Многослойная труба и система труб для проведения воды в системах водо- и теплоснабжения

 

Изобретение касается многослойных труб для воды, предпочтительно для горячей воды в системах централизованного теплоснабжения, теплосетях или водопроводах. Техническим результатом изобретения является уменьшение потерь тепла из многослойной трубы в окружающую среду. Многослойная труба включает тело трубы из полимерного материала, предпочтительно из поперечно-сшитого полиэтилена. На тело трубы также наносится слой, образующий барьер против диффузии воды через многослойную трубу (при температуре горячей воды), причем барьерный слой состоит из жидкокристаллического полимера. Изобретение также касается системы для воды, предпочтительно горячей, включающей многослойную трубу из полимерного материала, теплоизоляции, окружающей трубу, и наружной оболочки, причем многослойная труба включает трубу из сшитого полиэтилена и барьерный слой из жидкокристаллического полимера. 2 с. и 16 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение касается многослойных (составных) труб для проведения воды, предпочтительно для проведения горячей воды в системах централизованного теплоснабжения, горячего или холодного водоснабжения. Многослойные трубы предназначаются для применения в трубопроводах или сетях, включающих изоляцию вокруг многослойной трубы с целью уменьшения потери тепла из трубы в окружающую среду. Многослойная труба включает тело (основу) трубы из полимерного материала, предпочтительно состоящего из поперечно-сшитого полиэтилена. Изобретение также касается трубопроводов и применения многослойных труб для проведения воды.

Предшествующий уровень техники Становится все более очевидным, что наиболее эффективным путем снижения или ограничения потребления энергии является более эффективное использование энергии. Например, эффективное использование низкотемпературного тепла, которое обычно выделяется в обрабатывающей промышленности и в теплоэлектроцентралях, требует применения эффективного процесса распределения тепла. Если бы существовала достаточно эффективная и недорогая технология централизованного теплоснабжения, то стали бы экономически оправданными небольшие районные сети теплоснабжения, использующие централи, работающие на твердом топливе, например, централи для удаленных периферических регионов.

В настоящее время в системах централизованного теплоснабжения часто применяются стальные или медные трубы. Однако, эти стальные или медные трубопроводы дорого обходятся при транспортировке, обработке и сборке. Проблемы с коррозией, которые часто проявляются в этих трубопроводах, возникают вследствие присутствия кислорода, гальванических токов и/или электрохимической коррозии труб и значительно снижают срок эксплуатации металлических трубопроводов.

Применение труб из полимерных материалов вместо металлических труб позволяет совершать доставку и распределение горячей воды в районных сетях теплоснабжения при значительно меньших издержках. Пластиковые трубопроводы и сети также обладают тем преимуществом, что они гибкие и легче сгибаются, поэтому их легче обрабатывать и монтировать.

Применение пластиковых труб для проведения горячей воды известно. Такие трубы предпочтительно делают из полиолефинов, например, поперечно сшитого полиэтилена (РЕХ), полипропилена или полибутилена. Однако пластиковые трубы более или менее проницаемы для кислорода и воды. Пластиковые трубы, предназначенные для проведения горячей воды в системах центрального отопления, таких как расположенные в полу нагревательные системы или радиаторы, можно снабдить барьерным слоем против диффузии кислорода, предупреждающим диффузию кислорода из окружающей среды в проходящую по трубе воду, поскольку поступление кислорода в трубу способно вызвать коррозию металлических компонентов, входящих в состав системы. Практика покрытия наружной поверхности труб барьерным слоем, снижающим или предотвращающим диффузию кислорода через трубу, представляет собой известную технологию. Например, с этой целью применялись такие материалы, как этиленвиниловый спирт (EVOH).

Такие пластиковые трубы, как трубы из РЕХ или трубы с защитой против кислорода, применяются в системах горячего водоснабжения, например, в системах централизованного теплоснабжения. Потери тепла в районных сетях теплоснабжения или других трубопроводах снижаются путем снабжения труб теплоизоляцией, например, из пенополиуретана или материала на основе полиэтилена. Поскольку трубопроводы этого типа чаще всего прокладывают под землей, изоляцию окружают непроницаемой защитной оболочкой, например, гибким или жестким наружным покрытием из полиэтилена (РЕ), которое выдерживает и тепло, и холод. Это наружное трубчатое покрытие защищает от попадания воды из окружающей среды в изоляцию, а также предохраняет от ударов и толчков, которые могут случиться при транспортировке и сборке. Эти трубопроводы обладают высокой изоляционной способностью, а гибкость изоляции дает возможность легко сгибать эти трубы, что облегчает сборку системы. Одна из проблем в этом плане заключается в том, что трубы могут пропускать воду, особенно при высоких температурах. Хорошо известным явлением является диффузия таких газов, как кислород, водный пар, через полимерные материалы, а также проблемы, вызываемые такой диффузией. Диффузия газов в полимерных материалах обусловлена полярностью самого полимера и проникающего вещества. Например, полиэтилен, который неполярен, является хорошим барьером против воды, которая полярна, но не против кислорода, который неполярен. Противоположная ситуация характерна, например, для этиленвинилового спирта (EVOH), который полярен и, следовательно, является эффективным барьером против кислорода, но плохим барьером против воды. Таким образом, полярные полимеры являются хорошим барьером против неполярных веществ, и наоборот. Описанная выше барьерная способность, однако, снижается с повышением температуры, а это значит, что даже полиэтилен, являющийся эффективным барьером против воды при комнатной температуре, недостаточно эффективен в случае определенных применений, например, при температурах выше 60^oС.

Считается, что диффузия через полимерное вещество вызывается, главным образом, движением молекул полимера, которые как бы "перекачивают" проникающее вещество. Полимерные материалы имеют структуру молекулярных цепей, перепутанных друг с другом, со сравнительно большим пространством между молекулами. Подвижность молекул можно описать с помощью так называемого уравнения Аррениуса: f(T)=ke^-Ea/RT, где Е_а - энергия активации (J/мол), R - общая константа газов (8,314 J/мол К) и Т - абсолютная температура (К). Таким образом, подвижность экспоненциально зависит от температуры. Изложенная выше проблема диффузии, таким образом, возникает главным образом при повышении температуры воды, например, при температурах выше 60^oС (см. фиг. 1). С другой стороны, испытания показали, что давление воды в трубах или сетях не влияет на проницаемость воды, когда вода находится в жидкой фазе.

Вода, проходящая через трубы в таких системах, часто имеет температуру 60-100^oС, что может вызвать диффузию проходящей через трубу воды через стенку трубы наружу в изоляционный слой. Диффундирующая через стенку трубы вода будет таким образом накапливаться с течением времени в изоляционном слое внутри оболочки трубы. Следовательно, будет постепенно нарастать влажность в изоляционном материале, что приведет к ухудшению изоляционной способности изоляции. Увеличение влажности в изоляции приводит к усилению потери тепла в трубопроводах, что вызывает снижение срока эксплуатации таких систем. На фиг. 1 показан пример того, как диффузия воды зависит от температуры, а на фиг. 2 показан пример того, как накапливается вода с течением времени в различных системах труб.

Например, изолирующая способность изоляции в системе централизованного теплоснабжения в определенных случаях может полностью исчезнуть уже через десять лет после установки по сравнению с ожидаемым сроком эксплуатации от 30 до 50 лет для районных систем теплоснабжения этого типа. Наружная оболочка из полиэтилена, например, обычно применяется при комнатной температуре, поэтому диффузия воды через покрытие из РЕ практически отсутствует. Вследствие этого вода, накапливающаяся в изоляции внутри оболочки, не может выйти наружу через эту оболочку и будет постепенно накапливаться в изоляции, как показано на фиг. 2.

Предпринимались попытки решить проблему диффузии воды путем покрытия пластиковых труб различными известными материалами, обладающими барьерными свойствами. В этом отношении испытывались различные материалы. В их число входят различные фторополимеры (CTFE), например, полихлоротрифтороэтилен (PCTFE), и смеси полиэтилена, причем эти материалы считаются наиболее эффективными барьерными материалами при высоких температурах. Однако было замечено, что эти барьерные материалы не влияли заметным образом на диффузию воды через эти трубы, особенно в случае труб для горячей воды, в которых температура воды находится между 60-100^oС.

Пример 1 ALCON® 3000 (PCTFE) фирмы Allied Signal наносили в виде чулка толщиной примерно 0,1 мм путем экструзии на трубу РЕХ диаметром 32 мм и толщиной стенки 2,9 мм, без закрепления. Диффузию воды измеряли в ALCON®-покрытой трубе, с одной стороны, и в соответствующей трубе РЕХ без покрытия, с другой стороны. Диффузию воды измеряли прибором MOCON марки MOCON® PERMATRAN-W® 3/31, снабженным камерой Capture Volume Chamber (CVC). Трубы, применявшиеся в испытаниях, помещали в герметичную камеру и промывали наружную поверхность труб газом-носителем, который затем подавали на измерительный прибор. Воду прогоняли в трубах при определенной температуре и при определенном давлении. Температура воды в обеих трубах была 90^oС. Диффузию и проницаемость рассчитывали по измерениям, полученным в соответствии с методом ASTMF-1249. На трубах РЕХ 32•2,9 без покрытия были получены следующие значения: р=7,933 г•мм/м²•день; q=2,735 г/м²•день; WVTR=0,11 г/образец•день.

Соответственно, на трубах РЕХ 32•2,9+0,1 ACLON были получены следующие значения: р=6,563 г•мм/м²•день; q=2,263 г/м²•день,
WVTR=0,091 г/образец•день,
где р - проницаемость с учетом толщины стенки,
q - диффузия в граммах на квадратный метр наружной цилиндрической поверхности трубы,
WVTR - коэффициент переноса водяного пара, выражающий диффузию в тестируемом образце за сутки, и
день - сутки.

Результаты показывают, что диффузия воды в покрытой трубе снизилась, в пересчете на WVTR,
0,11-0,091/0,11=17%,
что является незначительным улучшением и не представляет достаточного улучшения барьерной способности трубы.

Пример 2
Трубу РЕХ диаметром 32 мм и толщиной стенки 2,9 мм покрывали слоем заполненного слюдой РЕ - PREFILL ТР 4061 фирмы Kemira Oy - до толщины примерно 0,2 мм. Измеряли диффузию воды при 95^oС в трубе с покрытием длиной 485 мм и в контрольной трубе без покрытия длиной 489 мм тем же способом, что описан в примере 1. Получили следующий результат: - WVTR (г/день)
РЕХ 32•2,9 с покрытием - 0,20
РЕХ 32•2,9 без покрытия - 0,20
Труба с покрытием не проявляла изменений в диффузии воды, вследствие чего сделан вывод, что это покрытие не оказывает барьерного эффекта.

Пример 3
Трубу РЕХ диаметром 16 мм и толщиной стенки 2 мм покрывали барьерным слоем на основе силикона из ORMOCER RC/653 от Frauenhofer Institut, Вюрцбург. Трубу РЕХ покрывали только на внутренней поверхности в первом случае, только на наружной поверхности во втором случае и на обеих поверхностях в третьем случае. Трубы, покрытые таким способом, сравнивали с контрольной трубой без покрытия. Температура воды во всех трубах была 95^oС. Были получены следующие значения диффузии воды: - W (г/день)
РЕХ 16•2,0 без покрытия - 0,112
РЕХ 16•2,0+внутреннее покрытие RC/653 - 0,108
РЕХ 16•2,0+наружное покрытие RC/653 - 0,109
РЕХ 16•2,0+внутр., наруж. покрытие RC/653 - 0,112
Существенных изменений диффузии воды в трубах с покрытием не наблюдалось, вследствие чего сделан вывод, что покрытие не оказывает значительного эффекта на барьерную способность.

Известно также, что трубы из РЕХ покрывают металлическим слоем, толщина которого достаточна для обеспечения эффективного барьера против диффузии воды и против диффузии кислорода. Однако было найдено, что эти трубы, имеющиеся в продаже, функционируют неудовлетворительно. Проблема в этом случае состоит в том, что металлы и полимеры значительно отличаются по коэффициенту теплового расширения. Вследствие этого различия в температуре, встречающиеся в районных системах и сетях теплоснабжения, вызывают отслаивание металлического слоя от трубы РЕХ. Следовательно, металлический слой может расколоться или дать трещину после короткого времени работы, отчего барьерный эффект пропадает. Металлические барьерные слои также вызывают проблемы в отношении гибкости, прикрепления и коррозии.

Сущность изобретения
Целью настоящего изобретения является решение изложенных выше проблем с помощью многослойных труб или трубопроводов, обладающих барьерными свойствами против диффузии воды и кислорода и имеющих долговременные свойства, позволяющие поддерживать барьерную способность на протяжении длительного времени при тех давлениях и температурах, которые требуются для этих труб. Барьерные свойства многослойной трубы должны предупреждать диффузию воды наружу в изоляцию вокруг трубы, а также предупреждать диффузию кислорода из окружающей среды в трубу и коррозию металлических частей системы.

В соответствии с изобретением эта цель достигается с помощью многослойной трубы, имеющей характеристики, изложенные в прилагаемой формуле изобретения.

Согласно изобретению тело трубы из полимерного материала покрывается слоем жидко-кристаллического полимера (LCP), проявляющего барьерные свойства против диффузии воды и кислорода даже при высоких температурах воды.

Было найдено, что проницаемость жидко-кристаллических полимеров не так сильно зависит от температуры, как у обычных полимеров, что обусловлено, вероятно, особой молекулярной структурой материалов из LCP. Жидко-кристаллические полимеры (LCP) не обладают описанной выше молекулярной структурой, но имеют структуру жестких палочкообразных макромолекул, причем эта структура сильно отличается, например, от структуры полиолефинов. Особая молекулярная структура материалов из LCP придает им механические свойства, превосходящие механические свойства обычных полимеров, вследствие чего их молекулярная подвижность также отличается. Жидко-кристаллические полимеры - это материалы, состоящие из углерода, водорода и кислорода, которые, как было еще раньше отмечено, обладают хорошими качествами в виде высокой непроницаемости для газов, включая пары воды, при температурах в диапазоне 20-40^oС. Способ экструзии жидко-кристаллических полимеров известен в этой области и более подробно описан в US-A-5589236.

Согласно изобретению тело (основа) трубы предпочтительно состоит из поперечно-сшитого полиэтилена. Поперечная сшивка, то есть образование пространственной сетки или поперечных связей в полимерах, может проводиться различными способами. Согласно одному из предпочтительных способов поперечная сшивка проводится с помощью радикалов, которые могут образоваться либо путем прямого воздействия радиации на полимерную цепь, либо с помощью добавок - сшивающих средств, таких как органические перекиси или азо-соединения. В последнем случае реакция поперечной сшивки обычно запускается с помощью нагревания.

Согласно одному из предпочтительных воплощений изобретения, система пластиковой трубы включает внутреннее тело трубы, предпочтительно из поперечно-сшитого полиэтилена, и слой жидко-кристаллического полимера, нанесенный на его наружную поверхность.

Согласно другому предпочтительному воплощению изобретения, наносится один или несколько промежуточных слоев соединительного (адгезионного) материала между внутренним телом трубы и наружным барьерным слоем, что увеличивает сцепление между двумя материалами. Такое усиление сцепления еще более улучшает механические свойства и барьерные свойства многослойной трубы. Соединительный, то есть закрепляющий, слой может состоять из модифицированного полиэтилена, например, полиэтилена, модифицированного ангидридом малеиновой кислоты, или из поперечно-сшитого полиэтилена.

Согласно еще одному предпочтительному воплощению изобретения, многослойная труба включает тело трубы, предпочтительно из поперечно-сшитого полиэтилена, и внутренний слой жидко-кристаллического полимера. Кроме того, многослойная труба включает наружный барьерный слой против кислорода и может также иметь промежуточный соединительный слой между телом трубы и слоем LCP и между телом трубы и барьерным слоем против кислорода, соответственно. Это воплощение дает преимущество в том, что соответствующие барьерные слои непосредственно граничат с той средой, диффузию которой через многослойную трубу следует предотвратить.

Проницаемость труб РЕХ, покрытых слоем LCP, как в присутствии, так и в отсутствие промежуточного соединительного слоя, имеет совершенно другую температурную зависимость, чем трубы РЕХ без покрытия или трубы, покрытые другими полимерными барьерными материалами, например, PCTFE. Что касается диффузии воды из многослойных труб, состоящих из покрытых LCP труб РЕХ, в изоляцию централизованной теплосети, то проведенные к настоящему времени измерения показали, что срок эксплуатации трубопровода, состоящего из покрытых LCP труб РЕХ, будет в 2-4 раза больше, чем такой теплосети, в которой трубы сделаны из одного РЕХ.

В рамках этого изобретения жидко-кристаллические полимеры (LCP) включают чистые жидко-кристаллические полимеры, такие, например, как коммерчески доступный продукт VECTRA® A-950 (Hoechts), а также включают модифицированные жидко-кристаллические полимеры, примерами которых являются заполненные стекловолокном LCP типа VECTRA® A-515 (Hoechts), и смеси LCP с фторополимерами типа VECTRA® A-430 (Hoechts). Они также включают жидко-кристаллические полимеры (LCP) в смеси с материалами, проявляющими сродство к соединительному материалу и/или поперечно-сшитому полиэтилену. Термин "жидко-кристаллические полимеры" (LCP) согласно изобретению охватывает и другие известные и коммерчески доступные чистые и модифицированные материалы из LCP.

Перечень чертежей
Далее изобретение будет описано более подробно на основе прилагаемых чертежей, которые иллюстрируют примеры воплощения изобретения.

Фиг. 1 представляет диаграмму зависимости проницаемости воды от температуры в отношении трубы РЕХ без покрытия.

Фиг. 2 представляет диаграмму накопления воды относительно времени вследствие ее диффузии через стенку трубы РЕХ без покрытия.

Фиг. 3 представляет поперечное сечение многослойной трубы согласно одному из воплощений изобретения.

Фиг. 4 иллюстрирует принцип трубопровода согласно одному из воплощений изобретения.

Раскрытие сущности изобретения
На фиг. 1 представлена диаграмма, показывающая зависимость диффузии воды от температуры по измерениям на трубах РЕХ без покрытия двух различных размеров. Как видно из диаграммы, диффузия через трубу без покрытия имеет экспоненциальную температурную зависимость, причем диффузия воды (выраженная в г/м² за сутки) сильно возрастает в диапазоне 60-100^oС, показанном на диаграмме.

На фиг. 2 показано количество воды, накопившейся в результате диффузии за период времени от 0 до 50 лет, в отношении трубы РЕХ без покрытия размером 20•20 мм, проводившей воду, нагретую до температуры в диапазоне 30-95^oС. Диаграмма показывает рассчетные значения того, как диффузия накапливающейся воды теоретически возрастает за год на 1 см² наружной поверхности трубы, исходя из предположения, что эта диффузия не зависит от времени. 1 г/см² воды означает поверхностный слой воды толщиной 1 см. Как видно из диаграммы, при температуре воды 95^oС, к примеру, за 10 лет образуется водный слой толщиной около 1,8 см, за 25 лет образуется водный слой толщиной 4 см, а за 50 лет образуется водный слой толщиной 8 см. Эти теоретические значения никогда не достигаются в реальных трубопроводах вследствие того, что общая диффузия прекращается при достижении насыщенного состояния на наружной поверхности трубы.

На фиг. 3 представлено поперечное сечение многослойной трубы 1 согласно одному из воплощений изобретения. Многослойная труба 1 включает тело трубы 2 внутри, предпочтительно состоящее из поперечно-сшитого полиэтилена (РЕХ). На тело трубы 2 нанесен барьерный слой 6 путем экструзии его на тело трубы. Один или несколько промежуточных слоев 4 адгезионного материала, то есть соединительный слой, может быть вставлен между телом трубы 2 и барьерным слоем 6. Соединительный слой 4 предназначен для усиления сцепления между телом трубы 2 и наружным барьерным слоем 6 и для удобства состоит из модифицированного полиэтилена (РЕ), например, полиэтилена, модифицированного ангидридом малеиновой кислоты. Соединительный, то есть закрепляющий, слой может также состоять из поперечно-сшитых полимеров, например, поперечно-сшитого полиэтилена, или из материалов, проявляющих свойства барьера против диффузии различных веществ.

Барьерный слой 6 состоит из жидко-кристаллического полимера (LCP), например, одного из коммерчески доступных продуктов, обозначаемых как VECTRA® A-950 (чистый LCP), VECTRA® A-515 (заполненный стекловолокном LCP) и VECTRA® A-430 (смесь LCP и фторополимера). В качестве альтернативы слой LCP может состоять из другого коммерчески доступного продукта, состоящего либо из чистых жидко-кристаллических полимеров, либо их смесей, или усиленных или модифицированных материалов из LCP.

Пример 4
Первую трубу РЕХ размером 32•2,9 мм покрывали слоем чистого LCP-VECTRA® A-950 толщиной 0,1 мм, а вторую трубу РЕХ такого же размера покрывали слоем заполненного стекловолокном LCP-VECTRA® A-515 толщиной 0,1 мм. Слои или покрытия LCP наносили на наружную поверхность соответствующих труб РЕХ в виде свободного чулка, в обоих случаях без закрепления. Диффузию воды из двух труб с покрытием измеряли при температуре воды 95^oС и сравнивали с диффузией воды из трубы без покрытия при такой же температуре воды. Диффузию измеряли методом ASTM F-1249. Были получены следующие значения диффузии воды q из наружной цилиндрической поверхности соответствующих труб (г/м² в день): - q
РЕХ 32•2,9 мм + 0,1 VECTRA® A-950 - 1,7
РЕХ 32•2,9 мм + 0,1 VECTRA® A-515 - 1,9
РЕХ 32•2,9 мм без покрытия - 3,6
Результаты показывают, что диффузия воды из наружной цилиндрической поверхности труб, покрытых слоем в 0,1 мм VECTRA® A-950 и VECTRA® A-515, уменьшилась практически наполовину от 3,6 до 1,7 и 1,9 г/м² в день, соответственно, по сравнению с трубой РЕХ без покрытия.

Пример 5
Первую трубу РЕХ покрывали VECTRA® A-950 (чистый LCP) без промежуточного закрепления, вторую трубу РЕХ покрывали VECTRA® A-515 (заполненный стекловолокном LCP) с промежуточным соединительным слоем, и третью трубу РЕХ покрывали VECTRA® A-430 (смесь LCP и фторополимера) с промежуточным соединительным слоем. Сцепления между трубой РЕХ и слоем LCP достигали путем экструзии соединительного слоя BYNEL® на трубу РЕХ, причем этот слой покрывали еще одним соединительным слоем EASTMAN® AQ 1350. Диффузию воды в трех трубах измеряли при температуре воды 70^oС и сравнивали с диффузией воды в трубе без покрытия при соответствующей температуре воды. Были получены следующие значения диффузии q в граммах на метр трубы за сутки: - q (70^oС)
труба РЕХ без покрытия - 0,086
труба РЕХ +VECTRA® A-950 - 0,058
труба РЕХ + соединительный слой +VECTRA® A-515 - 0,021
труба РЕХ + соединительный слой +VECTRA® A-430 - 0,028
Как видно из вышеописанного примера, среди прочего, диффузия воды в покрытой LCP трубе с промежуточным соединительным слоем снизилась примерно на 25% от ее величины в трубе без покрытия при температуре около 70^oС. Что касается снижения изоляционной способности вследствие диффузии воды из трубопровода, то срок эксплуатации трубопровода можно повысить примерно в 4 раза путем покрытия трубы РЕХ адгезионным слоем и слоем LCP, то есть, к примеру, от 5 до 20 лет или от 10 до 40 лет. Вследствие того, что проницаемость покрытой LCP трубы зависит от температуры более благоприятным образом в настоящем контексте, чем в случае трубы без покрытия, снижение диффузии в процентах выражено еще сильнее при высоких температурах, например, при температуре 90^oС.

Пример 6
Две из покрытых LCP труб РЕХ из примера 5 также использовали для определения диффузии кислорода через трубы с покрытием, и полученные значения сравнивали с диффузией кислорода через трубу без покрытия. Измерения проводили по методике DIN 4726. Были получены следующие значения в мг на литр за сутки: - Диффузия кислорода (мг/л в день)
труба РЕХ без покрытия - 3,00
труба РЕХ + соединительный слой +VECTRA® A-515 - 0,08
труба РЕХ + соединительный слой +VECTRA® A-430 - 0,09
Результаты показывают, что по сравнению с трубой РЕХ без покрытия трубы, покрытые LCP, проявляли заметное улучшение по диффузии кислорода. Барьерная способность покрытых LCP труб против диффузии кислорода примерно в 30 раз больше, чем трубы РЕХ без покрытия.

В одном из предпочтительных воплощений изобретения толщина стенки тела трубы 2 равна примерно 1,5-25 мм, предпочтительно 1,8-5 мм. В этом предпочтительном воплощении толщина промежуточного соединительного слоя 4 составляет около 25-250 мкм, предпочтительно 50-125 мкм, а толщина окружающего барьерного слоя 6 - примерно 10-250 мкм, предпочтительно 20-125 мкм.

Многослойные трубы и трубопроводы могут вырабатываться таким образом, что тело трубы и дополнительные слои формируются одновременно путем экструзии, а затем пропускаются через зону сшивки в ходе непрерывного процесса. Многослойные трубы с ориентированными молекулярными цепями и с повышенной таким образом прочностью могут вырабатываться из штампованных/совместно штампованных заготовок сравнительно толстых труб из полимерного материала, такого как полиолефин или PVC, которые нагревают и растягивают до конечной ориентированной формы. Однако, следует подчеркнуть, что многослойные трубы изобретения могут производиться и другими способами. Например, один или несколько слоев многослойной трубы можно наносить путем экструзии на основную трубу по отдельности.

Следует подчеркнуть, что изложенное выше описание предпочтительного воплощения многослойной трубы согласно изобретению представлено только в качестве неограничивающего примера и что многослойные трубы могут варьировать во многих отношениях в пределах прилагаемой формулы изобретения. Количество и назначение различных внутренних, наружных и промежуточных слоев на или в теле трубы является необязательным и можно наносить один или несколько слоев LCP на внутреннюю или наружную поверхность или в само тело трубы. Одним из вариантов может быть многослойная труба, включающая, в направлении изнутри кнаружи, внутренний проводящий жидкость слой, необязательный соединительный слой, слой LCP, необязательный соединительный слой, трубу из РЕХ, необязательный соединительный слой и наружный защитный слой и/или барьерный слой против диффузии кислорода.

Следует также отметить, что соединительные слои могут образовывать барьер против других веществ, таких, к примеру, как двуокись углерода или углеводороды.

На фиг. 4 представлена пространственная схема одного из концов трубопровода, образующего систему или конструкцию из готовых труб. Трубопровод включает внутреннюю пластмассовую трубу 1, изготовленную согласно изобретению, как описано выше, например, как показано на фиг. 3, и предназначенную для проведения горячей воды. Трубопровод включает теплоизоляцию в виде кругового изоляционного слоя 10, состоящего, к примеру, из пенополиуретана или поперечно-сшитого полиэтилена, который может наноситься непосредственно на многослойную трубу. Изоляционный слой 10 вложен в наружную оболочку 12, которая удерживает слой 10. Наружная оболочка 12 может включать полиэтиленовую трубу. Эта труба может иметь как гладкую, так и гофрированную поверхность, и должна предпочтительно быть достаточно гибкой на сгиб или на изгиб.

Как показано на фиг. 4, готовый трубопровод может включать помещенную в центре многослойную трубу. Однако трубопровод может также состоять из готовых единиц, включающих две или несколько многослойных труб, вложенных параллельно или концентрически относительно друг друга внутри наружной оболочки для проведения различных типов жидкости.

Поскольку системы труб изобретения обладают значительно большим сроком эксплуатации, чем системы, применяющиеся в настоящее время, их применение дает значительную экономию средств. Системы труб изобретения, таким образом, обладают большим преимуществом перед существующими системами из металлических труб. Эти системы труб также легко обрабатывать и монтировать вследствие их гибкости и легкости сгибания, что позволяет проводить полную укладку быстро и экономно.

Следует понимать, что изобретение не ограничивается описанными выше и проиллюстрированными примерами его воплощения и что могут производиться модификации в рамках нижеследующей формулы изобретения.

Например, многослойная труба изобретения может быть снабжена дополнительным слоем полимера поверх слоя LCP. Этот дополнительный слой полимера предназначен для защиты от механических воздействий и/или может действовать как дополнительный барьерный слой против кислорода. Согласно изобретению, многослойная труба может также включать внутреннюю основу трубы, предпочтительно из РЕХ, и окружающий ее слой LCP без промежуточного соединительного слоя. Многослойная труба может также включать слой LCP, заключенный внутри, предпочтительно в центре, тела трубы, а также, но необязательно, может наноситься соединительный слой по обе стороны от слоя LCP. Многослойная труба может также включать несколько слоев LCP, расположенных по одну или обе стороны от основной трубы.

Формула изобретения

1. Многослойная труба (1) из полимерного материала для проведения воды предпочтительно горячей воды в системах централизованного теплоснабжения, теплосетях или водопроводах, включающая тело трубы (2), предпочтительно состоящее из поперечно-сшитого полиэтилена, отличающаяся тем, что дополнительно включает, по меньшей мере, один слой (6), образующий барьер против диффузии воды через многослойную трубу (1), причем барьерный слой (6) состоит из жидкокристаллического полимера.

2. Многослойная труба по п.1, в которой слой (6) также образует барьер против диффузии кислорода через многослойную трубу (1).

3. Многослойная труба по п.1 или 2, в которой барьерный слой (6) является наружным слоем, охватывающим тело трубы (2).

4. Многослойная труба по п.1 или 2, в которой барьерный слой (6) является внутренним слоем, вложенным в тело трубы (2).

5. Многослойная труба по п.1 или 2, в которой барьерный слой (6) заключен внутри стенки тела трубы (2).

6. Многослойная труба по любому из пп.1-5, в которой жидкокристаллический полимер барьерного слоя (6) является модифицированным жидкокристаллическим полимером.

7. Многослойная труба по любому из пп.1-6, в которой один или несколько промежуточных слоев (4) соединительного материала вставлен между телом трубы (2) и барьерным слоем (6).

8. Многослойная труба по п.7, в которой соединительным материалом является модифицированный полиэтилен.

9. Многослойная труба по п.7, в которой слой/слои соединительного материала поперечно сшиты.

10. Многослойная труба по любому из пп.1-9, в которой жидкокристаллический полимер барьерного слоя (6) смешан с материалом, проявляющим сродство к соединительному материалу и/или материалу тела трубы (2).

11. Многослойная труба по любому из пп.1-10, в которой толщина стенки тела трубы (2) равна 1,5-25 мм, предпочтительно 1,8-5 мм, а толщина барьерного слоя (6) равна 10-250 мкм, предпочтительно 20-125 мкм.

12. Многослойная труба по любому из пп.7-11, в которой толщина соединительного слоя (4) равна 25-250 мкм, предпочтительно 50-125 мкм.

13. Многослойная труба по любому из пп.1-12, включающая дополнительный слой полимера, окружающий другие слои трубы (1) и образующий защитный слой против механических воздействий и/или барьерный слой против диффузии кислорода.

14. Многослойная труба по любому из пп.1-13, в которой тело трубы (2) и слои (6) формируются путем совместной экструзии, а затем пропускаются через зону поперечной сшивки.

15. Многослойная труба по любому из пп.1-14, в которой тело трубы (2) и слои (6) ориентированы путем нагревания при соответствующей температуре, а затем подвергаются растяжению и охлаждению.

16. Система труб для проведения воды, предпочтительно горячей воды для централизованного теплоснабжения, центрального отопления и/или водоснабжения, состоящая из многослойной трубы (1) из полимерного материала, теплоизоляции (10), окружающей многослойную трубу, и наружной оболочки (12), в которой многослойная труба (1) включает тело трубы (2) предпочтительно из сшитого полиэтилена и барьерный слой (6) из жидкокристаллического полимера.

17. Система труб по п.16, в которой многослойная труба (1) включает один или несколько промежуточных слоев (4) из соединительного материала между телом трубы (2) и барьерным слоем (6).

18. Система труб по любому из пп.6-17, включающая не менее двух многослойных труб, заключенных внутри наружной оболочки (12).

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4