ГИБКИЙ ТРУБОПРОВОД
FLEXIBLE CONDUIT

Данное изобретение касается гибкого трубопровода для транспортировки находящейся под давлением текучей среды, который состоит из двух металлических труб, стенки которых гофрированы поперек их продольного направления, причем одна из них является внутренней трубой, а другая - внешней трубой, которые расположены концентрично на расстоянии друг от друга с образованием кольцевого зазора, и у которого в указанный кольцевой зазор между обеими трубами помещена вакуумная изоляция (EP 2 253 878 B1).
Трубопровод такого типа нужен, например, для снабжения сверхпроводящей магнитной системы или крионасоса хладагентом. Он должен быть гибким, а при необходимости иметь и большую длину. Для его перекрытия хладагент должен транспортироваться при повышенном давлении во внутренней трубе. Это относится и к другим средам, например к воде. Повышенное давление соответствующей среды, например от 25 бар, может легко привести к пластической деформации внутренней трубы и вызвать вследствие этого ее отклонение от своего центрального положения. Эффективность вакуумной изоляции со временем ухудшается вследствие такой пластической деформации.
В US 6607010 B1 описана вакуум-плотная, кольцеобразно гофрированная труба из пластмассы или металла, которая в целях стабилизации облицована оплеткой, закрепленной на обеих концах трубы. Для защиты трубы и для ее использования в качестве напорной трубы можно поместить и снаружи вокруг этой трубы проходящую по всей длине трубы оплетку. Эта оплетка тоже закрепляется на трубе с обоих ее концов.
Трубопровод, предназначенный для транспортировки сильно охлажденной среды, согласно упомянутой вначале публикации EP 2 253 878 B1 не имеет явно выраженного изъяна. Поверх внутренней трубы этого известного трубопровода расположена вторая система труб, которая состоит из внутренней металлической трубы с гофрированными поперек ее продольного направления стенками, и расположенной на расстоянии от нее и коаксиально с ней наружной трубой, тоже с гофрированными поперек ее продольного направления стенками. Вакуумная изоляция и наружная труба этого трубопровода лежат поверх наружной трубы второй системы труб. Внутренняя труба второй системы труб в пространстве расположена вплотную к внутренней трубе трубопровода и надежно удерживает ее в ее относительном положении внутри трубопровода за счет промежуточной установки прокладочного элемента из изоляционного материала. Этот известный трубопровод хорошо зарекомендовал себя на практике. Однако он дорог в изготовлении.
В основу данного изобретения положена задача упростить конструкцию описанного вначале трубопровода при сохранении стабильного относительного положения внутренней трубы.
Эта задача согласно изобретению решается тем, что
- снаружи на внутреннюю трубу помещено прочное на растяжение армирование, которое на обоих концах внутренней трубы жестко соединено с ней, и
- это армирование состоит из прочных на растяжение жгутов, которые, располагаясь друг на друге по меньшей мере в два слоя со встречным направлением навивки, спиралеобразно навиты вокруг внутренней трубы.
Такой трубопровод очень прост в изготовлении и не требует дорогостоящих дополнительных деталей. В качестве дополнительного элемента он имеет лишь окружающее внутреннюю трубу и жестко соединенное с ней на ее концах армирование из прочных на растяжение жгутов, которые, располагаясь друг на друге по меньшей мере в два слоя, намотаны спиралеобразно вокруг этой внутренней трубы со встречным направлением навивки. При сооружении такого трубопровода после изготовления внутренней трубы на нее сначала наносится армирование, которое механически жестко соединяется с обоими осевыми концами внутренней трубы. В остальном сооружение такого трубопровода не требует никаких изменений по сравнению с известными принципами сооружения подобных трубопроводов. На внутреннюю трубу, соответственно, на окружающее ее армирование обычным способом наносится изоляция с промежуточным прокладочным элементом, вокруг которого формируется наружная труба. Поскольку армирование жестко соединено с внутренней трубой на обоих ее концах, то даже повышенное давление транспортируемой среды не сможет оказывать механическое воздействие на внутреннюю трубу. Ее длина как и ее центральное положение в наружной трубе остаются стабильными.
Упомянутые жгуты предпочтительно выполнены из высококачественной стали.
На чертежах представлен пример выполнения предмета изобретения.
На них показано следующее:
Фиг. 1 - схематично, трубопровод с двумя трубами, стенки которых гофрированы поперек их продольного направления.
Фиг. 2 - сечение через Фиг. 1 вдоль линии II-II.
Фиг. 3 - тоже схематично, внутренняя труба трубопровода с армированием.
Фиг. 4 - вырез поперечного сечения трубопровода согласно изобретению, в увеличенном масштабе.
На Фиг. 1 схематично представлены две металлические трубы 1 и 2 одного трубопровода, расположенные концентрично друг другу, причем трубопровод предназначен для транспортировки текучей среды, находящейся под давлением. Эта среда в предпочтительном варианте осуществления является сильно охлажденной. Трубы 1 и 2 в представленном примере осуществления удерживаются на расстоянии друг от друга посредством прокладочного элемента 3, который тоже лишь схематично обозначен. Обе трубы 1 и 2 гофрированы поперек их продольного направления, а именно либо спиралевидно, либо кольцеобразно. Благодаря этому они, с одной стороны, хорошо гнутся, а с другой стороны, являются стабильными в радиальном направлении. Обе трубы 1 и 2 предпочтительно выполнены из высококачественной стали. Труба 1 в дальнейшем обозначается как «внутренняя труба 1», тогда как труба 2 является «наружной трубой 2» этого трубопровода.
Благодаря такой гофрированной форме внутренняя труба 1 могла бы растягиваться под действием повышенного давления направляемой по ней среды и, тем самым, становиться длиннее, а также сдвигаться из своего центрального положения в наружной трубе 2. Чтобы исключить этот эффект в узких пределах, вокруг указанной внутренней трубы 1 помещается армирование, которое в варианте осуществления по Фиг. 3 выполнено из двух прочных на растяжение жгутов 4 и 5. Внутренняя труба 1 на Фиг. 3 ради простоты и наглядности представлена в виде гладкой трубы. Оба этих жгута 4 и 5 спиралеобразно обвиты вокруг внутренней трубы 1 при встречных направлениях навивки и располагаются друг на друге в два слоя. Они прочно соединены с внутренней трубой 1 на обоих ее концах, так что эта внутренняя труба 1 не сможет вытягиваться даже при повышенном давлении внутри нее.
Два жгута 4 и 5, намотанных на внутреннюю трубу 1 во встречных направлениях, из-за противоположных направлений намотки одновременно образуют защиту от кручения для внутренней трубы 1. В этом смысле на внутреннюю трубу 1 можно было бы намотать и более двух слоев указанных жгутов, при этом каждые два жгута наматывались бы на внутреннюю трубу в противоположных направлениях.
Жгуты 4 и 5 предпочтительно выполнены из высококачественной стали. Но, в принципе, могут использоваться и другие прочные на растяжение материалы. Они могут иметь форму полос. В одном предпочтительном варианте осуществления эти жгуты 4 и 5 выполнены в виде тросов, которые по известным технологиям могут быть изготовлены с относительно малым диаметром.
Для изготовления трубопровода согласно изобретению поступают, например, следующим образом.
Сначала оба прочных на растяжение жгута 4 и 5 наматывают вокруг предварительно изготовленной внутренней трубы 1 и прочно соединяют с этой внутренней трубой 1 на обоих ее концах. Затем при необходимости на внутреннюю трубу 1, соответственно, на оба слоя с прочными на растяжение жгутами 4 и 5 помещают прокладочный элемент 3 и предназначенный для термоизоляции материал. Вокруг указанной термоизоляции 6 и прокладочного элемента 3 затем формуют наружную трубу 2. В заключение из кольцевого зазора между внутренней трубой 1 и наружной трубой 2 откачивается воздух, так что между обеими трубами создается вакуумная изоляция, которая защищает внутреннюю часть трубопровода от теплового воздействия извне.