ГИБКАЯ ТРУБА

ГИБКАЯ ТРУБА
Решение относится к машиностроению, а именно, к конструкциям полимерно-металлических труб для транспорта под давлением различных сред, и может быть использовано в нефтяной, нефтегазодобывающей, нефтеперерабатывающей, химической и других областях промышленности.
Известны гибкие трубы, содержащие внутреннюю герметизирующую камеру с размещенными на ее поверхности , параллельно оси трубы, грузонесущими элементами, спиральным каркасом поверх них и внешней защитной оболочкой ( а.с. СССР № 1395891, МПК F 16 L 11/08, БИ № 18, 1988 г.); труба по авторскому свидетельству СССР № 1524625 МПК F 16 L 51/00, ДСП, предназначенная для транспорта средств под вьюоким давлением и упрочненная поверх спиральной навивки из гофрированного материала, навивкой из гибких прутков; гибкая труба по а.с. СССР № 1749603, МПК F 16 L 11/08, БИ №27, 92 г., содержит намотанную по спирали профилированную ленту с продольными гофрами, упрочненную двумя слоями длиномерных элементов, уложенных в гофрах.
Общим недостатком перечисленных гибких труб является их большой вес, сложность конструкции и, в то же время сохраняется слабое звено, а именно - перемещение упрочняющих элементов при изгибе трубы как при ее изготовлении, так и при транспортировке и монтаже трубопровода на месте. Еще большую опасность представляет смещение упрочняющих элементов в процессе
эксплуатации трубы, т.к. именло в это время наиболее возможен прорыв перекачиваемой среды через слабое место в трубопроводе, т.е. возникает аварийная ситуация. Аварийные ситуации во всех перечисленных конструкциях вызываются смещением упрочняющих элементов при изгибе трубы, без возврата их в прежнее положение, т.е. образуется неупрочненная поверхность, состоящая из герметизирующей камеры и защитной оболочки. Она не выдерживает давления перекачиваемой среды, выпячивается и прорывается.
Известен также патент США МПК F 16 L 11/08, приоритет Япония, заявка № 538218 от 14.06.90 г., опубликован 08.04.91 г. Труба (шланг) состоит из внутреннего полимерного трубчатого элемента (герметизирующей камеры), поверх которого наматывают металлическую проволоку, а затем наносят связующее вещество для ограничения ее передвижения. Поверх связующего наносят защитное покрытие. Однако данная конструкция для перекачки агрессивных сред под давлением практически не пригодна, т.к. связующее вещество не обеспечивает прочности всей конструкции.
В качестве прототипа принята заявка Франции № 2619193, МПК F 16 L 11/00, 89 г. Труба содержит внутреннюю герметизирующую оболочку, каркас из двух пар слоев спирально намотанной проволоки и наружную оболочку. В двух слоях одной пары проволока уложена в противоположных направлениях под одним углом, а в другой паре - под другим углом.
Недостатком данной конструкции является ее высокая изгибная жесткость, большой удельный вес трубы, что ограничивает область применения труб такой конструкции.
Задачей предлагаемого решения является создание гибкой трубы с высокими показателями гибкости, прочности, надежности, простоты как изготовления, так и монтажа на местности и транспортировки трубы к месту монтажа.
Задача решается за счет того, что гибкая труба, содержащая герметизирующую оболочку, каркас из слоев спирально намотанной проволоки и наружную защитную оболочку, имеет каркас из проволок, намотанных спирально в одном направлении. Проволока в спиралях имеет разный диаметр и спирали касаются друг друга. Таким образом намотка образует смыкающиеся между собой витки - виток проволоки большего диаметра, а рядом, касаясь его, виток проволоки меньшего диаметра. Все витки намотаны на поверхность герметизирующей камеры. Обязательным условием является то, что материал проволоки меньшего диаметра имеет жесткость, промежуточную между жесткостью материала герметизирующей камеры и проволоки большего диаметра, т.к. в противном случае снижается прочность трубы при трении ее частей друг о друга. Такая конструкция каркаса не позволит при изгибе трубы смещаться виткам проволоки большего диаметра, обеспечивающих прочность каркаса. Даже если они и сместятся, это смещение будет незначительным, а витки проволоки меньшего диаметра, находясь между основными витками проволоки большего диаметра и имея меньшую по сравнению с ней жесткость, будет способствовать возвращению основной спирали в изначальной положение, используя при этом дополнительно и свойства материала герметизирующей камеры.
На фиг. 1 представлен разрез гибкой трубы, на фиг. 2 - разрыв трубы при изгибе.
Труба состоит из герметизирующей камеры 1, каркаса из спирали проволоки большего диаметра 2 и, расположенного между витками основной спирали, каркаса из спирали проволоки меньшего диаметра 3. Каркас из спиралей навит на поверхность герметизирующей камеры 1 и его покрывает защитная оболочка 4.
основного каркаса из проволоки большего диаметра увеличивается, но витки спирали из проволоки меньшего диаметра не дают им сбиться в сторону, обнажить поверхность герметизирующей камеры и создать таким образом слабое место на ее поверхности. С противоположной стороны изгиба трубы витки спирали основного каркаса, т.е. из проволоки большего диаметра, сближаются друг с другом, но не сжимаются до деформации, т.к. между ними находятся витки проволоки меньшего диаметра, к тому же обладающие жесткостью, промежуточной между жесткостью материала герметизирующей камеры и проволоки большего диаметра (проволоки основного каркаса). Промежуточный каркас амортизирует нагрузку сжатия на основной каркас, частично передавая ее на герметизирующую камеру. Такое перераспределение нагрузок при изгибе трубы не допускает безвозвратного нарушения расположения витков спирали основного каркаса и сохраняет показатели прочности, изгибной жесткости, надежности и другие показатели гибкой трубы на продолжении длительного времени, продляя срок службы трубы приблизительно на треть. При этом вес трубы, по сравнению с прототипом, снижается, уменьшается ее материалоемкость, повышается технологичность изготовления. Все преимущества предлагаемой конструкции трубы позволяют говорить о повышении экологичности трубопровода из нее в
целом.
Учитывая, что подобрать материал для проволоки промежуточного каркаса не представляет сложностей ( это может быть резиновый или полиэтиленовый шнур), то решение вполне промышленно применимо. Трубы такой конструкции могут быть изготовлены на базе ЗАО «Росфлекс без модернизации имеющегося оборудования.