Стеклокомпозитный адаптер для прокладки напорных и безнапорных трубопроводов методом микротоннелирования
COMPOSITE GLASS ADAPTER FOR LAYING PRESSURE AND PRESSURE-FREE PIPELINES BY MICROTUNNELING

Предложенное техническое решение используется при прокладке методом микротоннелирования и методом бурошнекового бурения напорных и безнапорных трубопроводов и относится к сооружениям водопроводов, трубопроводов бытовой канализации, ливнестоков, промышленных и других водостоков, трубопроводов для транспортировки химических жидкостей, в частности, к стеклокомпозитному адаптеру.
Из уровня техники известны трубы из композиционных материалов для транспортирования газообразных и жидких продуктов под высоким давлением и способ ее изготовления (патент на изобретение РФ 2166145 С1, опубликовано: 27.04.2001). Трубы состоят из защитного резинового слоя, системы промежуточных слоев для надежного соединения с силовым каркасом, силового каркаса, системы колец усиления и законцовок в виде фланцев, ниппелей или раструбов. В качестве композиционных материалов использованы только стеклопластики, армированные жгутами или тканями, на основе эпоксидного связующего.
Основным недостатком является сложность изготовления трубы из композиционных материалов под различные типы крепления и невозможность их изготовления непрерывным способом. Предложенное к патентованию изобретение изготавливается методом непрерывной намотки с последующим изготовлением на одной из торцевых частей специального устройства для крепления к тоннелепроходческому комплексу. Для этого с одного края адаптер фрезеруют, затем армируют участок необходимого размера путем ламинирования и снова механически обрабатывают, с учетом требуемых посадочных размеров для тоннелепроходческого комплекса и установки эластичного уплотнения.
Из другого наиболее близкого аналога, выбранного в качестве прототипа, китайского патента на изобретение (CN 2869528 Y (опубликовано: 14.02.2007) известна разновидность трубы для микротоннелирования из армированного стекловолокном раствора, которая включает в себя головку трубы, корпус трубы и хвост трубы.
Существенными недостатками вышеуказанного технического решения является то, что у трубы отсутствует специальный узел для ее крепления к тоннелепроходческому комплексу, а также отсутствует герметизирующий уплотнитель, что приводит к недостаточной герметизации и может привести к попаданию рабочей жидкости (бентонитовой смеси) с поверхности трубы внутрь продавливаемого трубопровода. В предложенном к патентованию изобретении предусмотрено наличие изготовленного торцевого узла, с помощью которого осуществляется крепление к тоннелепроходческому комплексу, а наличие герметизирующего эластичного уплотнения позволяет избежать попадания рабочей жидкости (например, бентонитовой смеси) с поверхности тоннелепроходческого комплекса внутрь продавливаемого трубопровода.
Технический результат заключается в обеспечении возможности присоединения установки для микротоннелирования к остальным микрощитовым трубам, устранение вероятности попадания рабочей жидкости (бентонитовой смеси) с поверхности тоннелепроходческого комплекса внутрь продавливаемого трубопровода, а также увеличение прочности и жесткости соединения стеклокомпозитного адаптера с тоннелепроходческим комплексом.
Технический результат достигается за счет того, что стеклокомпозитный адаптер для напорных и безнапорных трубопроводов, прокладываемых методом микротоннелирования, состоящий из корпуса, узла и уплотнения, отличающийся тем, что состоит, по меньшей мере, из трех слоев, соединенных между собой с помощью адгезии с отвержденной термореактивной матрицей, внутренний слой выполнен на основе термореактивных связующих и стекловолоконных наполнителей, структурный слой выполнен на основе термореактивных связующих, стекловолоконных наполнителей и кварцевого песка и наружный слой выполнен на основе термореактивных связующих и стекловолоконных наполнителей, при этом на одном из торцов адаптера изготовлен переходный торцевой узел, изготовленный методом послойного ламинирования стекловолокнистых армирующих наполнителей и термореактивного связующего, состоящий из стеклянных армирующих наполнителей и термореактивного связующего, при этом в паз в торцевом узле по всей длине вставлено эластичное уплотнение, которое фиксируется за счет сил прижатия.
Заявленное изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1. показан главный вид в продольном разрезе стеклокомпозитного адаптера для микротоннелирования,
На фиг. 2 показан местный разрез в масштабе увеличения, где под позициями обозначено:
поз. 1 - корпус стеклокомпозитного адаптера;
поз. 2 - эластичное уплотнение;
поз. 3 - переходный торцевой узел, изготовленный методом послойного ламинирования стекловолокнистых армирующих наполнителей и термореактивного связующего.
Эластичное уплотнение может быть исполнено в нескольких вариациях в зависимости от размера муфты.
На фиг. 3 указано эластичное уплотнение для муфты от 300 до 500 мм:
поз. 4 - эластичное уплотнение.
На фиг. 4 указан эластичное уплотнение для муфты от 600 до 2200 мм:
поз. 5 - эластичное уплотнение.
На фиг. 5 показана структура слоев адаптера:
поз. 1.1 – наружный защитный слой;
поз. 1.2 – структурный слой;
поз. 1.3 – внутренний (лайнерный) слой.
Стеклокомпозитный адаптер для микротоннелирования состоит, по меньшей мере из трех слоев, соединенных между собой с помощью адгезии с отвержденной термореактивной матрицей. Слоев может быть и более трех, наноситься они будут также, как описано далее.
Структура слоев адаптера такова.
Внутренний слой выполнен на основе термореактивных связующих и стекловолоконных наполнителей. Он является также защитным герметизирующим слоем. В качестве термореактивных связующих могут выступать, например, ненасыщенные полиэфирные или иные химически-, коррозионно- и износостойкие смолы.
Структурный слой выполнен на основе термореактивных связующих, стекловолокнистых наполнителей и кварцевого песка. В качестве термореактивных связующих могут выступать, например, ненасыщенные полиэфирные или иные смолы.
Наружный слой выполнен на основе термореактивных связующих и стекловолокнистых наполнителей. В качестве термореактивных связующих могут выступать, например, ненасыщенные полиэфирные или иные смолы.
При этом на одном из торцов адаптера изготовлен переходный торцевой узел, изготовленный методом послойного ламинирования стекловолокнистых армирующих наполнителей и термореактивного связующего, состоящий из стеклянных армирующих наполнителей, например, из стеклоткани и/или стекломата, и термореактивного связующего, при этом в паз в торцевом узле по всей длине вставлено эластичное уплотнение, которое фиксируется за счет сил прижатия. Эластичное уплотнение, может представлять собой, например, эластичное кольцо, выполненное из EPDM резины. Эластичное уплотнение позволяет выдерживать высокие осевые усилия и служит амортизатором при прокладке трубопроводов.
Способ изготовления устройства.
Стенка адаптера формируется следующим образом: на поверхность вращающейся оправки подаются армирующие наполнители, пропитанные связующим материалом на основе ненасыщенных полиэфирных и винилэфирных смол в растворе с ускорителем и отвердителем. За один полный оборот оправки происходит формирование одного слоя адаптера и перемещение его относительно следующего слоя в осевом направлении на ширину ленты оправки. Размер толщины стенки адаптера определяется количеством сформированных слоев, шириной зоны подачи сырья и количеством его подачи в единицу времени. Количество слоев композита адаптера 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. Сформированный адаптер перемещается по вращающейся оправке к зоне с инфракрасными нагревателями, в которой производится контроль полимеризации композита с помощью температурных датчиков. При сходе с оправки, сформированный адаптер перемещается на опорные столы с роликовыми направляющими, обеспечивающие вращательно-поступательное движение. После достижения заданной длины отрезка адаптера, происходит его фрезеровка и отпиливание.
После охлаждения адаптера с одного из торцов осуществляется изготовление узла для соединения к тоннелепроходческому комплексу. Для этого с одного края адаптер фрезеруют, затем армируют данный участок путем нанесения стеклянных армирующих наполнителей с термореактивным связующим и после отверждения связующего - снова механически обрабатывают с учетом требуемых посадочных размеров для тоннелепроходческого комплекса и установки эластичного уплотнения.
Суть метода установки труб заключается в том, что прокладка труб в грунте производится тоннелепроходческим комплексом. Его поступательные движения обеспечивает мощная домкратная станция, передающая толкающее усилие к комплексу через колонну стеклокомпозитных труб, которая наращивается по мере продвижения вперед. Данный метод предусматривает разработку нескольких котлованов (стартового, приемного и в отдельных случаях промежуточного). Благодаря режущему инструменту тоннелепроходческого комплекса его поэтапное продвижение заканчивается в приемном котловане, и после его демонтажа остается готовый коллектор.
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.