Секция жёсткого двухслойного трубопровода

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к конструкциям технологических трубопроводов из стекловолокнистых материалов со стенками из двух слоев и может быть использована в производстве труб, предназначенных для транспортирования сырья и полуфабрикатов, характеризующихся химическим, абразивным и тепловым разрушающим воздействием на внутренние (рабочие) поверхности труб.
Уровень техники
Известна двухслойная труба, содержащая внутренний слой, выполненный из термопласта, и наружный слой, выполненный из стеклопластика; труба также имеет праймерный слой, выполненный из сэвилена (Патент RU №2095676, F16L 9/133, опубликовано 10.11.1997).
Признаки известной трубы, совпадающие с признаками заявленной полезной модели, заключаются в выполнении стенки трубы из двух слоев, один из которых является внутренним, другой наружным, при этом наружный слой выполнен из стекловолокнистого материала.
Причина, препятствующая получению в известной трубе технического результата, который обеспечивается заявленной полезной моделью, заключается в последовательном изготовлении слоев (сначала внутреннего слоя в виде трубчатого цилиндрического изделия, затем наружного слоя), в необходимости формирования праймерного слоя из сэвилена поверх внутреннего слоя, в использовании термопласта для формирования внутреннего слоя.
Наиболее близким аналогом (прототипом) является двухслойная труба, содержащая полимерный слой, являющийся внутренним, и армирующий слой, выполненный из волокнистого материала со связующим и являющийся наружным; при этом данные слои соединены между собой посредством праймерного слоя, выполненного в виде частично внедренного в полимерный слой тканого ячеистого волокнистого материала, образующего общий композиционно-волокнистый материал с армирующим слоем (Патент RU №2383809 С1, F16L 9/133, опубликовано 10.03.2010).
Признаки известной трубы, совпадающие с признаками заявленной секции, заключаются в выполнении стенки трубы из двух слоев, один из которых является внутренним, другой наружным, выполненным из волокнистого полимерного материала со связующим.
Причина, препятствующая получению в известной трубе технического результата, который обеспечивается заявленной полезной моделью, заключается в последовательном изготовлении слоев (сначала внутреннего слоя в виде трубчатого цилиндрического изделия, затем наружного слоя), в необходимости формирования праймерного слоя в виде частично внедренного в полимерный (внутренний) слой тканого ячеистого материала, в использовании термопласта для формирования внутреннего слоя.
Техническая проблема, на решение которой направлена заявленная полезная модель, заключается в необходимости упрощения технологии изготовления двухслойной трубы при одновременном обеспечении значительного уровня ее прочности и защиты от разрушения при ее использовании для транспортирования агрессивных жидкостей.
Раскрытие сущности полезной модели
Технический результат, опосредствующий решение указанной технической проблемы, заключается в формировании внутреннего и внешнего слоев в едином технологическом процессе (т.е. одновременно), в исключении праймерного слоя без снижения уровня адгезии между наружным и внутренним слоями, в использовании для изготовления внутреннего слоя электротехнического фарфора, устойчивого к агрессивным воздействиям, а именно химическим, механическим и температурным воздействиям в широком диапазоне этих воздействий.
При этом известно использование электротехнического фарфора группы 100 по ГОСТу 20419-83 для изготовления секции трубопровода (патент RU №2519528, F16L 9/10, опубликовано 10.06.2014). Однако в данном известном техническом решении секция трубопровода выполнена однослойной, что существенно снижает прочностные характеристики секции из-за того, что электротехнический фарфор, как известно, является хрупким материалом.
Технический результат, таким образом, заключается в использовании электротехнического фарфора только для изготовления внутреннего слоя трубы (внутренней защитной оболочки), в то время как необходимые прочностные характеристики трубы обеспечиваются внешним слоем (внешней силовой оболочкой), выполненным из стекловолокнистого материала по классической технологии.
Достигается технический результат в заявленной секции жесткого двухслойного трубопровода тем, что секция содержит внешнюю силовую оболочку из стекловолокнистого материала, выполненную на основе затвердевшего реактопластичного связующего, и скрепленную с ней внутреннюю защитную оболочку, при этом внутренняя защитная оболочка представляет собой множество цилиндрических элементов из электротехнического фарфора, которые покрывают внутреннюю поверхность внешней силовой оболочки и скреплены между собой по своим торцам и с внешней силовой оболочкой упомянутым затвердевшим реактопластичным связующим.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 схематично показан фрагмент продольного разреза секции трубопровода; на фиг. 2 схематично показан процесс изготовления секции, а именно фрагмент продольного сечения секции трубопровода с полыми цилиндрическими элементами, свободно расположенными на технологической оправке.
Осуществление полезной модели
Секция жесткого двухслойного трубопровода (далее - секция) содержит внешнюю силовую оболочку 1 и скрепленную с ней внутреннюю защитную оболочку 2 (фиг. 1). Внешняя силовая оболочка 1 выполнена из стекловолокнистого материала на основе затвердевшего реактопластичного связующего (преимущественно эпоксидной смолы). Внутренняя защитная оболочка 2 представляет собой множество цилиндрических элементов 3. При этом данные элементы 3 выполнены из электротехнического фарфора, полностью покрывают внутреннюю поверхность внешней силовой оболочки 1 и скреплены как между собой по своим торцам, так и с внешней силовой оболочкой 1 посредством того же затвердевшего реактопластичного связующего (используемого для изготовления внешней силовой оболочки) в едином технологическом процессе изготовления оболочек.
Для повышения прочности и увеличения поверхности сцепления каждый цилиндрический элемент 3 выполнен с ребрами жесткости, расположенными на той его поверхности (внешней), которая обращена к внешней силовой оболочке 1 (ребра жесткости не показаны).
Электротехнический фарфор является, как известно, искусственным минералом, образованным из глинистых минералов, полевого шпата и кварца в результате термообработки по керамической технологии. К числу наиболее ценных его свойств относятся высокая стойкость к атмосферным воздействиям, положительным и отрицательным температурам, к воздействию химических реагентов, высокая механическая прочность, дешевизна исходных компонентов. Это определило широкое применение фарфора для производства изоляторов. Недостатком электротехнического фарфора (применительно к решаемой здесь технической проблеме) является его хрупкость.
Для изготовления секции используют технологическую оправку 4 в виде алюминиевого цилиндра, на котором свободно (и соосно) располагают полые цилиндрические элементы 3 с последующим их осевым сжатием (фиг. 2). Таким образом, искомая заготовка для формирования внутренней защитной оболочки 2 представляет собой технологическую оправку 4 со свободно расположенными на ней полыми цилиндрическими элементами 3, подвергнутыми осевому сжатию. После этого формируют внешнюю силовую оболочку 1 путем намотки нитей стекловолокнистого материала, прошедших через ванну с реактопластичным связующим, поверх полых цилиндрических элементов 3 (формообразующее основание). При этом данное реактопластичное связующее смачивает наружные поверхности полых цилиндрических элементов 3, а также затекает в зазоры между полыми цилиндрическими элементами 3, обеспечивая в дальнейшем (при затвердевании) одновременно с фиксированием (формированием) внешней силовой оболочки 1 скрепление этих цилиндрических элементов как между собой по их торцам, так и с внешней силовой оболочкой 1.