МЕТАЛЛОПОЛИМЕРНАЯ ТРУБА

Известна металлополимерная труба, преимущественно из термопласта, содержащая усилитель прочности в виде сварного ячеистого каркаса, выполненного из продольных и навитых на них спиральных проволочных элементов, закрепленных в отвержденном термопласте (см. А.с. СССР № 1366757, «Труба, заявл.09.01.86, опубл.15.01.88. Бюл.№ 2).
Недостатком такой трубы, выбранной за прототип, является ее невысокая нагрузочная способность.
Заявляемая полезная модель направлена на создание армированных полимерных труб для работы в условиях агрессивных сред и высоких давлений.
Технический результат заключается в получении армированных полимерных труб с высокой нагрузочной способностью, расширении возможностей применения предлагаемых конструкций для различных диаметров труб, с использованием в этих конструкциях разнородных материалов, а также, в конечном итоге, в повышении надежности работы труб.
Указанный технический результат достигается тем, что в трубе металлополимерной, содержащей усилитель прочности, размещенный в монолите полимера, выполненный в виде жесткого металлического каркаса, состоящего из слоя продольных и навитого на него внещнего слоя спиральных элементов, скрепленных в точках их пересечения, например, сваркой, согласно изобретению, усилитель прочности включает упругий слой спиральных элементов, образованный навивкой этих элементов с заданным щагом и натягом на продольном слое жесткого каркаса без жесткой связи с ним, при этом спиральные элементы упругого слоя выполнены из металлического иж1 полимерного троса, нагруженного в пределах упругой зоны деформации при выбранной его слабине.
Спиральные элементы упругого слоя могут быть выполнены из металлической проволоки или корда.
Установка и закрепление спиральных элементов упругого слоя с заданным шагом и натягом на продольном слое жесткого сварного каркаса, чередующихся с заданным шагом с элемектами внешнего слоя жесткого каркаса, формирует упругий слой, который совместно с жестким каркасом, образует новую конструкцию усилителя прочности.
Выполнение усилителя прочности составным, в виде жесткого сварного каркаса и установленного на его продольном слое упругого слоя спиральных элементов, не связанного, при этом, жестко с каркасом, позволяет получать трубы с высокой нагрузочной способностью, превышающей нагрузочную способность известных труб более чем в два раза. При этом, трубы, обладая определенной жесткостью и упругостью, могут выдерживать перепады высокого давления в трубопроводе за счет перераспределения радиальных нагрузок между составляющими усилителя прочности и в самом монолите полимера.
Навивка спирального слоя из металлического или полимерного троса, нагруженного в пределах упругой зоны деформации, при выборе его слабины позволяет использовать полную нагрузочную способность троса при рабочем давлении в трубопроводе.
Выполнение спирального слоя из различных материалов расширяет возможности получения труб для различных условий эксплуатации.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналоги, характеризующиеся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам заявляемого устройства.
Выбор прототипа позволил выявить совокупность существенных отличительных признаков полезной модели: усилитель прочности сформирован
ИЗ жесткого сварного каркаса и упругого спирального слоя, установленного на каркасе без жесткой связи с ним, при этом спиральный слой может быть выполнен из материала, не свариваемого с металлом жесткого каркаса. Это не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники. Конструкция металлополимерной трубы представлена на чертеже:
Металлополимерная труба, разрез.
Труба содержит усилитель прочности 1 размещенный в монолите полимера 2. При этом усилитель прочности 1 включает в себя сварной каркас 3 и упругий слой 4 спиральных элементов. Сварной каркас 3 выполнен из равномерно расположенных по окружности продольных элементов арматуры 5, и навитых на них с заданным шагом спиральных элементов 6, сваренных в местах их пересечения. Упругий слой 4 спиральных элементов образован навивкой металлической проволоки или корда либо троса (металлического или полимерного) с заданным шагом на продольные элементы арматуры 5. При этом, элементы упругого слоя 4, не приваренные к продольным элементам 5, с заданным шагом чередуются с элементами спиральной арматуры 6 жесткого каркаса, приваренными к продольным 5 элементам каркаса. В зависимости от марки экструдируемого полимера, образуюш,его монолит трубы, выбирается материал полимерного троса с соответствующей температурой деструкции.
Металлополимерную трубу получают следуюш,им образом. На равномерно установленные по окружности оправки продольные проволочные элементы 5 навивают спиральные проволочные элементы 6 с заданным шагом и натягом. По мере навивки продольные 5 и спиральные элементы 6 армат фы сваривают электроконтактным методом с помощью сварочных роликов, вращаемых вокруг оси спиральных элементов. Одновременно навивают ут1рутие спиральные элементы 4 без сварки их с продольными проволочными 5 элементами. При этом к упругим спиральным элементам 4 из проволоки или корда прикладывают усилие, обеспечивающее натяг и последующую их
плотную навивку на продольные элементы 5. На упругие спиральные элементы 4, выполненные из металлического или полимерного троса, воздействуют с усилием натяга для выбора слабины троса и дополнительного его нагружения до заданного расчетного значения в пределах упругой зоны деформации, обеспечивающего работу троса в составе усилителя прочности 3 металлопластовой трубы. Нагруженный спиральный элемент 4, выполненный в виде троса с выбранной слабиной, обеспечивает получение усилителя прочности для труб с повышенной нагрузочной способностью. Далее пол енный усилитель прочности поступает в форм)тощий экструдер, куда подается расплавленный полимер, и происходит окончательное формование металл Ополимерной трубы.
Жесткий сварной каркас 3 в сочетании с упругим слоем спиральных элементов 4 позволяет получить металлополимерные трубы различных диаметров с повышенными нагрузочными характеристиками для работы в различных условиях агрессивных сред и высоких давлений. Благодаря составному усилителю прочности 1 нагрузочная способность трубы увеличивается более чем в два раза по сравнению с сушествуюш,ими конструкциями. Упругие свойства усилителю прочности 1 придает слой спиральных элементов 4, установленный на жестком каркасе 3, но не связанный с ним жестко. Расчетный анализ показал, что радиальные нагрузки, возникающие в трубопроводе при перепадах давления, перераспределяются в жестком каркасе 3, упругом слое 4 и в монолите полимера трубы 2.