| JP05254055 | PRODUCTION OF METAL COMPOSITE PIPE |
| JP60190311 | MANUFACTURE OF FRP PIPE |
| JP05138680 | MANUFACTURE OF SYNTHETIC RESIN PIPE MEMBER |
НАРКЕВИЧ, Сергей Леонидович (проспект Мира, 63-25-B Могилев, 0 Mogilev, 212030, BY)
ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "CMИT-ЯPЦEBO" (ул. Кузнецова, 56 Ярцево, Смоленская область, 0 Yartsevo, 215800, RU)
NARKEVICH, Sergey Leonidovich (prospekt Mira, 63-25V Mogilev, 212030, BY)
| Формула изобретения 1. Способ изготовления теплоизолированной гибкой трубы, состоя- щей из рабочей трубы, слоя теплоизоляции и внешней защитной трубы- оболочки, заключающийся в том, что внешнюю защитную трубу-оболочку экструдируют соосно рабочей трубе посредством экструзионной головки с угловым течением расплава полимерных материалов, а во внутреннюю полость между внешней защитной трубой-оболочкой и рабочей трубой подают вспенивающийся материал, образующий слой теплоизоляции ме- жду внешней защитной трубой - оболочкой и рабочей трубой, отличаю- щийся тем, что при изготовлении внешней защитной трубы-оболочки её формуют по винтовой поверхности, а температуру подаваемого вспени- вающегося теплоизолирующего материала поддерживают посредством системы кондиционирования, охлаждающей каналы устройства подачи и смешения вспенивающихся теплоизолирующих материалов и одновре- менно являющейся для них элементом их позиционирования. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что стенку внешней защит- ной трубы-оболочки формуют по винтовой поверхности посредством вра- щающегося калибрующего устройства. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подачу вспенивающегося теплоизолирующего материала заливочной установки синхронизируют с по- дачей рабочей трубы и процессом экструзии для получения однородного по плотности слоя теплоизоляции. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что система кондициониро- вания закреплена на экструзионной головке. |
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области производства предварительно изо- лированных гибких труб, применяемых в теплоэнергетике, при строитель- стве тепловых сетей, сетей холодного и горячего водоснабжения и т.п.
Уровень техники
Из предшествующего уровня техники известны различные способы изготовления теплоизолированных труб: DE3126505; DE3724360; DE10312700; DE19629678; DE 3717020; DE3724360; ЕР0038974; DE19629678; ЕР01566587; ЕР1612468; ЕР2060843; ЕР2138751 ; ЕР 1010933; FR2578026; JP58020424; JP2002323194; JP 58020425; JP 58076235; SU1449025; RU2265517; RU2289751 ; RU2293247; RU2320484; RU2339869; RU2355941 ; RU2372551 ; RU1 1585U1 ; RU2052706; RU2280809; RU961231 12; RU20031 17471 ; RU20041391 12; US4844762; US4929409; WO0035657; WO0207948; WO0231400; WO0047387. Эти спо- собы и устройства, их реализующие, достаточно сложны, требуют нали- чия специализированного оборудования, предполагают изготовление теп- лоизолированных труб в несколько последовательных технологических этапов.
В частности, известен способ изготовления теплоизолированной трубы по заявке на выдачу Европейского патента ЕР0897788, В29С44/30, дата публ. 24.02.1999. На первом этапе осуществления данного способа происходит подача рабочей трубы и изоляционных материалов в пленоч- ный рукав с формовкой и структуризация изоляции на рабочей трубе в корругаторе. На втором этапе - экструдирование внешней трубы поверх сформированной изоляции.
Недостаток этого способа заключается в многостадийности процес- са, трудоемкости и энергоемкости, повышенной материалоемкости вслед- ствие использования дополнительных материалов (в данном случае - пле- ночного рукава).
В качестве аналога, наиболее близкого к изобретению по совокупно- сти признаков (прототипа), выбрано техническое решение, описанное в международной заявке WO 0035657, В29С47/00, дата публ. 22.06.2000 г.
В заявке WO 0035657 описаны способ и устройство для нанесения теплоизоляции на длинномерную трубу, обеспечивающие получение гиб- кой теплоизолированной трубы посредством одностадийного процесса без применения центрирующих элементов рабочей трубы относительно внешней трубы-оболочки и без использования пленочного рукава.
Согласно способу-прототипу длинномерная труба направляется в экструдер, который одновременно экструдирует вспенивающийся тепло- изоляционный материал и внешнее защитное покрытие (трубу).
Экструзионная головка экструдера включает первое отверстие, из которого экструдируется композиция для образования вокруг трубы внеш- ней защитной трубы-оболочки, и второе отверстие, из которого экструди- руется вспенивающийся теплоизоляционный материал. Температура ком- позиции для защитной трубы-оболочки - приблизительно 300-400°F, в то время как вспенивающийся теплоизоляционный материал должен иметь комнатную температуру. Вспенивающийся теплоизоляционный материал и композиция для защитной трубы-оболочки вводятся под давлением че- рез соответствующие матрицы. Матрицы являются предпочтительно ци- линдрическими, что соответствует форме трубы. После одновременной линдрическими, что соответствует форме трубы. После одновременной экструзии вспенивающегося теплоизоляционного материала и композиции для защитной трубы-оболочки, создают условия для быстро отверждения материала защитной трубы-оболочки.
Чтобы быстро отвердить термопластичную защитную трубу- оболочку, изделие охлаждают жидким хладагентом (преимущественно, водой). Это может быть осуществлено при перемещении длинномерной трубы со вспенивающимся изолятором и защитной трубой-оболочкой че- рез область, в которой разбрызгивают жидкий хладагент. Как вариант, труба с покрытием может быть погружена в ванну с жидким хладагентом, также может применяться принудительный обдув воздухом. В случае ис- пользования термореактивного защитного покрытия для быстрого отвер- ждения его нагревают. Далее вулканизируется вспенивающийся теплоизо- ляционный материал. Обычно требуется несколько часов, чтобы его вул- канизировать. Процесс вулканизации может быть ускорен нагреванием.
К недостаткам прототипа относится то, что в нем предусматривается изготовление внешней защитной трубы-оболочки без образования рельефа в виде винтовой поверхности, а также сложность одновременного под- держания высокой температуры композиции для защитной трубы- оболочки и комнатной температуры для вспенивающегося теплоизоляци- онного материала (требуется для исключения преждевременного вспени- вания).
Раскрытие изобретения
Для прототипа и заявленного способа общими являются следующие признаки:
- рабочую трубу подают через экструзионную головку расплава по- лимерных материалов, - внешнюю защитную трубу-оболочку из полимерного материала экструдируют и формуют, располагая ее соосно рабочей трубе,
- одновременно в полость между рабочей трубой и внешней защит- ной трубой-оболочкой подают вспенивающийся материал, образующий после затвердевания теплоизоляционный слой во внутренней полости ме- жду внешней защитной трубой - оболочкой и рабочей трубой.
Технической задачей, решаемой изобретением, является обеспече- ние стабильности одностадийного непрерывного производства гибких те- плоизолированных труб для повышения качества получаемых изделий, из- готовления труб с винтообразной (гофрированной) поверхностью, за счёт чего теплоизолированная труба приобретает дополнительную гибкость и эластичность, что позволит эксплуатировать изготовленные из нее трубо- проводы без применения неподвижных опор и компенсационных уст- ройств при безканальной прокладке, а также обеспечит низкий уровень температурных потерь теплоносителя.
Отличительными от прототипа признаками заявленного способа из- готовления теплоизолированной гибкой трубы, которые обеспечивают ре- шение поставленной задачи, являются следующие признаки.
Внешнюю защитную трубу-оболочку из полимерных материалов (да- лее именуемая труба-оболочка) экструдируют головкой с угловым течени- ем расплава и формуют во вращающемся калибрующемся устройстве для образования на ней винтовой (гофрированной) поверхности и термостаби- лизируют в ванне охлаждения.
В межтрубное пространство (между рабочей трубой и трубой- оболочкой) высокоточной заливочной установкой с системой кондицио- нирования подают вспенивающиеся реакционные материалы, которые равномерно заполняют полость между трубой - оболочкой и рабочей тру- бой, где проходит процесс образования и стабилизации пены. Двух- или многоканальная система кондиционирования совмещает несколько функций, а именно:
- обеспечивает поддержание постоянной температуры;
- обеспечивает стабильность и управляемость процессом вспенива- ния за счёт возможности управления процессом циркуляции хладагента;
- обеспечивает работоспособность линии в случае «зарастания» ка- нала подачи компонентов, с переключением на свободный канал для не- прерывного производства.
За счёт адгезии возникающей на границе материалов образуется еди- ная неразборная гибкая теплоизолированная труба с винтовой (гофриро- ванной) поверхностью и высокими теплоизоляционными свойствами.
Заявленный способ изготовления гибкой теплоизолированной трубы обеспечивает стабильность процесса вспенивания и получение за счет это- го высококачественного изделия, при этом внешняя труба-оболочка имеет винтовую (гофрированную) поверхность, формование которой осуществ- ляется вращающимся калибрующим устройством, что позволяет улучшить эксплуатационные свойства готового изделия.
Такая форма поверхности защитной трубы-оболочки из полимерных материалов снижает уровень усилий при намотке готового изделия на ба- рабан, а также снижает уровень внутреннего напряжения в процессе экс- плуатации готовой гибкой теплоизолированной трубы.
Замена дорогостоящего корругатора на вращающееся калибрующее устройство, формующее трубу-оболочку в виде винтовой поверхности, позволяет упростить технологический процесс, снизить трудоемкость по- лучения продукции и её себестоимость, а также снизить энергоемкость технологического процесса и вес готовой продукции
При анализе предшествующего уровня техники было выявлено, что выполнение винтовой поверхности на внешней защитной трубе-оболочке из полимерных материалов известно из источников RU2293247 и ЕР2060843. Однако получают такую форму внешней защитной трубы- оболочки более сложными средствами.
В ЕР2060843 имеется направляющая труба, в которой располагается внутренняя труба. Направляющая труба регулируется по осям, и ее поло- жение управляется устройством, которое отслеживает центральное поло- жение внутренней трубы и подаёт при необходимости сигналы коррекции. Пленка поступает с бобины и формируется вокруг внутренней трубы кон- центрически к ней, образуя рукав с заклеенным или сваренным фланго- вым швом. В сформированный рукав подается вспениваемая смесь на ос- нове полиуретана или полиэтилена. Закрытая пленкой труба вводится в корругатор и образует за счёт инструмента соответствующие углубления, по форме подобные полуволнам. Из корругатора выходит труба с полу- волнообразными углублениями на поверхности. На трубу посредством экструзии наносится внешняя оболочка из пластмассы, которая заполняет собой под влиянием низкого давления углубления в виде полуволны. При этом внешняя оболочка прочно соединяется с пленкой в процессе экстру- зии за счет высокой температуры. В соответствии с описанным процессом винтообразная (полуволнообразная) поверхность получается в корругато- ре который в своём рабочем инструменте (формах) имеет полуволнистую или полугофрированную рабочую поверхность. Этот способ является раз- витием описанного выше аналога ЕР0897788, в котором формовка изоли- рующих материалов происходит также в корругаторе, отличие заключает- ся лишь в форме поверхности рабочего инструмента винт (спираль) в ЕР2060843 или кольцевая форма в ЕР0897788.
В отличие от ЕР2060843 в заявленном способе вначале идет образо- вание наружной винтовой поверхности, её охлаждение и затем подача ре- акционных материалов для образования теплоизоляционного слоя. Имею- щееся оборудование и технологические условия позволяют делать это од- новременно, при этом основное используемое оборудование практически такое же, что и при известных из уровня техники линиях изготовлении трубы цилиндрической формы.
В патенте RU2293247 описан способ изготовления теплоизолиро- ванной трубы характеризуется тем, что оболочку из просечно-вытяжной стали формируют в виде трубы вокруг внутренней трубы (или внутрен- них труб), на упомянутую оболочку накладывают при движении в про- дольном направлении пластмассовую пленку и сваривают или склеивают ее продольные кромки, в зазор между внутренней или внутренними тру- бами и полимерной пленкой или оболочкой из просечно-вытяжной стали подают вспенивающуюся пластмассовую композицию, на пластмассовую пленку винтообразно наматывают жгут, пластмассовую пленку между витками жгута формируют под действием давления вспенивающейся пла- стмассы в виде направленной наружу выпуклости и в заключении мето- дом экструзии наносят наружное покрытие из термопластичной пластмас- сы, при этом заполняют участки между выпуклостями так, что наружное покрытие приобретает винтообразную волнистость. Согласно RU2293247 пена образуется в кольцевом зазоре между внутренней трубой и оболоч- кой из просечно-вытяжной стали за счет отверстий в оболочке из просеч- но-вытяжной стали, и затем полученные выпуклости покрываются мето- дом экструзии, т.е. первоначально идет подача вспененных материалов, а после этого наносится наружное покрытие.
В RU2293247 и в ЕР2060843 формирование винтового рельефа на наружной трубе-оболочке происходит в два этапа: первоначально идёт формовка слоя теплоизоляции, и только затем - нанесение наружного слоя. В заявленном способе вначале образуют наружную трубу-оболочку, а затем - слой теплоизоляции. Это принципиально отличает заявленный способ от известных из уровня техники.
Отличием заявленного способа является также то, что при его осуще- ствлении используется двух- или многоканальная система кондиционирова- ния, одновременно выполняющая функцию направляющего устройства для устройства подачи и впрыска вспенивающихся теплоизолирующих мате- риалов. Наличие нескольких каналов требуется для обеспечения непрерыв- ной работы в случае выхода из строя («зарастания») одного из каналов.
Трубки, образующие каналы устройства подачи и смешения вспениваю- щихся теплоизолирующих материалов, изготавливают из материала с низ- кой поверхностной активностью.
Система кондиционирования поддерживает постоянную температуру реакционного материала при его протекании по каналам до места впрыска для предотвращения преждевременной реакции и гарантирует стабильность процесса вспенивания и его управляемость (можно регулировать температу- ру и расход хладагента системы кондиционирования).
Краткое описание чертежей
Изобретение поясняется чертежами, на которых изображено:
На фиг. 1 - линия для изготовления теплоизолированной гибкой тру- бы, главный вид.
На фиг. 2 - то же, вид сверху.
На фиг. 3 - теплоизолированная гибкая труба.
На фиг. 4 - пример выполнения теплоизолированной гибкой трубы с рабочей трубой из полимерного материала.
На фиг. 5 - пример выполнения теплоизолированной гибкой трубы с рабочей трубой из металла. Осуществление изобретения
Линия для изготовления теплоизолированной гибкой трубы (фиг. 1 и 2), реализующая заявленный способ, включает последовательно располо- женные элементы, через который проходит рабочая труба: разматываю- щее устройство подачи рабочей трубы 1, правильное устройство 2 с сис- темой подогрева, направляющее устройство 3, позволяющее позициони- ровать рабочую трубу, высокоточную заливочную установку 4, предна- значенную для производства систем пенопластов и установленную рядом с экструзионной головкой 5, экструдер 6, обеспечивающий расплавление, гомогенизацию и подачу полимерного материала наружной трубы- оболочки через экструзионную головку 5, вращающееся калибрующее устройство 7 для образования винтообразной формы наружной трубы- оболочки, установленное в ванне охлаждения 8, тянущее устройство 9, от- резное устройство 10 и наматывающее устройство 1 1 готовой продукции.
Стрелкой показана подача рабочей трубы, если её подают без ис- пользования разматывающего устройства 1 , непосредственно с линии ее изготовления.
Экструзионная головка 5 экструдера 6 представляет собой съемный профилирующий инструмент, придающий расплаву полимера, покидаю- щего рабочий цилиндр экструдера 6, необходимую форму, имеет секцио- нированные места для установки индивидуального нагрева, при этом внутренняя полость экструзионной головки служит базой для установки устройства подачи и смешения (впрыска) с системой кондиционирования.
На фиг. 3 схематически изображен общий вид изготавливаемой теп- лоизолированной гибкой трубы. На фиг. 4 и 5 изображена теплоизолиро- ванная гибкая труба в разрезе и показаны: рабочая труба 12, слой тепло- изоляции 13 (из вспенивающегося теплоизолирующего материала) и тру- ба-оболочка 14 винтовой формы. Способ изготовления теплоизолированной гибкой трубы реализует- ся при работе линии и заключается в следующем.
Рабочая труба 12 подаётся из барабана разматывающего устройства 1 линии или производится одновременно с процессом изготовления теп- лоизолированной трубы и подается на линию без промежуточной намот- ки. Перед нанесением на рабочую трубу 12 теплоизоляционного слоя она предварительно правится и нагревается в устройстве 2, что необходимо для улучшения адгезии между материалами, рабочая труба позициониру- ется в направляющем устройстве 3 и далее перемещается через экструзи- онную головку 5 с боковой подачей полимерных материалов.
Рабочая труба 12 может быть выполнена из различных прочных гиб- ких материалов, например из полимеров (фиг. 4) или металла (фиг. 5). Ра- бочих труб внутри внешней трубы-оболочки может быть несколько.
Внешняя защитная труба-оболочка 14 из полимерных материалов экструдируется соосно рабочей трубе 12 и формуется во вращающемся ка- либрующем устройстве 7 для придания ей винтообразной формы. Такая геометрия трубы - заготовки, как указывалось выше, снижает внутренние напряжения при намотке готового изделия на барабан наматывающего устройства 1 1 , а также при эксплуатации готовой теплоизолированной гибкой трубы.
В процессе непрерывной подачи рабочей трубы 12 через экструзи- онную головку 5 с боковой подачей полимерных материалов, которая экс- трудирует внешнюю трубу-оболочку, а вращающееся калибрующее уст- ройство 7 формует трубу-оболочку, в термостабилизированную (охлаж- денную) полость между рабочей (внутренней) трубой 12 и винтовой (гоф- рированной) поверхностью внешней трубы-оболочки 14, с помощью вы- сокоточной заливочной установки 3 подают вспенивающийся теплоизоля- ционный материал, который равномерно заполняет внутреннюю полость трубы - оболочки 14 с образованием слоя теплоизоляции 13.
В полости между рабочей (внутренней) трубой 12 и винтовой (гоф- рированной) стенкой внешней трубы-оболочки 14 размещается система кондиционирования, змеевик которой охлаждает канал подачи вспени- вающегося теплоизоляционного материала, а также пространство вокруг змеевика.
Система кондиционирования состоит из двух или более канальных уз- лов (по числу каналов устройства подачи и смешения (впрыска) вспени- вающихся теплоизолирующих материалов) и обеспечивает поддержание постоянной температуры, стабильность процесса вспенивания и его управ- ляемость. Поддержание системой кондиционирования требуемой темпера- туры производится за счет циркуляции хладагента (например, воды) по змеевику, охватывающему трубки, образующие каналы устройства подачи вспенивающихся теплоизолирующих материалов. Змеевик охлаждает упо- мянутую трубку, внутри которой находятся компоненты вспенивающихся материалов, и одновременно является направляющим и поддерживающим устройством для неё. Трубки, образующие каналы устройства подачи и смешения вспенивающихся теплоизолирующих материалов, изготавлива- ют из материала с низкой поверхностной активностью. По каналу подают реакционные материалы, которые в процессе прохождения по трубкам до- полнительно перемешиваются слоями.
Подача и смешение (впрыск) с использованием двух или более кана- лов (трубок) обеспечивает работоспособность линии в случае «зарастания» канала подачи вспенивающихся материалов переключением на свободный канал. В случае «зарастания» канала подача компонентов вспенивающихся теплоизолирующих материалов переходит на другой канал и обеспечивает непрерывность технологического процесса производства теплоизолирован- ной трубы.
Система кондиционирования с устройством подачи и смешения вспенивающихся теплоизолирующих материалов размещена в межтрубном пространстве между рабочей трубой и экструдируемой, формуемой в винто- вую поверхность наружной трубой-оболочкой и закреплена на экструзион- ной головке. В этой же полости может размещаться дополнительное под- держивающее и центрующее устройство для рабочей трубы.
Далее полученное изделие охлаждается в ванне охлаждения 8, за- полненной хладагентом, например, водой.
Подача вспенивающихся теплоизолирующих материалов высокоточ- ной заливочной установки 4 синхронизирована с подачей рабочей трубы 12 и процессом экструзии, что даёт возможность получения однородного по плотности и контролируемого распределения теплоизоляционного слоя.
Устройство подачи и смешения (впрыска) вспенивающихся тепло- изолирующих материалов высокоточной заливочной установки 4 имеет собственную систему кондиционирования.
С помощью тянущего устройства 9 гибкая теплоизолированная труба подаётся в отрезное устройство 10, в котором происходит резка на мерные отрезки, проводиться намотка на барабан наматывающего устройства 11 го- товой продукции и упаковывается.
Next Patent: BIOLOGICALLY ACTIVE ADDITIVE AND PROCESS FOR PRODUCING SAME