Комбинированная труба высокого давления

 

Изобретение относится к производству труб высокого давления 10 - 20 МПа с применением композиционных материалов. Сущность изобретения: в комбинированной трубе высокого давления продольный слой 6 силовой оболочки 5 выполнен в виде мотков замкнутых лент, включающих два прямолинейных участка 8 и сопрягающих их криволинейных 9, заведенных в коуши 10. Элементы заделки продольного слоя выполнены в виде равномерно расположенных по окружности на конусной наружной поверхности втулок 2 выступов 4, на которые надеты коуши, контактирующие с конической поверхностью втулок 2. 1 ил.

Изобретение относится к производству труб высокого давления (10 20 МПа) с применением композиционных материалов, в частности, для трубопроводного транспорта нефти и газа, для химической и других отраслей промышленности.

Комбинированная труба представляет собой тонкостенную герметичную трубу из термопласта или металла, имеющую внешнюю силовую оболочку из волокнистого композиционного материала с полимерным связующим. Высокая прочность в сочетании с высокой коррозийной стойкостью этих труб позволяют им успешно конкурировать с трубами из стали и других металлов. Однако их использование связано с необходимостью решения проблемы стыковки (подсоединения) труб при сооружении трубопроводов, обусловленной необходимостью обеспечения совместной работы внутреннего и внешнего слоев комбинированной трубы с целью повышения надежности ее работы.

Известны конструкции трубопроводов, в которых проблема стыковки труб решается за счет снабжения концевых участков труб фланцами [1] [2] ( И.Ф.Образцов и др. "Оптимальное армирование оболочек вращения из композитных материалов". М. 1977 г.).

Общим недостатком перечисленных конструкций является недостаточная силовая заделка фланцев и низкая их прочность. Указанные недостатки частично исключены за счет выполнения втулок на концах трубопровода металлическими и снабжения их конусными участками с кольцевыми канавками, а также выполнения силовой оболочки в виде набора чередующихся продольных и кольцевых слоев, образованных соответственно лентами, уложенными слоями на герметичную трубу по ее длине и кольцевой намоткой. Причем в каждой канавке концы лент продольного слоя (имеющие припуск для обратного загиба) закреплены последующей кольцевой намоткой кольцевого слоя [3] Известная конструкция также ненадежна в работе из-за недостаточно эффективной силовой заделки втулок и сложна в изготовлении из-за большого количества продольных и кольцевых (поперечных) слоев и необходимости их чередования.

Указанная конструкция трубы по авт. св. N 1213286 совпадает с заявляемой конструкцией по назначению и максимальному количеству сходных признаков и поэтому выбрана в качестве прототипа.

Техническим результатом заявленного устройства является надежная силовая заделка втулок и соответственно повышение надежности работы трубы, а также упрощение конструкции.

Достигается это тем, что в комбинированной трубе высокого давления, содержащей тонкостенную герметичную трубу, силовую оболочку из композиционного волокнистого материала со связующим, включающую продольный слой в виде лент, уложенных на герметичную трубу по ее длине, и кольцевой слой намотки, а также законцовки в виде металлических втулок с конусными участками, расположенные на концах трубы, снабженные элементами для силовой заделки продольного слоя и закрепленные последующей кольцевой намоткой, согласно изобретению, элементы заделки продольного слоя выполнены в виде равномерно расположенных по окружности на конусной наружной поверхности втулок радиальных выступов. Продольный слой выполнен в виде мотков замкнутых лент, каждый из которых состоит из двух прямолинейных участков и сопрягающих их криволинейных, образующих петли. На радиальные выступы надеты коуши, в которые заведены петли; при этом прямолинейные участки расположены на поверхности герметичной трубы, а коуши контактируют с конической поверхностью втулок.

Из предшествующего уровня техники уже известно, например, выполнение соединительных узлов трубопроводов, концы которых снабжены буртами (выступами). Однако они (выступы) служат для другой цели, а именно: для сцепления с изолирующими стык оболочками (патент СССР N 743596, кл. F 16 L 13/11, 1980). В известном устройстве отсутствуют конструктивные элементы, обеспечивающие разгрузку внутренней трубы за счет передачи нагрузки, что обуславливает низкую удельную прочность концевой части трубы.

Таким образом, сравнение заявленного устройства с известным уровнем техники показывает, что изобретение является новым, отвечает условию охраноспособности "изобретательский уровень".

Изобретение промышленно применимо, поскольку предусматривает использование существующего оборудования при упрощении технологии изготовления за счет уменьшения общего количества слоев.

На чертеже изображена концевая часть комбинированной трубы в разрезе.

Комбинированная труба высокого давления содержит тонкостенную герметичную трубу 1, на концах которой с завальцовкой или на клею установлены металлические втулки 2 с коническими участками 3 и радиальными выступами 4, и силовую оболочку 5 из волокнистого композиционного материала со связующим, включающую продольный слой 6 и кольцевую намотку 7. Продольный слой 6 выполнен в виде мотков замкнутых лент, включающих два прямолинейных участка 8, и сопрягающих их криволинейных 9, заведенных в коуши 10. Коуши 10 надеты на радиальные выступы 4 и контактируют с конической поверхностью 3 втулок 2.

При нагружении трубы внутренним давлением осевые усилия воспринимаются лентами продольного слоя 6 и через коуши 10 и выступы 4 замыкаются на втулках. Поперечные усилия воспринимаются кольцевой намоткой 7. В итоге внутренняя труба разгружена за счет передачи нагрузки на втулку и наружную оболочку, а ее толщина определяется только степенью необходимой непроницаемости.

Такое выполнение комбинированной трубы обеспечивает надежную заделку продольного слоя на втулках. Усилие заделки определяется как произведение площади поперечного сечения матрицы продольного слоя на ее удельную прочность в направлении вдоль волокон. Одновременно упрощается конструкция трубы и технология ее изготовления за счет уменьшения общего количества слоев.

Формула изобретения

Комбинированная труба высокого давления, содержащая собственно герметичную трубу, силовую оболочку из волокнистого композиционного материала со связующим в виде продольного слоя из лент, уложенных на герметичную трубу по ее длине с кольцевым слоем намотки, и законцовки в виде металлических втулок с конусными участками, расположенные на концах трубы и снабженные элементами для силовой заделки продольного слоя, закрепленные кольцевой намоткой, отличающаяся тем, что продольный слой выполнен в виде мотков замкнутых лент, каждый из которых состоит из двух прямолинейных участков и сопрягающих их криволинейных, образующих петли, а элементы заделки продольного слоя выполнены в виде равномерно расположенных по окружности на конусной наружной поверхности втулок радиальных выступов, на последние надеты коуши, в которые заведены петли, при этом коуши контактируют с конической поверхностью втулок.

РИСУНКИ

Рисунок 1