МНОГОСЛОЙНАЯ ЭЛАСТОМЕРНАЯ ТРУБА

Полезная модель относится к составным армированным трубам, изготовленным из нескольких материалов и предназначенным для транспортирования и распределения жидких продуктов под давлением или разрежением.
Из уровня техники известна наиболее близкая к полезной модели по количеству общих признаков и достигаемому результату многослойная эластомерная труба, выполненная в виде удлиненной оболочки, содержащая соединенные между собой внутренний износостойкий слой, выполненный из резины, и наружный защитный слой, расположенные между ними гибкие жгуты и торцовые присоединительные элементы для соединения со смежными трубами или трубопроводной арматурой /«Многослойная труба и способ изготовления многослойной трубы» UA70421C2 (Кущенко С.Н. и Липицкий С.Г.), 15.10.2004, наиболее близкий аналог-прототип/.
Внутренний износостойкий слой выполнен из эластомера, например резины, или из износостойкого твердого материала, обладающего низкими адгезионными свойствами, например стекла, фарфора, фторопласта или другого материала с аналогичными свойствами.
Труба содержит также промежуточный слой, который выполнен из полимербетона, армированного продольными стержнями, представляющими собой стержневой армирующий каркас.
Внутренний износостойкий слой и промежуточный слой скреплены между собой гибкими жгутами.
Наружный защитный слой выполнен из композиционного материала.
Продольные стержни жестко скреплены с торцовыми присоединительными элементами (законцовками) в армирующие каркасы.
Известная многослойная эластомерная труба не имеет возможности разделения входного потока транспортируемого жидкого продукта на несколько выходных потоков, так как кроме имеющихся торцовых присоединительных элементов не имеет
дополнительных выходных каналов, что ограничивает ее функциональные возможности и является ее существенным недостатком.
Недостатком известной трубы также является чрезмерная продольная и поперечная жесткость самой трубы, а также жесткость крепления ее торцовых присоединительных элементов.
Это приводит к следующим последствиям.
При соединении таких жестких труб с жестким креплением торцовых присоединительных элементов в линию трубопровода, из-за несоосности соединяемых труб возникают зазоры в соединениях, что снижает их герметичность и надежность, а также уменьшает срок эксплуатации труб.
Кроме того, в процессе эксплуатации известной трубы в линии трубопровода в различных климатических условиях изменение температурного режима влечет за собой возникновение температурных напряжений, которые приводят, либо к деформации и разрушению стенок стыкуемых жестких труб, либо к нарушению герметичности соединений торцовых присоединительных элементов труб, снижению надежности и уменьшению срока эксплуатации труб.
Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание такой усовершенствованной конструкции многослойной эластомерной трубы, чтобы она имела дополнительные выходные каналы, продольную податливость и поперечную гибкость, а также эластичное крепление торцовых присоединительных элементов.
Техническим результатом, который достигается при использовании полезной модели, является расширение функциональных возможностей при повышении эксплуатационной надежности и срока эксплуатации многослойной эластомерной трубы.
Поставленная техническая задача решается, а ожидаемый технический результат достигается тем, что в многослойной эластомерной трубе, выполненной в виде удлиненной оболочки, содержащей соединенные между собой внутренний износостойкий слой, выполненный из резины, и наружный защитный слой, расположенные между ними гибкие жгуты и торцовые присоединительные элементы для соединения со смежными трубами или трубопроводной арматурой, согласно полезной модели, оболочка дополнительно содержит, по меньшей мере, один боковой патрубок, герметично соединенный и сообщенный с оболочкой и содержащий внутренний износостойкий слой, выполненный из резины, наружный защитный слой и расположенные между ними гибкие жгуты, причем у оболочки гибкие жгуты выполнены в виде поперечных и продольных слоев жгутов, торцовые присоединительные элементы содержат кольцевые каркасы,
соединенные с продольными слоями жгутов так, что продольные слои жгутов петлями охватывают упомянутые кольцевые каркасы торцовых присоединительных элементов по всей поверхности, причем поперечные и продольные слои жгутов расположены перекрестно, а наружный защитный слой выполнен из резины и покрывает внешние поверхности оболочки трубы и ее торцовых присоединительных элементов, а у каждого патрубка гибкие жгуты выполнены в виде поперечных и продольных слоев жгутов, причем поперечные и продольные слои жгутов расположены перекрестно, а наружный защитный слой выполнен из резины.
Приведенные признаки являются существенными, так как в совокупности достаточны для решения поставленной технической задачи и достижения ожидаемого технического результата, а каждый в отдельности необходим для идентификации и отличия заявленной многослойной эластомерной трубы от известных из уровня техники аналогичных технических решений.
Эта совокупность общих и отличительных существенных признаков, которыми характеризуется заявляемая многослойная эластомерная труба, неизвестна из уровня техники, является новой и достаточной во всех случаях, на которые распространяется объем правовой защиты.
Причинно-следственная связь отличительных признаков при их взаимодействии с известными признаками в достижении ожидаемого технического результата, обусловленного поставленной технической задачей, заключается в следующем.
В связи с тем, что оболочка дополнительно содержит, по меньшей мере, один боковой патрубок, герметично соединенный и сообщенный с оболочкой и содержащий внутренний износостойкий слой, выполненный из резины, наружный защитный слой и расположенные между ними гибкие жгуты, образуются дополнительные выходные каналы, что расширяет функциональные возможности трубы в целом.
Кроме того, формируется композиционная структура стенки патрубка аналогичная композиционной структуре стенки оболочки.
В связи с тем, что в конструкции оболочки гибкие жгуты расположены между внутренним износостойким слоем и наружным защитным слоем и выполнены в виде поперечных и продольных слоев жгутов, формируется пространственная система жгутов.
Такая пространственная система жгутов образует жгутовый армирующий каркас оболочки.
Кроме того, жгутовый каркас формирует эластичную оболочку из жгутов, способную, по мере упругой продольной или поперечной деформации трубы, сокращаться
в продольном направлении и изгибаться в поперечном направлении, не снижая прочности стенки трубы.
В связи с тем, что торцовые присоединительные элементы содержат кольцевые каркасы, соединенные с продольными слоями жгутами так, что продольные слои жгутов петлями охватывают упомянутые кольцевые каркасы торцовых присоединительных элементов по всей поверхности, обеспечивается податливое эластичное и надежное их крепление к стенке трубы.
При этом торцовые присоединительные элементы получают достаточную эластичную податливость относительно стенки трубы, что при соединении труб и не параллельности торцов их торцовых присоединительных элементов обеспечивает упругий поворот, плотное прилегание торцовых присоединительных элементов и герметичность соединения смежных труб.
За счет этого повышается эксплуатационная надежность и срок эксплуатации труб.
Расположение поперечных и продольных слоев жгутов перекрестно обеспечивает образование сетчатой структуры в виде жгутового армирующего каркаса оболочки.
Такой жгутовый армирующий каркас обеспечивает, как необходимую прочность, так и продольную податливость и поперечную гибкость стенки оболочки трубы, что повышает эксплуатационную надежность и увеличивает срок службы трубы.
Выполнение наружного защитного слоя оболочки из резины, то есть эластомера, обладающего, как известно, высокой эластичностью, то есть способностью к большим обратимым деформациям, дополнительно повышает податливость стенки оболочки трубы в продольном направлении и гибкость в поперечном направлении.
А в связи с тем, что наружный защитный слой, выполненный из резины, покрывает внешние поверхности оболочки трубы и ее торцовых присоединительных элементов, обеспечивается надежная защита стенки и торцовых присоединительных элементов трубы от повреждений при механическом воздействии или воздействии агрессивных сред.
Кроме того, достигается образование упругих прокладок из резины между торцами присоединительных элементов (кольцевых каркасов) соединяемых труб.
За счет этого обеспечивает герметичность соединений и высокая эксплуатационная надежность труб, что существенно повышает срок их эксплуатации.
Кроме того, в процессе эксплуатации известной трубы в линии трубопровода в различных климатических условиях изменение температурного режима, которое влечет за собой возникновение температурных напряжений, за счет продольной податливости и поперечной гибкости трубы, не приводят к деформации и разрушению стенок стыкуемых
жестких труб, либо к нарушению герметичности соединений торцовых присоединительных элементов труб.
За счет этого существенно повышается надежность и увеличивается срок эксплуатации труб.
В связи с тем, что у каждого патрубка гибкие жгуты выполнены в виде поперечных и продольных слоев жгутов, причем поперечные и продольные слои жгутов расположены перекрестно, а наружный защитный слой выполнен из резины, образуется структура стенки, аналогичная структуре стенки оболочки.
При этом выполнение гибких жгутов патрубков в виде поперечных и продольных слоев жгутов, расположенных перекрестно, обеспечивает образование сетчатой структуры в виде жгутового армирующего каркаса патрубка.
Такой жгутовый армирующий каркас патрубка обеспечивает ему, как необходимую прочность, так и продольную податливость и поперечную гибкость стенки оболочки патрубка, что повышает эксплуатационную надежность и увеличивает срок службы трубы.
Выполнение наружного защитного слоя патрубка из резины, то есть эластомера, обладающего, как известно, высокой эластичностью, характеризующейся способностью к большим обратимым деформациям, дополнительно повышает податливость стенки патрубка в продольном направлении и гибкость в поперечном направлении.
Многослойная эластомерная труба имеет и другие отличия, характеризующие ее в отдельных случаях выполнения и улучшает ее свойства.
В многослойной эластомерной трубе, согласно полезной модели, боковая часть продольных слоев жгутов каждого патрубка охватывает оболочку по незамкнутому периметру и является непрерывной частью поперечных слоев жгутов оболочки, при этом поперечные слои жгутов оболочки перед патрубком перекрестно охватывают оболочку в направлении патрубка, непрерывно переходят в поперечные слои жгутов патрубка, а за патрубком перекрестно охватывают оболочку в обратном направлении и непрерывно переходят в последующие поперечные слои жгутов оболочки.
Такое расположение продольных и поперечных слоев жгутов оболочки и патрубков образует их взаимное переплетение, что обеспечивает надежное и эластичное крепление патрубков к оболочке.
В многослойной эластомерной трубе, согласно полезной модели, ось патрубка расположена к оси оболочки под углом α=90-30°.
Это позволяет в зависимости от технологических потребностей расширить номенклатуру многослойных эластомерных труб, содержащих, как перпендикулярно, так и наклонно расположенных по длине оболочки боковых патрубков.
Из уровня техники заявители не выявили технические решения, совпадающие с общими и отличительными признаками заявляемой многослойной эластомерной трубы, что свидетельствует о том, что предлагаемое техническое решение не является частью уровня техники и соответствует критерию полезной модели «новизна».
В дальнейшем полезная модель поясняется подробным описанием ее конструкции и работы со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг.1 изображена многослойная эластомерная труба, общий вид.
На фиг.2 изображена схема расположения продольных слоев жгутов оболочки многослойной эластомерной трубы.
На фиг.3 изображена схема расположения продольных слоев жгутов патрубков, являющихся непрерывной частью поперечных слоев жгутов оболочки.
На фиг.4 изображена схема расположения поперечных слоев жгутов оболочки и поперечных слоев жгутов патрубков.
Многослойная эластомерная труба (фиг.1-4) выполнена в виде удлиненной оболочки 10 (фиг.1), содержащей соединенные между собой внутренний износостойкий слой 11, выполненный из резины, и наружный защитный слой 12, расположенные между ними 11, 12 гибкие жгуты 14 и торцовые присоединительные элементы 15 для соединения со смежными трубами или трубопроводной арматурой.
Согласно полезной модели, оболочка 10 дополнительно содержит, по меньшей мере, один боковой патрубок 20, герметично соединенный и сообщенный с оболочкой 10 и содержащий внутренний износостойкий слой 21, выполненный из резины, наружный защитный слой 22 и расположенные между ними 21, 22 гибкие жгуты 24.
Причем у оболочки 10 гибкие жгуты 14 выполнены в виде поперечных и продольных слоев 14а, 14б жгутов 14, торцовые присоединительные элементы 15 содержат кольцевые каркасы 15а, соединенные с продольными слоями 14б жгутов 14 так, что продольные слои 14б жгутов 14 петлями 14в охватывают упомянутые кольцевые каркасы 15а торцовых присоединительных элементов 15 по всей поверхности, причем поперечные и продольные слои 14а, 14б жгутов 14 расположены перекрестно, а наружный защитный слой 12 выполнен из резины и покрывает внешние поверхности оболочки (10) трубы и ее торцовых присоединительных элементов 15.
А у каждого патрубка 20 гибкие жгуты 24 выполнены в виде поперечных и продольных слоев 24а, 24б жгутов 24, причем поперечные и продольные слои 24а, 24б жгутов 24 расположены перекрестно, а наружный защитный слой 22 выполнен из резины.
Боковая часть продольных слоев 24б жгутов 24 каждого патрубка 20 охватывает оболочку 10 по незамкнутому периметру и является непрерывной частью поперечных слоев 14а жгутов 14 оболочки 10.
При этом поперечные слои 14а жгутов 14 оболочки 10 перед патрубком 20 перекрестно охватывают оболочку 10 в направлении патрубка 20, непрерывно переходят в поперечные слои 24а жгутов 24 патрубка 20, а за патрубком 20 перекрестно охватывают оболочку 10 в обратном направлении и непрерывно переходят в последующие поперечные слои 14а жгутов 14 оболочки 10.
Ось патрубка 20 может быть расположена к оси оболочки 10 под углом α=90-30°.
Усовершенствованная многослойная эластомерная труба имеет дополнительные выходные каналы в виде боковых патрубков 20, продольную податливость и поперечную гибкость, а также эластичное крепление торцовых присоединительных элементов 15.
За счет этого достигается расширение функциональных возможностей при повышении эксплуатационной надежности и срока эксплуатации многослойной эластомерной трубы.
Многослойную полимерную трубу изготавливают следующим образом.
Сначала с помощью составной разъемной оправки формируют внутренний износостойкий слой 11 оболочки 10 и внутренний износостойкий слой 21 каждого патрубка 20 из сырой износостойкой резины.
Составная разъемная оправка имеет съемные вкладыши для формирования патрубков 20, которые в зависимости от потребности могут располагаться так, что ось формируемого патрубка 20 будет расположена к оси оболочки 10 под углом α=90-30°.
Затем в определенной последовательности формируют гибкие жгуты 14 оболочки 20, выполненные в виде поперечных и продольных слоев 14а, 14б жгутов 14 и гибкие жгуты 24 каждого патрубка 20 в виде поперечных и продольных слоев 24а, 24б.
Сначала на внутренний износостойкий слой 11 оболочки 10 укладывают продольные слои 14б жгутов 14 (фиг.2).
В концевых частях трубы устанавливают кольцевые каркасы 15а и начинают формировать присоединительные элементы 15 оболочки 10 для соединения со смежными трубами или трубопроводной арматурой.
Для этого продольные слои 14б жгутов 14 оболочки 10 петлями 14в охватывают упомянутые кольцевые каркасы 15а присоединительных элементов 15 по всей поверхности.
Затем укладывают боковую часть продольных слоев 24б жгутов 24 каждого патрубка 20 так, что они охватывают оболочку 10 по незамкнутому периметру и являются непрерывной частью поперечных слоев 14а жгутов 14 оболочки 10 (фиг.3).
После этого формируют поперечные слои 14а жгутов 14 оболочки 10 и поперечные слои 24а жгутов 24 патрубка 20 так, что поперечные слои 14а жгутов 14 оболочки 10 перед патрубком 20 перекрестно охватывают оболочку 10 в направлении патрубка 20, непрерывно переходят в поперечные слои 24а жгутов 24 патрубка 20, а за патрубком 20 перекрестно охватывают оболочку 10 в обратном направлении и непрерывно переходят в последующие поперечные слои 14а жгутов 14 оболочки 10 (фиг.4).
А затем с помощью сырой резины формируют наружный защитный слой 12 оболочки и наружный защитный слой 22 каждого патрубка 20 из резины, причем резиной покрывают все внешние поверхности оболочки 10 трубы, ее торцовых присоединительных элементов 15 и торцы патрубков 20.
Таким образом, формируется оболочка 10, у которой гибкие жгуты 14 выполнены в виде поперечных и продольных слоев 14а, 14б жгутов 14, торцовые присоединительные элементы 15 содержат кольцевые каркасы 15а, соединенные с продольными слоями 14б жгутов 14 так, что продольные слои 14б жгутов 14 петлями 14в охватывают упомянутые кольцевые каркасы 15а торцовых присоединительных элементов 15 по всей поверхности, причем поперечные и продольные слои 14а, 14б жгутов 14 расположены перекрестно, а наружный защитный слой 12 выполнен из резины и покрывает внешние поверхности оболочки 10 трубы и ее торцовых присоединительных элементов 15.
При этом формируется и каждый патрубок 20, у которого гибкие жгуты 24 выполнены в виде поперечных и продольных слоев 24а, 24б жгутов 24, причем поперечные и продольные слои 24а, 24б жгутов 24 расположены перекрестно, а наружный защитный слой 22 выполнен из резины.
После холодной или горячей вулканизации готовую многослойную эластомерную трубу, снимают с оправки и передают в эксплуатацию.
Используют многослойную эластомерную трубу в составе трубопровода следующим образом.
Изготовленную трубу соединяют с аналогичной трубой с помощью, например, фланцевых соединений.
Для этого в торцовых присоединительных элементах 15 оболочки 10 смежных труб выполняют сквозные отверстия, равномерно расположенные по окружности и параллельно осям труб.
Затем смежные трубы ориентируют в пространстве так, чтобы ось одной трубы совпадала с осью другой трубы.
В отверстия торцовых присоединительных элементов 15 вводят болты и перекрестно стягивают присоединительные элементы 15 резьбовыми соединениями с помощью болтов, шайб и гаек.
Незначительное отклонение от параллельности торцов торцовых присоединительных элементов 15 компенсируется упругими свойствами резины наружного защитного слоя 12, податливостью торцовых присоединительных элементов 15, а также податливостью трубы в продольном направлении и гибкостью трубы в поперечном направлении в том случае, когда труба устанавливается в промежутке между двумя зафиксированными трубами.
Кроме того, в процессе эксплуатации этой трубы в линии трубопровода в различных климатических условиях изменение температурного режима, которое влечет за собой возникновение температурных напряжений, за счет продольной податливости и поперечной гибкости трубы, не приводит к деформации и разрушению стенок стыкуемых жестких труб, либо к нарушению герметичности соединений торцовых присоединительных элементов 15 труб.
За счет этого существенно повышается надежность и увеличивается срок эксплуатации труб.
А боковые патрубки 20 образуют дополнительные выходные каналы для разделения осевого потока жидкого продукта, протекающего внутри оболочки 10 многослойной эластомерной трубы, и распределения его на дополнительное количество потребителей, что расширяет ее функциональные возможности.
Предлагаемая многослойная эластомерная труба может быть многократно изготовлена в условиях промышленного производства с использованием стандартного оборудования, современных материалов и технологии на любом предприятии полимерного машиностроения, что свидетельствует о том, что это техническое решение соответствует критерию полезной модели «промышленная применимость».
Перечень обозначений
10. Удлиненная оболочка.
11. Внутренний износостойкий слой оболочки 10.
12. Наружный защитный слой оболочки 10.
14. Гибкие жгуты оболочки 10.
14а. Поперечные слои жгутов 14 оболочки 10.
14б. Продольные слои жгутов 14 оболочки 10.
14в. Петли продольных слоев 14б жгутов 14 оболочки 10.
15. Торцовые присоединительные элементы оболочки 10.
15а. Кольцевые каркасы присоединительных элементов 15 оболочки 10.
20. Боковой патрубок.
21. Внутренний износостойкий слой патрубка 20.
22. Наружный защитный слой патрубка 20.
24. Гибкие жгуты патрубка 20.
24а. Поперечные слои жгутов 24 патрубка 20.
24б. Продольные слои жгутов 24 патрубка 20.