Протяженное трубчатое изделие, в частности, типа установочной трубы

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при изготовлении установочных труб для кабелей или трубопроводов, размещаемых в них. Протяженное трубчатое изделие имеет одинаковое поперечное сечение вдоль всей продольной длины и содержит прочную трубу (1), изготовленную из, по меньшей мере, одного пластического материала и обладающую достаточной гибкостью для того, чтобы свернуть или развернуть ее, и достаточной жесткостью для того, чтобы противостоять центробежным или центростремительным радиальным силам, причем прочная труба содержит с внутренней стороны и/или с наружной стороны поверхностный слой, свободная поверхность которого образует поверхность трения и содержит пластмассовую матрицу, в которой распределен смазочный материал. Частицы твердого смазочного материала распределены в пластмассовой матрице, по меньшей мере, частично выходя на уровень свободной поверхности поверхностного слоя, а жидкий смазочный материал, совместимый с данной пластмассовой матрицей, диспергирован в поверхностном слое, по существу, без смачивания свободной поверхности этого слоя. Технический результат от использования данного изобретения состоит в получении прочного протяженного трубчатого изделия с постоянной практически сухой смазкой одной или нескольких поверхностей трения. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к протяженному трубчатому изделию, имеющему по существу одинаковое поперечное сечение вдоль всей своей продольной длины и содержащему прочную трубу, изготовленную из, по меньшей мере, одного пластического материала и обладающую достаточной гибкостью для того, чтобы свернуть или развернуть ее, и достаточной жесткостью для того, чтобы противостоять центробежным или центростремительным силам в радиальном направлении.

В соответствии с приведенным выше принципиальным определением настоящее изобретение объединяет в рамках одной и той же концепции, например, установочной трубы для, по меньшей мере, одного кабеля или трубопровода, размещаемого затем в этой установочной трубе, а также защитной оболочки для, по меньшей мере, одного кабеля, например электрического кабеля.

В то же время под выражениями "кабель" или "трубопровод" в настоящем изобретении подразумевается любая труба, в основном обеспечивающая передачу или транспортировку того или иного потока. Например, потока какой-либо текучей среды (потока воды или газа), потока энергии (электрической энергии), потока информации или сигналов (видеопередача по оптическому кабелю) или потока данных в виде электрических, аналоговых, цифровых или других сигналов.

Для того чтобы определить настоящее изобретение, в качестве примера будут даваться ссылки на установочные трубы и/или на кабели или трубопроводы, размещенные в этих трубах.

Для упрощения работ в области гражданского строительства и, в частности, ограничения количества камер протягивания известен технологический прием смазывания поверхности трения, соответствующей внутренней поверхности жесткой трубы, образующей установочную трубу, и/или наружной поверхности защитной оболочки, например, кабелей. Действительно, это позволяет увеличить длину трубы, которая может быть установлена.

Эта смазка вводится обычно в поверхностный слой внутренней стороны и/или наружной стороны трубы, свободная поверхность которого образует поверхность трения.

Соответственно были предложены различные и многочисленные технические решения.

В соответствии с международной публикацией WO 93/14546 поверхностный слой представляет собой твердую или жидкую смазывающую пленку или смазывающее покрытие. Твердое смазывающее покрытие может представлять собой, например, пластмассовую матрицу, изготовленную из полиэтилена, в которой распределены твердые частицы, например частицы графита. Жидкое смазывающее покрытие представляет собой, например, смазочное масло на основе силикона.

В публикации ЕР 0326711 описано техническое решение, в котором твердый поверхностный слой представляет собой внутренний слой трубы, экструдированный совместно с наружным слоем.

В соответствии с патентом DE 3539304 поверхностный слой, состоящий из смазочного масла или пасты, вводится и располагается с внутренней стороны трубы.

Этот консистентный смазочный материал сам представляет собой смесь жидкой смазки и твердых частиц.

Объектом настоящего изобретения является протяженное трубчатое изделие с постоянной практически сухой смазкой одной или нескольких поверхностей трения прочной трубы, существенным образом уменьшающей трение по сравнению с известными техническими решениями.

В соответствии с настоящим изобретением обнаружено совместное действие между: - с одной стороны, частицами твердого смазочного материала, распределенными в пластмассовой матрице поверхностного слоя и выходящими, по меньшей мере, частично на уровень свободной поверхности этого слоя; - а с другой стороны, жидким смазочным материалом, совместимым с пластмассовой матрицей и диспергированным в поверхностном слое по существу без смачивания свободной поверхности этого поверхностного слоя.

Полученный эффект совместного действия может быть объяснен тем обстоятельством, что выходящие на уровень свободной поверхности слоя частицы твердого смазочного материала сами в свою очередь определенным образом смазываются смачивающим их жидким смазочным материалом.

Благодаря использованию настоящего изобретения установочная труба является универсальной, в частности она обеспечивает возможность совмещения с любой современной технологией установки без каких-либо других модификаций, например технология протягивания с использованием натяжного троса, технология вдувания с использованием уплотнительной насадки или технология вдувания-проталкивания.

С другой стороны, в том случае, когда твердый смазочный материал является электропроводным, система смазки в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает устранение, по меньшей мере, частично статических электрических зарядов, возникающих в результате трения между установочной трубой и размещаемым в этой трубе кабелем.

Кроме того, настоящее изобретение обладает следующими дополнительными или вторичными характеристиками: - твердый смазочный материал имеет пластинчатую структуру и представляет собой, например, графит или имеет полимерную структуру с длинными прямыми соответствующим образом ориентированными полимерными цепями и представляет собой, например, политетрафторэтилен; - частицы твердого смазочного материала представляют собой микрошарики, имеющие диаметр, не превышающий 20 мкм, предпочтительно в диапазоне от 1 до 15 мкм; - жидкий смазочный материал предпочтительно, но не исключительно представляет собой силикон. Эта жидкая смазка имеет вязкость, не превышающую 1000 сСт при нормальной температуре окружающей среды, и имеет, например, величину в диапазоне от 10 до 1000 сСт. При этом толщина пленки жидкого смазочного материала на свободной стороне поверхностного слоя не превышает 1 мкм; - твердый смазочный материал представляет собой наполнитель; - поверхностный слой является неравномерным по периметру прочной трубы и соответствует, например, продольным выступам или канавкам. Однако тот же самый поверхностный слой может быть сплошным или непрерывным по периметру данной прочной трубы.

В предпочтительном варианте реализации эта прочная труба образована одной только пластмассовой матрицей, в которой, с одной стороны, распределены частицы сухого смазочного материала, выходящие, по меньшей мере, частично на уровень, по меньшей мере, одной свободной поверхности, внутренней или внешней, образующей поверхность сухого трения, а с другой стороны, рассеян или диффундирован жидкий смазочный материал практически без смачивания как наружной поверхности, так и внутренней поверхности этой же самой матрицы.

В соответствии с этим предпочтительным техническим решением твердый смазочный материал образует наполнитель, весовая пропорция которого составляет, по меньшей мере, 5% пластмассовой матрицы и, в частности, имеет величину в диапазоне от 5% по весу до 20% по весу этой матрицы.

В соответствии с этим же предпочтительным техническим решением матрица содержит в рассеянном или диффундированном состоянии жидкий смазочный материал, который образует своего рода присадку, причем весовая пропорция этой присадки составляет, по меньшей мере, 0,02% от веса пластмассовой матрицы и, в частности, имеет величину в диапазоне от 0,02% по весу до 0,08% по весу от этой матрицы. В этом случае в качестве примера пропорция твердого смазочного материала/жидкого смазочного материала, по меньшей мере, составляет 5% и, в частности, имеет величину в диапазоне от 5% до 20%.

Далее представлено описание настоящего изобретения, где даются ссылки на чертежи, на которых: - фиг.1 представляет собой схематический вид в осевом разрезе установочной трубы в соответствии с настоящим изобретением; - фиг. 2 представляет собой схематический вид в осевом разрезе защитной оболочки кабеля в соответствии с настоящим изобретением;
- фиг.3 представляет собой схематический вид в поперечном разрезе установочной оболочки в соответствии с предлагаемым изобретением, но в другом варианте осуществления этого изобретения.

Как можно видеть на фиг.1, установочная труба образована прочной или жесткой трубой 1, изготовленной из пластического материала с наполнителем (например, из полиэтилена высокой плотности), одновременно достаточно гибкого для того, чтобы он мог быть свернут или развернут, и достаточно жесткого для того, чтобы он мог противостоять радиальным центробежным или центростремительным силам. Эта труба имеет поверхность сухого трения, которая в данном случае соответствует внутренней поверхности трубы.

В соответствии с настоящим изобретением в прочной трубе 1 выполнен, по меньшей мере, один поверхностный слой 3, свободная поверхность которого образует поверхность сухого трения (внутренняя поверхность 2). Этот поверхностный слой содержит пластмассовую матрицу, соответствующую матрице прочной трубы, в которой распределены частицы 4 (микрошарики) твердого смазочного материала, выходящие, по меньшей мере, частично на уровень свободной поверхности 2.

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения установочная труба, схематически представленная на фиг.3, содержит три слоя 6, 7 и 8, расположенных концентрическим образом и выполненных в случае необходимости соответственно из различных пластических материалов. Представлен наружный слой 7, внутренний слой 6, в который интегрирован поверхностный слой 3, и средний или промежуточный слой 8. Поверхностный слой 3 не является сплошным или непрерывным вдоль периметра прочной трубы 1 и содержит соответственно примыкающие друг к другу продольные выступы 9.

Однако, если необходимо, этот поверхностный слой 3 может быть выполнен сплошным или непрерывным вдоль периметра прочной трубы 1.

Поверхностный слой 3 можно выполнить посредством нанесения или рассеивания внутри трубы 1 после экструзии, но в вязкоупругой фазе твердого смазочного материала в виде частиц, смешанного с жидким смазочным материалом. Таким образом обеспечивается внедрение твердого смазочного материала и жидкого смазочного материала, по меньшей мере, в поверхностную часть пластмассовой матрицы данной трубы.

Пример 1
Труба из полиэтилена высокой плотности (PEHD), известного под коммерческой маркой DAPLEN 4610 французской фирмы PCD, имеющая внутренний диаметр 27 мм и толщину стенки 3 мм, экструдируется на машине CMS 60 фирмы CINCINATTI.

На выходе головки экструдера суспензия порошка политетрафторэтилена (PTFE), известного под коммерческой маркой UNILUB Т3 фирмы UNIFLON и имеющего средний гранулометрический состав порядка 16 мкм, в силиконовом масле, известном под коммерческой маркой 47V100 фирмы PENNWHITE и имеющем вязкость 100 сСт, наносится в раздельной форме на внутреннюю поверхность экструдированной трубы в тот момент, когда эта труба еще находится в вязкоупругом состоянии. При этом порошок политетрафторэтилена (PTFE) составляет 20% по весу по отношению к маслу.

Коэффициент трения между внутренней поверхностью такой трубы по отношению к оболочке, изготовленной из PEHD той же коммерческой марки, которая была упомянута выше, имеет величину 0,075.

При этом порошок PTFE и силиконовое масло осуществляют совместное действие для уменьшения коэффициента трения, поскольку:
- коэффициент трения, полученный без обработки внутренней поверхности трубы, составляет 0,19;
- коэффициент трения, полученный с нанесением только одного силиконового масла, составляет 0,102.

Пример 2
В установочную трубу длиной 2400 м, изготовленную из полиэтилена высокой плотности (PEHD) и имеющую внутренний диаметр 26 мм и толщину стенку 2,2 мм, проталкивают путем вдувания с использованием уплотнительной насадки кабель диаметром 3 мм. При этом в первом случае внутренняя поверхность установочной трубы покрыта жидким смазочным материалом (силиконовое масло), идентифицированным в примере 1, а во втором случае эта внутренняя поверхность установочной трубы покрыта порошком твердого смазочного материала, также идентифицированного в примере 1.

В первом случае можно обеспечить установку кабеля с длиной, превышающей 400 м, тогда как во втором случае оказалось возможным обеспечить установку кабеля с длиной, достигающей 700 м, при прочих равных условиях.

Пример 3
Используют установочную трубу, изготовленную из полиэтилена высокой плотности и имеющую внутренний диаметр 27 мм и толщину стенки 3 мм, для установки кабеля с наружным диаметром 17,6 мм. При этом в первом случае покрытие внутренней поверхности трубы осуществлялось с использованием силиконового масла, имеющего вязкость 100 сП, во втором случае покрытие внутренней поверхности трубы осуществлялось с использованием порошка Тефлон ε с гранулометрическим составом 10 мкм, и в третьем случае покрытие внутренней поверхности трубы осуществлялось с использованием смеси порошка с упомянутым маслом на уровне 10% по весу порошка по отношению к маслу.

В этих трех случаях коэффициенты трения, измеренные в процессе проталкивания и установки кабеля, составляет соответственно 0,102, 0,071 и 0,0061.

Пример 4
Используют установочную трубу, изготовленную из полиэтилена высокой плотности и имеющую внутренний диаметр 27 мм и толщину стенки 3 мм, для установки кабеля, имеющего наружный диаметр 17,6 мм, и с покрытием внутренней поверхности трубы, осуществляемым с использованием смазывающей смеси, содержащей жидкий смазочный материал (силикон), имеющий вязкость 100 сП, и возрастающую весовую пропорцию твердого смазочного материала (порошок Тефлон ε, имеющий упомянутый выше гранулометрический состав), а именно пропорцию соответственно 5, 10, 15 и 20% по весу.

В этих четырех случаях коэффициенты трения, измеренные в процессе установки кабеля в трубу методом вдувания, составляли соответственно 0,086, 0,085, 0,089 и 0,090.

Формула изобретения

1. Протяженное трубчатое изделие, имеющее одинаковое поперечное сечение вдоль всей своей продольной длины и содержащее прочную трубу (1), изготовленную из, по меньшей мере, одного пластического материала и обладающую достаточной гибкостью для того, чтобы свернуть или развернуть ее, и достаточной жесткостью для того, чтобы противостоять центробежным или центростремительным радиальным силам, причем прочная труба содержит с внутренней стороны и/или с наружной стороны поверхностный слой (3), свободная поверхность которого образует поверхность трения и содержит пластмассовую матрицу, в которой распределен смазочный материал, отличающееся тем, что частицы (4) твердого смазочного материала распределены в пластмассовой матрице, по меньшей мере, частично выходя на уровень свободной поверхности поверхностного слоя, а жидкий смазочный материал, совместимый с пластмассовой матрицей, диспергирован в поверхностном слое, по существу, без смачивания свободной поверхности этого поверхностного слоя.

2. Трубчатое изделие по п. 1, отличающееся тем, что жидкий смазочный материал представляет собой силикон.

3. Трубчатое изделие по п. 1, отличающееся тем, что жидкий смазочный материал имеет вязкость, не превышающую 1000 сСт при нормальной температуре окружающей среды и имеет величину, например, в диапазоне от 10 до 1000 сСт.

4. Трубчатое изделие по п. 1, отличающееся тем, что частицы (4) твердого смазочного материала представляют собой микрошарики, имеющие диаметр, не превышающий 20 мкм и предпочтительно в диапазоне от 1 до 15 мкм.

5. Трубчатое изделие по п. 1, отличающееся тем, что прочная труба (1) образована только одной пластмассовой матрицей, в которой распределены частицы (4) сухого смазочного материала, по меньшей мере, частично выходящие на уровень, по меньшей мере, одной свободной поверхности (2), внутренней или наружной, образующей поверхность сухого трения.

6. Трубчатое изделие по п. 5, отличающееся тем, что жидкий смазочный материал, по существу, находится в жидком состоянии и диффундирован в пластическом материале без смачивания как наружной поверхности, так и внутренней поверхности матрицы.

7. Трубчатое изделие по п. 6, отличающееся тем, что жидкий смазочный материал представляет собой присадку, пропорция которой составляет, по меньшей мере, 0,02% по весу от пластмассовой матрицы и, в частности, имеет величину в диапазоне от 0,02 до 0,08% по весу от матрицы.

8. Трубчатое изделие по п. 7, отличающееся тем, что пропорция твердый смазочный материал/жидкий смазочный материал составляет, по меньшей мере, 5% и, в частности, имеет величину в диапазоне от 5 до 20%, например 10%.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3