Способ изготовления армированных труб из термопластов и поточная линия для его осуществления

 

COlO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

I (я)з В 29 С 63/00, 63/ 14

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ, СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

1 (21) 5005062/05 (22) 08.07.91 ... (46) 30.05,93, Бюл. М 20

: . (T1) Всесоюзный научно-исследовательский, институт разработки и эксплуатации нефтепромысловых труб (72) H.À.Çèíèí, В.Н.Пчелкин, .В,Ф.Оловянишников и В.K,Ùåðáèíèí

{73) Всесоюзный научно-исследовательский институт разработки и эксплуатации нефтепромысловых труб

:(56) Автооское свидетельство СССР N .1362645, кл. В 29 С 47®2, 1986. - .

Патент Великобритании M .2113344, кл. F 16 L 11/08, 1983. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АРМИРОВАННЫХ ТРУБ ИЗ ТЕРМОПЛАСТОВ И

ПОТОЧНАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ . (57) Использование: изготовление гибких армированных трубдля транспортировки агрессивных жидкостей и .газов в. нефтяной; нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности. Сущность: по.точная линия снабжена устройством для наложения продольных армирующих элементов, размещенным между отдающим устрой. ством и узлом для наложения поперечных

Изобретение относится к области производства рукавных изделий и может быть использовано при изготовлении гибких армированных труб для транспортировки агрессивных жидкостей и газов в нефтяной, нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности.

Данное изобретение позволяет повысить прочность трубы.

Достигается это тем, что в данном способе изготовления армированных труб из

„„5U 1819223 АЗ

2 армирующих элементов, Устройство для наложения продольных армирующих элементов выполнено в виде. бобин для продольных армирующих элементов и монтажной головки, Ыонтажная головка выполнена в виде цилиндрической втулки с одной парой упоров для сжатия оболочки и другой пары упоров для вдавливания продольных армирующих элементов. Причем одна пара упоров установлена относительно другой в поперечном сечении втулки во взаимно перпендикулярных плоскостях. Упоры размещены с возможностью радиального перемещения. При этом устройство для наложения продольных армируюгцих элементов снабжено нагревателем продольных ф армирую1цих элементов, расположенным перед монтажной головкой. При работе устройства реализуется способ. при котором в зоне армирования осуществляют сжатие термопластичной оболочки в радиальном направлении на диаметрально противоположных участках. На диаметрально противоположных участках термопластичной оболочки с наименьшим радиусом кривиз- ® ны в ее поперечном сечении производят вдавливание продольных армирующих элементов, 2 с. и 1 э.п,ф-лы,3 ил, термопластов, при котором термопластичную оболочку и поперечные армирующие элементы подают а зону армирования и нагревают поперечные армирующие элементы после наложения их на термопластичную оболочку, согласно изобретению, в зоне армирования осуществляют сжатие термопластичной оболочки в радиальном направлении на диаметрально противопо ложных участках, а на диаметрально противоположных участках термопластичной .

1819223 0,60арм " S " — — "D,-п „,„

Оам Ео., Oo Ea M

3 оболочки с наименьшим радиусом кривизны в ее поперечном. сечении .производят вдавливание продольных армирующих элементов, при этом .расстояние между продольными .армирующими элементами на каждом участке термопластичной оболочки выбирают из условия: где S —. расстояние между продольными армирующими элементами на каждом участке термопластичной оболочки, м; барм — диаметр продольных армиру ощих элементов, м; и — колйчество продольных армирующих элементов. иа каждом участке термопластичной оболочки; . . ааРм — ПРЕДЕЛ тЕК ЕСтИ МатЕРИаяа ПРОдольных армирующих элементов, Й/вР;

ЕарМ модуль упругости метвфЮла про дальных армирующих элементов, As;.

С4 — исходный диаметр термопластичной оболочки, м; о о — предел текучести ь атериала термопластичной оболочки. H/è;

Eo — модуль упругости материала термопластичной оболочки, Па.

Причем перед вдавливанивм прододьных эрмирующих элементов производят их нагрев в диапазоне температур: сд > bpM > трасгь где тарм — температура нагрева продольных армирующих элементов, К; тд — температура .термоокислительной деструкции материала термопластичной оболочки, К;

1pacn — температура расплава материала термопластичной оболочки, К.

При этом поточная линия для изготовления армированных "труб из термопластов, содержащая установленные по ходу технологического процесса отдающее устройство, узел дия наложения поперечной арматуры; устройство для наложения за. щитного покрытия, нагреватель поперечной арматуры и приемное устройство, согласно, изобретению, снабжена устройством для наложения продольных армирующих элементов, размещенных между отдающим ..устройством и узлом для наложения поперечных армирующих элементов и выполненным в. виде бобин для продольных армирующих элементов и монтажной головки, выполненной в виде цилиндрической втулки с одной парой упоров для сжатия. оболочки и другой пары упоров для вдавливания продольных армирующих элементов, причем одна пара упоров установлена отно- . сительно другой в поперечном сечении втул-. ки во взаимно перпендикулярных плоскостях и упоры размещены с возможностью радиального перемещения, при этом устройство для наложения продольных ар10 мирующих элементов снабжено нагревателем продольных армирующих элементов; расположенным перед монтажной головкой. Кроме того, приемное устройство выполнено в виде приводного барабана с

16 вертикальной осью вращения и укладчика витков трубы, выполненного в виде цилиндрического ролика с вертикальной осью вра, щения, установленного с воэможностью регулирования угла его наклона в верти.20 кельной плоскасти, параллельной продольной оси поточной линии. .На фиг. 1 представлен общий вид потачкой линии; иа фиг.2- общий видмонтажной головки: не фиг.3 — сечение А-А нв фиг.2.

2 Поточная линия для изготовления арми- . рованных труб из- термопластов содержит устаноеаоиные по ходу технологического працдееа отдающее устройство 1, узел для щиажения поперечной арматуры, выполЗ0 кенный в виде катушек 2 и 3. устройство 4 для наложения защитного. покрытия, нагреватель S поперечной арматуры и приемное устройство. При этом поточная линия снабжена устройством для наложения продоль36 ных армирующих элементов. размещенным между отдающим устройством 1 и узлом для наложения поперечных.армирующих эле. ментов, и выполненным в виде бобин 6 и монтажной головки 7, выполненной в аиде

40 цилиндрической втулки 8 с одной парой упоров 9 для сжатия оболочки и другой парой упоров 10 для вдавливания продольных армирующих элементов. Упоры 9 и 10 снабжены износоустойчивыми элементами 11.

45 Причем одна пара. упоров 9 установлена от.носительно другой пары упоров 10 в поперечном сечении втулки 8 во взаимно перпендикулярных плоскостях, Упоры 9 и 10 размещены с возможностью радиального

5î перемещения посредством снабжения их контргайками 12.

Кроме того, устройство для нала:кения продольных армирующих элементов снабжено нагревателем 13 продольных армиру55 ющих элементов, расположенным перед монтажной головкой 7, При этом приемное устройство выпол- нено в виде приемного барабана 14 с вертикальной осью вращения и укладчика витков трубы. выполненного в виде цилиндриче1819223

cràpè — предел текучести материала продольных армирующих элементов 19, Н/м; г.

Еарм = модуль упругости материала и родольных армирующих элементов 19, Па, 5 . Do - исходный диаметр термопластичной оболочки 18, м;

oo — предел текучести материала термопластичной оболочки 18, Н/м;

2.

Eo — модуль упругости материала термо10 пластичной оболочки 18, Па.

Например, при использовании трех продольных армирующих злементов 19 из стальной канатной проволоки диаметром

2,2 мм и начальном диаметре термопластич: 15 ной оболочки 18 Do = 90 мм, расстояние между элементами 19 на каждом участке оболочки 18 не должно превышать 3 мм.

Такие размеры расстояния обеспечивают заполнение выдавленным материалом

20 оболочки 18 пространства между элементами арматуры 19 с.наименьшим усилием вдавливания, и пропорциональность напряжений в материалах арматуры 19 и оболочки

18 в случае работы в изогнутом состоянии.

25 Из монтажной головки 7 термопластовая оболочка 18 с внедренными продольными армирующими элементами 19 попадает в устройства 2, 3 наложения спиральной поперечной арматуры, выполненной из

30 стальной ленты и наматываемой в противоположных напревлениях. На этот силовой каркас с помощью устройства 4 накладывают слой термопластовой ленты с клеющим слоем, После этого термопластовая оболоч35 ка 18 с впаянными продольными армирующими элементами 19 и намотанными .спиральными армирующими элементами с нанесенным защитным покрытием попадает виндук,ционный нагреватель 5, в котором

40 происходит нагрев спиральной арматуры в интервале температур 50 — 100ОС. Выделяемое силовой арматурой тепло улучшает адгезию клеящего слоя термопластовой ленты с арматурой, образуя качественное защит45 ное покрытие. Укладчик витков за счет тре- . ния готовой армированной трубы 20 и ролик

15, установленный под соответствующим углом, равномерно наматывает готовое изделие на приемный барабан 14. Причем угол

50 ф отклонения ролика 15 укладчика выбира, ется равным углуа подъема винтовой линии трубы 20 на барабане 14 и определяется по формуле:

О,ббарм — S — ": — — Do n Оарм

Сам Ео о о Еа м

n — 1 где 3 — расстояние между продольными армирующими элементами на каждом участке термопластичной оболочки 18, м; барм — диаметр продольных армирующих элементов 19, м; п — количество продольных армирующих элементов 19 на каждом участке термопластичной оболочки 18;

Ф ч (Об + tbp ) ского ролика 15 с вертикальной осью вращения, устайоаленного с возможностью регулирования угла его наклона в вертикальной плоскости. параллельной продольной оси поточной линии, посредством талрепа 16.

Барабан 14 соединен с приводом 17 его вращения.

При работе устройства способ реализуется следующим образом.

Готовая длинномерная термопластичная оболочка 18, например, из полиэтилена высокого давления разМатывается с отдающего устройства 1, а продольные армирующие элементы 19, например, стальная проволока, — с бобин 6, далее армирующие элементы 19 поступают в нагреватель 13, где производят их нагрев в диапазоне температур: тд > тарм > tpacn где tape — температура нагрева продольных армирующих элементов 19; К;

t — температура термоокислительной деструкции материала термопластичной оболочки. 18, К;

tpacn — температура расплава материала термопластичной оболочки 18, К.

Например, для сохранения заданной прочности термопластичной оболочки 18 с тачкой плавления tpacnn. = 120-130 С и температурой термоокислительной деструкции тд > 140 С, температура продольных армирующих элементов 19 была выбрана в интервале 125-130 С. Термопластичная оболочка 18 с нагретыми продольными армирующимй элементами t9 пропускается через монтажную головку 7, в которой оболочка 18 деформируется упорами 9, à продольные армирующие элементы 19 вдавливаются в материал оболочки 18 под действием упоров 10. При этом расстояние между продольными армирующими элемен тамй 19 на каждом участке термопластичной оболочки 18 выбирают из условия: где а- угол подъема винтовой линии трубы на барабане.

1819223

/3- угол отклонения оси ролика.

d p — наружный диаметр готовой трубы;

06 — диаметр барабана.

После. заполнения барабана 14 труба 20 отрезается, барабан 14 с трубой 20 поступает для армирования трубы 20 концевыми соединениями и на гидроиспытания.

На привод 17 устанавливается пустой барабан 14 и цикл повторяется.

Изготовление труб из термопластов по данному способу обеспечивает экологически чистое производство без выделения вредных веществ в атмосферу помещения, таких как формальдегид, окись углерода и др. 3а счет исключения термоокислительной деструкции. Простым конструктивным решением обеспечивается снижение усилия вдавливания продольных армирующих элементов. В результате применения барабана с вертикальной осью вращения и укладчика витков трубы сокращаются занимаемые производственные .площади. В совокупности зто повышает качество труб с продольными армирующими элементами.

Формула изобретения .

1. Способ изготовления армированных труб из термопластов, при котором термо. пластичную оболочку:и поперечные армирующие.злементы подают в зону армирования и нагревают поперечные армирующие элементы после наложения их на термопластичную оболочку, отличающийся тем, что в зоне армирования осуществляют сжатие термопластичной оболочки в радиальном направлении на диаметрально противоположных участках, а на диаметрально противоположных участках термопластичной оболочки .с:наименьшим радиусом кривизны в ее поперечном сечении производят вдавливание продольных армирующих элементов, при этом расстояние между продольными армирующими элементами на каждом участке термопластичной оболочки выбирают из условия

0,60арм S — 0о и барм

0ам Ео

Оо Еа м

n — 1 где S — расстояние между. продольными армирующими элементами на каждом участке термопластичной оболочки, м; барм — диаметр продольных армирующих элементов, м;

n — количество продольных армирующих элементов на каждом участке термо, .пластичной оболочки;. e рм — предел текучести материала продольных армирующих элементов„Н/м ;

Еэрм — модуль упругости материала продольных армирующих элементов, Па; .

5 Г4 — исходный диаметр термопластичной оболочки, м;

00 — предел текучести материала термопластичной оболочки, Н/м;

Ео — модуль упругости материала термо10 пластичной оболочки, Па; причем перед вдавливанием продольных армирующих элементов производят их нагрев в диапазоне температур тд > ьрм > трасп, 15 где 4рм — температура нагрева продольных армирующих элементов, К; тд — температура термоокислительной деструкции материала термопластичной оболочки, К, 20 тр с — температура расплава материала термопластичной оболочки,. К.

2, Поточная линия для изготовления армированных труб иэ термопластов, содержащая установленные по ходу техноло25 гического процесса отдающее устройство, узел для наложения поперечной арматуры, устройство для наложения защитного покрытия, нагреватель поперечной арматуры и приемное устройство, о т л и ч а ю щ е е -, 30 с я тем, что она снабжена устройством для наложения продольных армирующих элементов; размещенным между отдающим устройством и узлом для наложения поперечных армирующих элементов и выполненным в ви- .

35 де бобин для продольных армирующих элементов и монтажной головки, выполненной в виде цилиндрической втулки с одной парой упоров для сжатия оболочки и другой пары упоров для вдавливания продольных армиру40 ющих элементов, причем одйа пара упоров . установлена относительно другой в поперечном сечении втулки so взаимно перпендикулярных плоскостях и упоры размещены с возможностью радиального перемещения, 45 при этом устройства для наложения продольных армирующих элементов снабжено нагревателем продольных армирующих элементов, расположенным перед монтажной головкой.

50 . 3. Поточная линия по и 2, о т л и ч а ющ а я с я тем, что приемное устройство, выполнено в виде приводного барабана с вертикальной осью вращения и укладчика витков трубы, выполненного в виде цилинд55 рического ролика с вертикальной осью вращения, установленного с воэможностью регулирования угла его наклона в верти- кальной плоскости, параллельной продольнои оси поточной линии, 1819223

1819223

Составитель Л.Лиаенцова

Техред М.Моргентал Корректор Н,Король

Редактор. Н.Егорова

Производственно-издательский комбинат "Патент", r., Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 1948 - Тираж - Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-ЗБ, Раушская наб„4/5 ..