РАСШИРЯЕМЫЙ ПОЛИМЕРНЫЙ РУКАВ

Полезная модель относится к области расширяемых полимерных изделий для изоляции или иной защиты внутренних поверхностей изделий или устройств, таких как трубы, внутренние стыки труб, внутренние полости устройств, в том числе нецилиндрические. Полученные таким образом покрытия обладают высокими прочностными, изоляционными, антикоррозийными свойствами. Благодаря простоте в использовании и возможности обеспечения широкой цветовой гаммы указанные изделия могут применяться и в декоративных целях.
В уровне техники известны изделия термического расширения предназначенные для изоляции или иной защиты внутренних поверхностей устройств, таких как трубы, внутренние стыки труб, внутренние полости устройств, в том числе нецилиндрические и/или сложной формы.
Известна терморасширяемая труба из модифицированных термопластичных пластмасс, которая была предварительно растянута на 25% при температуре до 140оС. При этом диаметр трубы при растяжении уменьшился на 4-6%. Данная терморасширяемая труба при повторном нагреве до 140 град. С восстанавливает свои размеры и расширяется, благодаря свойству «памяти формы». (Гринберг З.А и др. Стальные трубы, футерованные полиэтиленом, М.: Металлургия, 1973, с.34.)
Недостатком данного изделия является невозможность получения терморасширяемых труб большой длины, т.к. способ предполагает использование модифицированного полимерного рукава для футеровки отрезков стальных труб в заводских условиях, ограниченных сортаментом отрезков труб до 12 метров и высотой заводских помещений не более 24 метров. Кроме того, с помощью данного способа невозможно получить терморасширяемую трубу, способную при повторном нагреве увеличить свой диаметр в 1,5-3 раза.
Главным недостатком данного изделия является необходимость нагрева для его расширения с помощью специального оборудования, что усложняет и удорожает процесс.
Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является терморасширяемый рукав из модифицированного термопластичного полимера, способный при нагревании увеличиваться в диаметра в 1,5-3 раза. (Патент РФ №2385228).
Недостатками данного изделия являются высокие энергозатраты для их расширения вследствие необходимости нагрева с применением специального оборудования, а также сложность их изготовления вследствие необходимости применения специального оборудования для модифицирования полимера.
Задачей настоящей полезной модели является создание простого, по конструкции рукавного полимерного изделия, способного к расширению без модифицирования и без последующего нагревания, предназначенного для защиты внутренних поверхностей различных изделий или устройств, таких как трубы, внутренние стыки труб, внутренние полости изделий или устройств, в том числе нецилиндрические или полости сложной формы.
Техническим результатом от решения указанной задачи будет являться упрощение конструкции и снижение затрат на изготовление и использование расширяемого полимерного рукава, при одновременном обеспечении качественного прилегания предложенного рукава к внутренним поверхностям полостей различных изделий или устройств, таких как трубы, внутренние стыки труб, внутренние полости изделий или устройств, в том числе нецилиндрические полости или полости сложной формы.
Указанный технический результат для расширяемого полимерного рукава достигается тем, что предложенный расширяемый полимерный рукав содержит опорный разрушаемый каркас и полимерный рукав в упруго-сжатом по диаметру состоянии, размещенный внутри опорного разрушаемого каркаса, при этом указанные опорный каркас и полимерный рукав в упруго-сжатом по диаметру состоянии совместно выполнены с возможностью размещения их во внутренней полости или во внутреннем пространстве защищаемого изделия или устройства таким образом, что указанный полимерный рукав выполнен с возможностью плотного прилегания к внутренним поверхностям полого изделия или устройства после разрушения опорного разрушаемого каркаса.
Конструкция опорного каркаса и материала упругого холодного расширения выполнена в форме полого тела, которая в общем случае является рукавной или трубчатой, но может также иметь альтернативные трубчатые формы, например, трубчатые формы треугольного поперечного сечения, трубчатые прямоугольные формы, трубчатые пентагональные формы, трубчатые гексагональные формы, трубчатые октагональные формы, или другие приемлемые трубчатые формы, которые будут очевидными для специалиста в данной области техники.
Указанный технический результат достигается также тем, что опорный каркас и размещенный в нем полимерный рукав в упруго-сжатом по диаметру состоянии совместно выполнены с наружным диаметром, который по крайней мере на 0,5% меньше размеров внутренней полости изделия и/или устройства для свободного введения или размещения внутри этой полости, при этом расширяемый полимерный рукав выполнен с возможностью упругого расширения при разрушении опорного каркаса до диаметра, превышающего размеры внутренней полости по крайней мере 0,5% для обеспечения плотного прилегания к внутренним поверхностям полого изделия и/или устройства после разрушения опорного разрушаемого каркаса.
Указанный технический результат достигается также тем, что в качестве материала расширяемого полимерного рукава использованы каучуксодержащие материалы, например, силиконовый каучук, EPDM (этилен-пропилендиеновый сополимер), IR (изопреновый каучук), SBR (стирол-бутадиеновый каучук), CR (хлоропреновый каучук), IIR (изобутилен-изопреновый каучук), NBR (бутадиен-нитрильный каучук), гидрогенизированный NBR, акриловый каучук, этиленакриловый каучук, каучуксодержащий материал со фторэластомерными наполнителями или каучуксодержащий материал с эпихлорогидриновыми наполнителями.
Указанный технический результат достигается также тем, что в качестве материала расширяемого полимерного рукава использованы термопластичные эластомеры: олефиновые термопластичные эластомеры, стирольные термопластичные эластомеры, такие как SBS (стирол-бутадиеновые блок-сополимеры) и SEBS (стирол-этилен бутилен-стирольные сополимеры).
Указанный технический результат достигается также тем, что в качестве материала опорного разрушаемого каркаса использованы полимерные, например: из полихлорвинилхлорида (ПВХ), металлические, текстильные и другие материалы, преимущественно ленточной формы, которые могут обеспечить фиксацию положения упруго растянутого в продольном направлении и упруго сжатого по диаметру расширяемого рукава
Выполнение расширяемого полимерного рукава в упруго-сжатом по диаметру состоянии и размещение его внутри опорного разрушаемого каркаса, обладающего достаточной жесткостью и прочностью для удержания полимерного рукава в указанном состоянии, что является очевидным для специалиста, позволяют удерживать рукав в состоянии упруго растянутом по длине и упруго сжатом в поперечном направлении по диаметру при его хранении, транспортировке и использовании.
Выполнение указанных опорного каркаса и полимерного рукава в упруго-сжатом по диаметру состоянии с возможностью их совместного размещения во внутренней полости (пространстве) защищаемого изделия и/или устройства обеспечивает простоту их совместного введения во внутреннюю полость изделия или устройства.
Выполнение полимерного рукава с возможностью плотного прилегания к внутренним поверхностям полого изделия после разрушения опорного разрушаемого, каркаса позволяет повысить качество прилегания защитного покрытия к поверхностям внутренней полости изделий или устройств.
Совокупность указанных выше признаков позволяет получить изделие простое в использовании, обеспечивающее высокое качество защитного покрытия поверхностей внутренних полостей за счет обеспечения плотного прилегания к ним, а также экономичное в использовании вследствие отсутствия необходимости его нагрева при расширении. Кроме того, предложенное изделии более дешевое и простое в изготовлении поскольку не требует дорогостоящих операций по модифицированию полимера.
Выполнение опорного каркаса в сборе с полимерным сжатым рукавом с наружным диаметром, который по крайней мере на 0,5% меньше размеров внутренней полости изделия или устройства, обеспечивает достижение простого введения указанной конструкции во внутреннюю полость изделия или устройства с помощью общеизвестных тянущих средств, например, лебедки.
Выполнение расширяемого полимерного рукава с возможностью расширения до диаметра, превышающего размой внутренней полости по крайней мере на 0,5% после отделения от него опорного разрушаемого каркаса, обеспечивает плотное прилегание рукава к внутренним поверхностям полого изделия после отделения от него опорного разрушаемого каркаса, что позволяет повысить качество защитного покрытия внутренней полости изделий или устройств.
Выполнение расширяемого полимерного рукава из каучуксодержащих материалов, способных к значительному растяжению или сжатию, таких как например, силиконовый каучук, EPDM (этиленпропилендиеновый сополимер), IR (изопреновый каучук), SBR (стирол-бутадиеновый каучук), CR (хлоропреновый каучук), IIR (изобутилен-изопреновый каучук), NBR (бутадиен-нитрильный каучук), гидрогенизированный NBR, акриловый каучук, этиленакриловый каучук, каучуксодержащий материал со фторэластомерными наполнителями или каучук-содержащий материал с эпихлорогидриновыми наполнителями, - обеспечивает необходимое упругое растяжение рукава в продольном направлении при одновременном сжатии его в поперечном направлении (в диаметре), удержание его в таком состоянии длительное время без потери способности к упругому восстановлению своих первоначальных размеров, а также обеспечивает плотное прилегание рукава к внутренним поверхностям полого изделия после разрушения опорного разрушаемого каркаса, что позволяет повысить качество защитного покрытия внутренней полости изделий или устройств.
Применение для указанного рукава в качестве материала упругого холодного расширения таких материалов, как термопластичные эластомеры: олефиновые термопластичные эластомеры, стирольные термопластичные эластомеры, такие как SBS (стирол-бутадиеновые блок-сополимеры) и SEBS (стирол-этилен бутилен-стирольные сополимеры), - также обеспечивает необходимое упругое растяжение рукава в продольном направлении при одновременном сжатии его в поперечном направлении (в диаметре), удержание его в таком состоянии длительное время без потери способности к упругому восстановлению своих первоначальных размеров, а также обеспечивает плотное прилегание рукава к внутренним поверхностям полого изделия после разрушения опорного разрушаемого каркаса, что позволяет повысить качество защитного покрытия внутренней полости изделий или устройств.
Для улучшения свойств расширяемого полимерного рукава из материала упругого холодного расширения в него могут быть включены различные добавки, агенты и/или наполнители, такие как, например, красители, огнезащитные составы, смазочные материалы, технологические добавки, наполнители, смягчители, антистатики, сшивающие агенты, сшивающие добавки в надлежащих количествах. Материал холодного расширения имеет желаемые характеристики, такие как хорошая прочность на разрыв, термостойкость, гидродинамическое сопротивление, прозрачность и другие свойства, которые являются очевидными для специалиста в данной области техники.
Использование в качестве материала опорного разрушаемого каркаса полимерных, например, полихлорвинилхлорида (ПВХ), а также металлических, текстильных или композиционных материалов преимущественно ленточной формы, обеспечивает фиксацию положения упруго-растянутого в продольном направлении и упруго-сжатого по диаметру расширяемого рукава.
Заявленное техническое решение поясняется следующими чертежами.
На фигуре 1 изображены опорный каркас в сборе с расширяемым полимерным рукавом, находящемся в упруго-сжатом по диаметру состоянии, при этом указанная сборка размещена во внутренней полости изделия или устройства.
На фигуре 2 изображены расширенный после разрушения опорного каркаса полимерный рукав, плотно прилегающий к поверхности внутренней полости изделия или устройства.
На рисунках приняты следующие обозначения:
1 - изделие с защищаемой внутренней поверхностью;
2 - разрушаемый каркас;
3 - расширяемый полимерный рукав (рукав холодного расширения).
Расширяемый полимерный рукав 3, размещен в разрушаемом опорном каркасе 2 для удержания рукава 3 в упруго-сжатом по диаметру состоянии до разрушения опорного каркаса 2. Опорный каркас 2 выполнен разрушаемым, например, в виде спирально свернутой в трубчатую конструкцию ленты. Трубчатый разрушаемый опорный каркас получают путем формирования ленты из полимерных, металлических, текстильных или композиционных материалов в целостную спиральную форму для получения трубчатого тела.
Разрушаемый опорный каркас 2, включая спирально завернутую ленту, может быть разрушен или развернут путем последовательного открепления одной части спиральной ленты от следующей прилегающей части спиральной ленты вдоль спиральных сформированных желобов путем ручного или механического извлечения одного конца ленты.
Рукав упругого холодного расширения 3 может представлять собой единый элемент, который охватывается по всей внешней поверхности опорным каркасом 2 для относительно коротких внутренних полостей изделий или устройств. Для использования в длинных устройствах или изделиях рукав упругого холодного расширения может быть составным из ряда отдельных рукавных элементов упругого холодного расширения.
Пример конкретного осуществления для защиты внутренней поверхности трубы с внутренним диаметром 95 мм. Исходная заготовка для расширяемого полимерного рукава 3 выполнена в виде трубы с внешним диаметром 100 мм, толщиной стенки 3 мм и длиной 1000 мм, изготовленной на экструзионной установке из силиконового каучука, имеющего способность к удлинению более чем на 100%.
Опорный разрушаемый каркас 2 выполнен в виде спирально завернутой в трубу пластиковой ленты из полихлорвинилхлорида - ПВХ. Опорный каркас в виде трубы имеет внутренний диаметр 80 мм и длину 1500 мм. Общая длина каркаса определяется эмпирически по очевидным для специалиста закономерностям с учетом релаксационных свойств выбранного полимерного материала холодного расширения.
Рукав, предназначенный для последующего упругого холодного расширения подвергается упругой деформации уменьшения размера в диаметре за счет продольного удлинения таким образом, что наружный диаметр рукава уменьшается до значения меньше 80 мм, после чего рукав пропускается внутрь подготовленного опорного разрушаемого каркаса на любом известном растягивающем устройстве. Деформационное усилие снимается с материала холодного расширения и он плотно прилегает к внутренней поверхности опорного каркаса. Образуется целостное изделие, стоящее из опорного каркаса 2 и полимерного рукава холодного расширения 3. Длина сжатого по диаметру полимерного рукава 3 будет немного больше каркаса для удобства дальнейшего монтажа. Полученное рукавное изделие предназначено для изоляции или иной защиты внутренних поверхностей изделий или устройств максимальный размер которых в поперечном размере или по диаметру меньше величины 99,5 мм для обеспечения плотного контакта между защищаемой внутренней поверхностью изделия 1 и расширившегося полимерного рукава 3 после разрушения каркаса 2.
Для осуществления заявленного способа подготовленный описанный выше рукав холодного расширения в сборе с разрушаемым каркасом вводится во внутреннюю полость трубы для образования защитного покрытия на ее поверхности. Введение рукава холодного расширения осуществляют с помощью любого известного тянущего устройства типа лебедки или подобного.
После размещения рукава во внутренней полости изделия производят разрушение защитного каркаса путем вытягивания и/или развертывания спиральной ленты, образующей защитный каркас. Вытягивание осуществляют вручную или с помощью известных тянущих механизмов, например, лебедки.
После отделения каркаса рукав 3 упруго расширяется до исходного размера в диаметре, равного 100 мм, и плотно прилегает к внутренней поверхности трубы, образуя, таким образом, защитное полимерное покрытие на этой поверхности. При этом происходит соответствующее уменьшение длины рукава.
Примеры изделий или устройств с внутренними полостями, для которых может быть применено заявленное изделие холодного расширения: трубы, трубопроводы, соединительные муфты, стыки трубопроводов и любые другие устройства, которым может потребоваться изоляция внутренних полостей или отверстий.