING

Заявленное изобретение используется для бестраншейной прокладки трубопроводов методом микротоннелирования и методом бурошнекового бурения, а также проколом на глубине от 2 до 80 м и протяженностью до 1500 м, без нарушения наземной инфраструктуры и ландшафта по маршруту прокладки и относится к сооружениям водопроводов, трубопроводов ливневой и бытовой канализации, ливнестоков, промышленных и других водостоков, трубопроводов для транспортировки химических жидкостей, в частности трубе стеклокомпозитной для напорных и безнапорных трубопроводов, прокладываемых методом микротоннелирования.
Аналогом заявленного изобретения является труба из многослойного композиционно-волокнистого материала, образованного в виде чередующихся монослоев с поперечной и продольной укладкой армирующего материала, пропитанного связующим, причем монослои расположены под углом к оси трубы, образуя косослойную продольно-поперечную структуру, имеющая защитный слой, отличающаяся тем, что защитный слой имеет более высокое насыщение продольными волокнами, чем в остальных слоях трубы, и, соответственно, - уменьшенное содержание связующего, а монослои защитного слоя ориентированы в направлении к оси трубы под острым углом к направлению потока перемещаемых тел в трубопроводе (патент на изобретение РФ №2379571, дата публикации: 20.01.2010 г.).
Основными недостатками является то, что аналог обладает пониженной химической стойкостью и стойкостью к истиранию, а также не предотвращает проникновение транспортируемых жидкостей в структурные слои трубы, что снижает срок службы в связи с отсутствием во внутреннем слое химически стойких стеклянных волокон и повышенного содержания термореактивной химически стойкой матрицы.
Другим аналогом, выбранным в качестве прототипа является труба стеклопластиковая щитовая для микротоннелирования из армированных термореактивных полимеров, изготовленная методом непрерывной намотки армирующих наполнителей, содержащая несколько слоев из смеси связующего и волокнистого наполнителя, взятых в различных соотношениях, отличающаяся тем, что содержит слой армирующих наполнителей, пропитанных связующим материалом на основе ненасыщенных полиэфирных и винилэфирных смол в растворе с ускорителем и отвердителем, при этом труба содержит фрезерованные и обработанные торцы под соединительную муфту (патент на полезную модель РФ №173495, дата публикации: 29.08.2017 г.).
Существенными недостатками данного прототипа является низкая жесткость и химическая стойкость внутреннего слоя, в первом случае это достигается за счет отсутствия в конструкции дисперсного наполнителя, во втором - в связи с отсутствием стекловуали из химически стойкого стекловолокна.
Таким образом, аналог и прототип обладают низкими эксплуатационными характеристиками.
Задачей заявленного изобретения является устранение недостатков аналога и прототипа, а техническим результатом - достижение повышенных эксплуатационных характеристик устройства.
Поставленный технический результат достигается за счет того, что труба стеклокомпозитная для напорных и безнапорных трубопроводов, прокладываемых методом микротоннелирования и методом бурошнекового бурения характеризуется тем, что состоит из стеклокомпозитной трубы и стальной или стеклокомпозитной муфты, герметично соединенных между собой эластичными уплотнительными кольцами, в состав стеклокомпозитной трубы входит матрица на основе полиэфирного связующего: от 30 до 40% массовой доли, непрерывные и рубленные стеклянные волокна: от 10 до 40% массовой доли, дисперсный наполнитель: от 20 до 50% массовой доли, стеклокомпозитная труба изготовлена методом непрерывной намотки на оправку армирующих наполнителей, пропитываемых термореактивными связующими на основе ненасыщенных полиэфирных смол с последующим отверждением, в состав которых входит, по меньшей мере, три слоя: внутренний слой, состоящий из полиэфирных смол с армирующими наполнителями: дискретными и непрерывными стеклоровингами и стекловуали из химически стойкого стекловолокна, пропитанного полиэфирным связующим, структурный слой, состоящий из ненасыщенных полиэфирных смол, стекловолоконных наполнителей и кварцевого песка, наружный слой, состоящий из ненасыщенных полиэфирных смол, стекловолоконных наполнителей. В роли термореактивного связующего могут выступать полиэфирные или иные химически-, коррозионно-, и износостойкие смолы.
Заявленное изобретение поясняется следующими чертежами.
На Фиг. 1 показана структура стенки устройства.
Где:
1 - наружный защитный слой;
2 - структурный слой;
3 - внутренний (лайнерный) слой.
На фиг. 2 показан общий вид устройства сбоку с продольным разрезом.
Где:
4 - стеклокомпозитная труба.
На Фиг. 3 показана муфта из нержавеющей стали.
Где:
5 - обечайка из нержавеющей стали;
6 -, эластичное уплотнительное кольцо.
На Фиг. 4 показана муфта.
Где:
7 - муфта стальная или стеклокомпозитная.
Труба стеклокомпозитная для напорных и безнапорных трубопроводов, прокладываемых методом микротоннелирования и методом бурошнекового бурения характеризуется тем, что состоит из стеклокомпозитной трубы и стальной или стеклокомпозитной муфты, герметично соединенных между собой эластичными уплотнительными кольцами, в состав стеклокомпозитной трубы входит матрица на основе полиэфирного связующего: от 30 до 40% массовой доли, непрерывные и рубленные стеклянные волокна: от 10 до 40% массовой доли, дисперсный наполнитель: от 20 до 50% массовой доли, стеклокомпозитная труба изготовлена методом непрерывной намотки на оправку армирующих наполнителей, пропитываемых связующими на основе ненасыщенных полиэфирных или иных химически-, коррозионно- и износостойких смол с последующим отверждением.
Внутренний слой, состоит из ненасыщенных полиэфирных или иных химически-, коррозионно- и износостойких смол с армирующими наполнителями: дискретными и непрерывными стеклоровингами и стекловуали из химически стойкого стекловолокна.
Структурный слой состоит из ненасыщенных полиэфирных или иных химически-, коррозионно- и износостойких смол с армирующими наполнителями: дискретными и непрерывными стеклоровингами и дисперсного наполнителя, например, кварцевого песка.
Наружный слой состоит из ненасыщенных полиэфирных или иных химически-, коррозионно- и износостойких смол, с армирующими наполнителями: дискретными и непрерывными стеклоровингами и стекловуали из химически стойкого стекловолокна.
Слоев может быть и более трех, наноситься они будут также, как описано ниже в способе изготовления устройства.
Совместная работа армирующих наполнителей обеспечивается через отвержденную полимерную матрицу, позволяя эффективно перераспределять нагрузки внутри стенки трубы, что позволяет трубе выдерживать высокие осевые и торцевые нагрузки при продавливании трубы в толще грунта.
Заявленное устройство изготавливают следующим образом.
Стенка трубы формируется следующим образом: на поверхность вращающейся оправки подаются армирующие наполнители, пропитанные связующим материалом на основе ненасыщенных полиэфирных, винилэфирных или иных химически-, коррозионно- и износостойких смол в растворе с ускорителем и отвердителем. За один полный оборот оправки происходит формирование одного слоя трубы и перемещение его относительно следующего слоя в осевом направлении на ширину ленты оправки. Размер толщины стенки трубы определяется количеством сформированных слоев, шириной зоны подачи сырья и количеством его подачи в единицу времени. Количество слоев композита трубы определяется соотношением ширины зоны подачи сырья к размеру осевого перемещения оправки за один полный оборот. Параметры связующего подбираются таким образом, чтобы пропитка слоев происходила одновременно до начала полимеризации, что обеспечивает равномерную пропитку и адгезию между собой всех слоев композита. Сформированная труба перемещается по вращающейся оправке к зоне с инфракрасными нагревателями, в которой производится контроль полимеризации композита с помощью температурных датчиков. При сходе с оправки, сформированная труба перемещается на опорные столы с роликовыми направляющими, обеспечивающие вращательно-поступательное движение. После достижения заданной длины отрезка трубы, происходит его фрезеровка и отпиливание.
Таким образом, испытания опытного образца, при использовании предложенного к патентованию устройства показали, что достигается повышение эксплуатационных характеристик, таких как жесткость, химическая стойкость внутреннего слоя, стойкость к истиранию, а также предотвращается проникновение транспортируемых жидкостей в структурные слои трубы, что повышает срок службы и коррозионную стойкость трубопровода в целом.
Анализ совокупности всех существенных признаков предложенного изобретения доказывает, что исключение хотя бы одного из них приводит к невозможности полного обеспечения достигаемого технического результата.
Анализ уровня техники показывает, что неизвестно такое устройство, которому присущи признаки, идентичные всем существенным признакам данного технического решения, что свидетельствует о его неизвестности и, следовательно, новизне.
Вышеперечисленное доказывает также соответствие заявленного устройства критерию изобретательского уровня.
При осуществлении изобретения действительно реализуется наличие предложенного объекта, что свидетельствует о его промышленной применимости.