ТЕПЛОИЗОЛИРОВАННАЯ ТРУБА

Полезная модель относится к трубам, используемым в системах теплоснабжения, водоснабжения, в промышленных и коммунальных водопроводах, системах водоотведения, системах для тушения пожаров, в нефтегазовом секторе.
Известна труба по патенту на полезную модель РФ №24535 (МПК F16L 59/10, F16L 9/133, опубл. 10.08.2002 г.), выполненная в виде пластмассовой трубы с теплоизоляционным покрытием из жесткого пенополиуретана с наружной гидроизоляционной оболочкой, причем труба снабжена дополнительной оболочкой, выполненной из намотанного на трубу стеклопластикового материала., установленной на наружной поверхности трубы и жестко соединенной с трубой и теплоизоляцией.
Основным недостатком данной конструкции является невысокое термическое сопротивление внутренней пластиковой трубы.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков (прототипом) полезной модели является техническое решение трубы, описанное в патенте на полезную модель Китая CN 2625692 (МПК F16L 58/10, опубл. 14.07.2004 г.). С существенными признаками заявляемой полезной модели по первому объекту совпадают следующие существенные признаки прототипа: внутренний стеклопластиковый слой, теплоизоляционный слой из полиуретанового жесткого пенопласта и внешний слой из полиэтилена.
Основным недостатком данной конструкции является неспособность выдерживать полную осевую нагрузку, возникающую из-за внутреннего трения.
Задачей настоящей полезной модели является создание надежной конструкции трубы с высокими эксплуатационными характеристиками.
Технический результат заключается в расширении спектра классов давления для которых трубы, способны выдерживать полную осевую нагрузку, возникающую из-за внутреннего трения.
Для достижения вышеуказанного технического результата теплоизолированная труба, содержит внутренний стеклопластиковый слой, образованный спиральной намоткой ровинга из стекловолокна, пропитанного эпоксидной смолой с отвердителем, с углом намотки к продольной оси от 53° до 57°, теплоизоляционный слой из полиуретанового жесткого пенопласта, внешний слой из полиэтилена или оцинкованной стали.
В частом случае выполнения полезной модели угол намотки ровинга из стекловолокна составляет 55°.
От прототипа полезная модель отличается тем, что стеклопластиковый слой выполнен спиральной намоткой пропитанного эпоксидной смолой с отвердителем ровинга из стекловолокна с углом намотки к продольной оси трубы от 53° до 57°, также тем, что наружная оболочка может быть выполнена из оцинкованной стали.
Выполнение стеклопластикового слоя спиральной намоткой пропитанного эпоксидной смолой с отвердителем ровинга из стекловолокна с углом намотки к продольной оси трубы от 53° до 57° расширяет спектр классов давления для которых трубы, способны выдерживать полную осевую нагрузку, возникающую из-за внутреннего трения.
В таблице 1 приведена зависимость допустимого осевого напряжения от угла намотки. Допустимое осевое напряжение S зависит от типа нагрузки R и угла намотки w. Тип нагрузки определяется отношением осевого напряжения к кольцевому напряжению. Из таблицы видно, что при угле намотки равном 55° допустимое осевое напряжение выше.
Таблица 1
Допустимое осевое напряжение, S (Н/мм<sup>2</sup>)
R
Угол намотки w
55°
63°
73°
0,25
-
32
25
0,50
40
32
-
Зависимость величины угла намотки и класса давления приведена в таблице 2.
Таблица 2
Зависимость величины угла намотки и класса давления
Класс давления, бар
10
12,5
16
20
25
32
40
50
Угол намотки, °
63
-
55
55
55
55
55
55
Полезная модель поясняется графическими материалами, где
на фиг. 1 - продольный разрез трубы.
На фиг. 2 - намотка ровинга.
Теплоизолированная труба содержит внутренний стеклопластиковый слой 1, теплоизоляционный слой 2 из полиуретанового жесткого пенопласта, внешний слой 3 из полиэтилена или оцинкованной стали (фиг. 1). Стеклопластиковый слой 1 образован спиральной намоткой ровинга из стекловолокна 4, пропитанного эпоксидной смолой с отвердителем, с углом намотки к продольной оси от 53° до 57° (фиг. 2).
Свойства внутреннего слоя трубы приведены в таблице 3.
Таблица 3
Свойства внутреннего слоя трубы
Теплопроводность, Вт/(м×К)
0.29
Коэффициент линейного расширения, 10<sup>6</sup> мм/мм/°C
18,0
Коэффициент прохождения жидкости, Хазен Вильяме
150
Шероховатость внутренней поверхности трубы, Юм
5,3
Плотность, г/см<sup>3</sup>
1,8
Характеристики пенопласта слоя 2 приведены в таблице 4.
Таблица 4
Свойства пенопласта из полиуретана
Плотность, кг/м<sup>3</sup>, не менее
60
Прочность при сжатии при 10%-ной деформации в радиальном направлении, МПа, не менее
0,3
Водопоглощение при кипячении в течение 90 мин, % по объему, не более
10
Прочность на сдвиг в осевом направлении, МПа, не менее, при температуре (для труб с ПЭ оболочкой):
(23±2)°C
0,12
(140±2)°C
0,08
Теплопроводность при средней температуре 50°C, Вт/м°C, не более
0,033
Прочность на сдвиг в тангенциальном направлении, МПа, не менее, при температуре
(23±2)°C
0,2
(140±2)°C
0,13
Характеристики внешнего слоя 3 из полиэтилена приведены в таблице 5.
Таблица 5
Характеристики внешнего слоя
Показатель
Характеристика
Качество поверхности
Гладкая наружная поверхность. Допускаются незначительные продольные полосы и волнистость, не выводящие толщину стенки трубы за пределы допускаемых отклонений. На наружной, внутренней и торцевой поверхностях не допускаются пузыри, трещины, раковины, посторонние включения. Концы не должны иметь заусенцев. Цвет - черный.
Относительное удлинение при разрыве, %, не менее
350
Изменение длины после прогрева при 110 0C, %, не более
3
Стойкость при температуре 80°C и постоянном давлении, ч, не менее
165 (при начальном напряжении в стенке трубы 4,6 МПа)
1000 (при начальном напряжении в стенке трубы 4,0МПа)
Стойкость при постоянной нагрузке растяжения 4,0 МПа при температуре 80 0C в водном растворе поверхностно-активных веществ, ч, не менее
2000
Тепловая изоляция изготавливается в соответствии с ГОСТ 30732-2006.
Были изготовлены трубы по полезной модели, которые обеспечивали следующие характеристики: эксплуатация при температуре окружающей среды от -60°C до +60°C; температура транспортируемой среды до +150°C при рабочем давлении транспортируемой среды до 2,5 МПа; подземная и наземная прокладка без компенсаторов и предварительного натяжения; небольшой собственный вес, простой и быстрый монтаж; незначительная шероховатость внутри трубы, обуславливающая наилучший с гидравлической точки зрения коэффициент трения; высокое термическое сопротивление внутренней трубы, вследствие этого благоприятная температурная нагрузка полиуретанового жесткого пенопласта и превосходная теплоизоляция, очень низкие потери тепла; теплоизоляция из полиуретанового жесткого пенопласта, не содержащего в своем составе фреона; абсолютная коррозионная устойчивость системы, не происходит процесс окисления, нет необходимости применения системы оперативно-дистанционного контроля; абсолютная устойчивость к воздействию электрического тока; минимальное техническое обслуживание; непревзойденный срок службы; высокая рентабельность и надежность.