МНОГОСЛОЙНАЯ ТРУБА ДЛЯ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Полезная модель относится к многослойным полимерным изделиям, например, к многослойным трубам, таким которые можно использовать для систем теплоснабжения и горячего водоснабжения.
Из уровня техники для систем теплоснабжения и горячего водоснабжения известно использование металлических (стальные и медные) труб. Однако их использование требует высоких расходов на транспортировку (высокая масса используемого материала) и на строительство систем водоснабжения (прокладка систем в специальных бетонных каналах, дорогостоящие опоры, компенсаторы теплового расширения, специальные сигнальные системы о протечках). Кроме этого медные трубы очень дороги, а стальные склонны к коррозии и зарастанию, срок службы их (особенно в условиях больших городов вследствие электрохимической коррозии) не превышает 10-15 лет.
Поэтому применяют полимерные трубы, которые легче стальных, что существенно облегчает их транспортировку и монтаж. Кроме этого, полимерные трубы экологически чисты и гигиенически безопасны, не имеют склонности к зарастанию, устойчивы к замерзанию воды и др. аварийным ситуациям.
Например, известна двухслойная пластиковая труба, внутренний слой которой выполнен из сшитого полиэтилена, определяющего прочностные свойства трубы, а наружный слой является изолирующим и выполнен из полимера, препятствующего проникновению паров и газов (RU 2003122284 2005)
Из уровня техники известна наиболее близкая к заявленной полезной модели многослойная труба для горячей воды, используемая в системах горячего водоснабжения и теплоснабжения, в соответствии с патентом RU 2224160 2004, включающая основной слой, барьерный слой и полимерную наружную оболочку. Основной слой (тело трубы) выполнен из сшитого полиэтилена, барьерный - из специального полимера.
Недостатком такой трубы является невозможность обеспечения длительной прочности и упругости при длительной эксплуатации без увеличения ее веса, стоимости.
Задачей полезной модели является создание многослойной трубы для водоснабжения и теплоснабжения, которая обеспечивает необходимую длительную прочность и упругость.
Устранение недостаточной прочности армированием труб высокопрочными лентами или нитями позволяет решить задачу увеличения прочности трубопровода, а использование упругих лент или нитей позволяет решить задачу увеличения упругости трубопровода.
Техническим результатом, достигаемым в результате решения указанной задачи, является повышение прочности трубы за счет применения высокопрочной нити и повышение упругости за счет применения упругих нитей, и как следствие - повышение рабочего давления трубопровода, амортизация гидроударов, снижение материалоемкости и уменьшение стоимости труб и увеличение производительности технологических линий при производстве труб, при сохранении эксплуатационных параметров трубопровода (рабочее давление, температура эксплуатации) и срока его службы.
Указанный технический результат достигается за счет того, что многослойная труба для водоснабжения и теплоснабжения, содержит, по меньшей мере, одну внутреннюю оболочку в виде трубы круглого сечения из поперечно сшитого под действием пероксида с добавлением антиоксиданта полиэтилена РЕХ-а,
Однослойная армирующая система выполнена из бесшовной ткани, сотканной вокруг внутренней оболочки из не менее трех групп высокопрочных нитей и/или лент из арамидного, полипропиленового или полиамидного или полиэфирного волокна и арамидного, так что, по меньшей мере, две из этих групп направлены под углом к оси трубы во взаимно противоположных направлениях, нити и/или ленты из арамидного волокна чередуются с нитями и/или лентами из полипропиленового, полиамидного или полиэфирного волокна в обеих группах, а, по меньшей мере, одна группа нитей и/или лент вплетена через каждый из витков других групп в направлении, не совпадающем с первыми двумя.
Высокотемпературный адгезив расположен на внешней поверхности внутренней оболочки, а защитная оболочка выполнена в виде слоя из высокотемпературного полимера с добавлением светостабилизатора, нанесенного поверх армирующей системы.
На защитную оболочку нанесена изоляционная система.
Дополнительно труба характеризоваться следующими признаками:
- изоляционная система может быть выполнена в виде, по меньшей мере, одного слоя теплоизоляции, гидроизоляционной системы и кислородно-защитного барьерного слоя;
- третья группа нитей и/или лент расположена вдоль оси трубы и переплетена с предыдущими двумя слоями;
- в качестве материала защитного слоя использован полимер на базе сополимера этилена со светостабилизатором и красителем;
- в качестве теплоизоляционного слоя использован полужесткий пенополиуретан;
- гидроизоляционная система выполнена из кабельного полиэтилена черного цвета или с добавлением красящего пигмента черного цвета со светостабилизатором для повышения устойчивости к воздействию ультрафиолета;
- в качестве кислородно-защитного барьерного слоя использована коронированная пленка.
Предлагаемая труба предназначена для работы сетях тепло и водоснабжения с давлением до 12 атмосфер при температуре +95 градусов. Давление 12 атмосфер необходимо для устойчивой работы системы при гидроударах и в домах высокой этажности.
Выполнение внутренней оболочки (тела трубы) из поперечно сшитого под действием пероксида с добавлением антиоксиданта полиэтилена РЕХ-а обеспечивает ее теплостойкость, а применение указанного вида армирования повышает прочность и упругость, снижает расход основного материала (сшитого полиэтилена) при сохранении прочностных свойств трубы.
На фиг.1 представлено схематическое изображение многослойной трубы в разрезе (а) и схема выполнения вариантов армирующей системы (б), где 1 - труба круглого сечения, 2 - высокотемпературный адгезив, 3 - армирующая система, 4 - защитная оболочка, 5 - изоляционная система.
1
2
3
1
Армирующая система, выполненная в виде бесшовной ткани, (б), которая представлена 6, 6 - группы нитей из переплетенные под углом к оси трубы во взаимно противоположных направлениях из арамидного волокна, 6, 6 - группы нитей из переплетенные под углом к оси трубы во взаимно противоположных направлениях из полипропиленового, полиамидного или полиэфирного волокна чередующиеся с 6, 6, 7 - одна группа нитей вплетена через каждый из виток других групп в направлении, не совпадающем с первыми двумя, выполненная из арамидного волокна.
Осуществление полезной модели.
Функциональная труба (несущая труба): тонкостенная труба из сшитого полиэтилена РЕХ-А (поперечно сшитый ПНД под действием пероксида с добавлением антиоксиданта, по методу Энгеля),
Слой адгезива (высокотемпературный адгезив).
Армирующая система: три группы высокопрочных нитей и/или лент, каждая из которых состоит из арамидного, полипропиленового или полиамидного или полиэфирного волокна. Две из этих групп направлены под углом к оси трубы во взаимно противоположных направлениях, нити и/или ленты из арамидного волокна чередуются с нитями и/или лентами из полипропиленового, полиамидного или полиэфирного волокна в обеих группах. Одна группа нитей и/или лент вплетена через каждый из витков других групп в направлении, не совпадающем с первыми двумя.
Защитный слой состоит из высокотемпературного полимера с добавлением красителя. Еще один слой адгезива с кислородно-защитным барьером наносится по желанию, этот слой располагается между армирующим слоем и защитным покрытием.
Используется также тепло-гидроизоляция функциональной трубы с целью минимизации тепловых потерь при транспортировки по трубопроводу теплоносителя. Например, теплоизоляция состоит из полужесткого пенополиуретана, гидроизоляция - из ПВД (кабельный полиэтилен) с черного цвета или с добавлением красящего пигмента черного цвета. Так же в гидроизоляционный слой добавляется светостабилизатор (необходим для повышения устойчивости гидрозащитного покрытия к воздействию ультрафиолета). Между тепло и гидроизоляцией расположена технологическая пленка с барьерным эффектом (предотвращает проникновение кислорода внутрь теплоизоляции и, сквозь несущую трубу, в теплоноситель).
Давление, которое выдержит армирующая система, определяется нормативной прочностью нитей и их числом.
Оплетка производится на специальном оборудовании. Нити расположены на катушках, которые особым образом движутся вокруг трубы в плоскости перпендикулярной ее оси. Катушки разделены на три группы: две группы по 18 (36) катушек, которые наносят нить под углом к оси трубы и одна группа из 9 катушек, которые наносят нить вдоль оси трубы. Каждая из первых двух групп катушек плетет нить в своем направлении, то есть, например, если первая группа из 18 (36) катушек оплетает трубу по часовой стрелке, то вторая группа оплетает трубу против часовой стрелки. В процессе движения первые две группы на каждом витке меняются местами таким образом, что та нить, которая на предыдущем витке была снизу, на следующем витке будет сверху. При этом продольные нити вплетаются между нитями, наносимыми под углом.
Применение различного типа нитей позволяет программировать свойства трубы как в направлении длительной прочности, так и в направлении упругости. Так применение нитей и/или лент из арамидного волокна позволяет компенсировать недостаточную прочность тонкостенной трубы, а применение нитей и/или лент из полипропиленового, полиамидного или полиэфирного волокна придает трубе повышенные упругие свойств. Способ армирования бесшовной тканью позволяет исключить концентраторы напряжений неизбежно возникающие при формировании швов, узлов и т.п. Совокупность вышеуказанных факторов ведет к повышению длительной прочности трубы, и как следствие - повышение рабочего давления трубопровода, увеличению упругости и как следствие - компенсация гидроударов, и снижению материалоемкости, уменьшению стоимости труб и увеличение производительности технологических линий при производстве труб, при сохранении эксплуатационных параметров трубопровода (рабочее давление, температура эксплуатации) и срока его службы.