RU192354U1

RU192354U1 - Рукав для ремонта трубопровода

Info

Publication number: RU192354U1
Application number: RU2019120270U
Authority: RU
Inventors: Михаил Вадимович Волков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Коммерческая фирма "СТИС"
Priority date: 2019-06-28
Filing date: 2019-06-28
Publication date: 2019-09-13

Abstract

Полезная модель относится к области ремонта бестраншейным методом трубопроводов диаметром от 100 до 800 мм, имеющих различную конфигурацию, с помощью гибкого многослойного рукава, отверждаемого на месте. Рукав содержит размещенные последовательно оболочку из нетканого материала на основе синтетических волокон, армирующую оболочку в виде ткани из армирующего волокна и защитную оболочку, выполненную из термопластичного пленочного материала. Оболочки соединены швами, расположенными в продольном направлении рукава. Оболочка из нетканого материала и армирующая оболочка пропитаны термореактивным отверждаемым полимерным связующим, которое содержит наполнитель из рубленных армирующих волокон, длина которых составляет 0,5-2,0 мм, при этом рубленные армирующие волокна равномерно распределены в материале пропитанных связующим оболочек. Рукав имеет высокие прочностные характеристики при его отверждении в ремонтируемой трубе с одновременным сохранением эластичности при его транспортировке и установке в ремонтируемую трубу в эксплуатационное положение. 6 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Description

Полезная модель относится к области ремонта бестраншейным методом трубопроводов диаметром от 100 до 800 мм, имеющих различную конфигурацию, с помощью гибкого многослойного рукава, отверждаемого на месте.

Из уровня техники известен многослойный рукав для ремонта трубопроводов, раскрытый в RU 2227860 С2, 27.04.2004, содержащий наружный композитный слой, состоящий из термореактивного связующего полимера, внутренний защитный слой, выполненный из термопластичного пленочного материала, и размещенную между ними армирующую оболочку в виде ткани из различных волокон.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является рукав для ремонта трубопроводов, раскрытый в RU 2362678 С2, 27.07.2009, который содержит размещенные последовательно оболочку из нетканого материала на основе синтетических волокон, армирующую оболочку в виде ткани, например из арамидного волокна, и защитную оболочку, выполненную из термопластичного пленочного материала, причем все оболочки соединены между собой сварным швом, расположенным в продольном направлении рукава, а оболочка из нетканого материала и армирующая оболочка пропитаны термореактивным отверждаемым на месте ремонта полимерным связующим.

Недостатками известных ремонтных рукавов является их невысокая прочность при достаточной гибкости, а при попытке увеличения прочности -их недостаточная гибкость, затрудняющая процесс монтажа при санации трубы.

Технология ремонта (санации) трубопроводов с использованием полимерного композитного рукава применяется для рабочего давления в трубопроводе, как правило, до 1,6 МПа. Однако есть необходимость в ремонтах трубопроводов, особенно технологических, и с более высоким рабочим давлением (до 3 МПа и более). Кроме того, при санации безнапорных канализационных трубопроводов часто возникают ситуации, когда свод коллектора близок к разрушению, и тогда от санирующего рукава требуется возможность воспринимать внешние нагрузки от грунта над трубой, размещенных на поверхности земли предметов (временные сооружения, транспорт и пр.) и противостоять им. Таким образом, требуется обеспечить определенную кольцевую жесткость и прочность конструкции, при этом следует сохранить необходимую эластичность и гибкость рукава, обеспечивающую его монтирование в трубе существующими методами.

Техническая проблема заключается в ограниченной области применения существующих полимерных композитных рукавов при ремонте (санации) трубопроводов различного назначения, в том числе трубопроводов малого диаметра, имеющих сужения и повороты.

Технический результат, достигаемый полезной моделью, заключается в повышении прочностных характеристик ремонтного многослойного композитного рукава при его отверждении в ремонтируемой трубе с одновременным сохранением эластичности рукава при его транспортировке и установке в ремонтируемую трубу в эксплуатационное положение.

Указанный технический результат достигается тем, что в многослойном рукаве для ремонта трубопровода, содержащем размещенные последовательно оболочку из нетканого материала на основе синтетических волокон, армирующую оболочку в виде ткани из армирующего волокна и защитную оболочку, выполненную из термопластичного пленочного материала, в котором оболочки соединены швами, расположенными в продольном направлении рукава, а оболочка из нетканого материала и армирующая оболочка пропитаны термореактивным отверждаемым полимерным связующим, в соответствии с предлагаемой полезной моделью термореактивное полимерное связующее содержит наполнитель из рубленных армирующих волокон, длина которых составляет 0,5-2,0 мм, при этом рубленные армирующие волокна равномерно распределены в материале пропитанных связующим оболочек.

Толщина оболочки из нетканого материала составляет 4-12 мм. Толщина защитной оболочки составляет 1-5 мм. Толщина армирующей оболочки составляет 2-4 мм.

Защитная оболочка имеет клеевой шов, укрытый защитной лентой, а остальные слои - оверлочные продольные швы.

Ткань армирующей оболочки выполнена из арамидного, или углеродного, или базальтового, или стеклянного волокна.

В качестве наполнителя могут быть использованы арамидные, стеклянные, базальтовые или углеродные рубленные волокна.

Для изготовлении оболочки из нетканого материала на основе синтетических волокон может быть использован полипропилен или полиэфир.

В качестве термопластичного пленочного материала защитной оболочки может быть использован полиэтилен, или полипропилен, или поливинилхлорид, или полиамид, или полиуретан, или латекс.

В качестве термореактивного отверждаемого полимерного связующего используются эпоксидные, полиэфирные, фенольные смолы.

Как известно, повышение прочности ремонтного рукава возможно за счет проведения следующих мероприятий:

- увеличение толщины стенки рукава

- увеличение количества армирующих слоев

- повышение прочности армирующего слоя

- повышение прочности применяемого связующего (смолы).

Однако увеличение толщины оболочки из нетканого материала (синтетического войлока) незначительно сказывается на повышении прочностных характеристик конструкции и при этом приводит к резкому удорожанию и снижению гибкости и эластичности рукава, что может воспрепятствовать нормальному его введению в санируемый трубопровод и расправлению там.

Установка дополнительных слоев армирующего полотна (ткани) также ведет к резкому удорожанию и увеличению жесткости конструкции на этапе ее подготовки.

Повышение прочности армирующего слоя можно обеспечить за счет применения ткани из более толстых волокон или за счет применения более прочных материалов, например металлической сетки и т.д. Однако при этом резко возрастает цена изделия, а также его жесткость.

Целесообразно повышение прочности ремонтного рукава за счет увеличения прочности применяемого связующего (эпоксидных, полиэфирных, фенольных и других смол), которое можно обеспечить применением более прочных, принципиально новых материалов, причем тот же результат можно обеспечить путем введения в связующее наполнителя из различных материалов.

Были проведены исследования по применению различных наполнителей связующего. Реакция отверждения (полимеризации) полимерных смол -экзотермическая, ее скорость зависит от температуры смеси. Чем выше температура, тем быстрее реакция. Реакция полимеризации идет наиболее интенсивно в приграничном слое. При использовании для связующего наполнителя в виде микросфер, цемента, гипса, опилок поверхность этого приграничного слоя резко возрастает и процесс полимеризации идет быстрее, чем без наполнителя. Кроме того, отвод тепла с этого приграничного слоя ограничен и наблюдается саморазогрев смеси, что повышает ее текучесть, т.е. существенно снижается вязкость, а это важно для наиболее качественной пропитки материала рукава. Однако возросшая скорость полимеризации нивелирует этот эффект, и очень скоро смола начинает активно полимеризоваться, что неприемлемо для целей пропитки рукава, т.к. после пропитки в заводских условиях готовый рукав необходимо доставить к месту монтажа и смонтировать (поместить в санируемую трубу) и только после этого запустить процесс ускоренной полимеризации путем нагрева до 80-95°С и выше в зависимости от применяемой смолы.

Использование наполнителя из рубленных волокон, в соответствии с предлагаемой полезной моделью, в частности арамидных волокон, придает связующему (смоле) высокие тиксотропные свойства, обеспечивающие проявление "сверхтекучести" смеси при механических воздействиях, что позволяет нивелировать отрицательный для технологии изготовления рукава эффект ускорения полимеризации при разогреве смолы. В начале пропитки, когда температура смеси повышена, достигается максимальное проникновение смолы в межволоконное пространство нетканого материала на основе синтетических волокон (синтетического войлока) и армирующей ткани. При введении в смолу наполнителя ее вязкость повышается, а затем смола слегка "застывает". Это положительно влияет на процесс транспортировки готового ремонтного рукава.

При начале работ по введению рукава в санируемый трубопровод, при активном механическом воздействии, сказывается упомянутый выше тиксотропный эффект, и смола снова становится текучей (резко снижается ее вязкость), а рукав - эластичным, что позволяет свободно работать с ним до момента его фиксации в эксплуатационном положении и подачи высокотемпературной среды (воды, пара) для запуска финального процесса полимеризации связующего (отверждения смолы).

Эффективность применения волокон в отвержденной смоле зависит от их длины. Существует понятие критической длины волокна L_кр, до которой напряжение, воспринимаемое собственно волокном в смоле, возрастает и при L=L_кр становится равным прочности волокна. При разрушении отвердевшей смолы, наполненной волокном L<L_кр наблюдается выдергивание коротких волокон из полимерной матрицы, т.е. смола разрушается по границе волокно - полимер. Прочность полимера, наполненного волокном L>L_кр значительно больше, чем для волокон с L<L_кр. Критическая длина волокон в зависимости от их природы меняется от 100 мкм (углеродное волокно) до 400 мкм (стеклянное волокно).

Как установлено нами экспериментально, наиболее полно реализуют требование высокой прочности полимерной матрицы и рукава в целом рубленные армирующие волокна длиной 0,5-2,0 мм, введенные в полимерное отверждаемое связующее (смолу) с получением композитного связующего. Было подтверждено увеличение более чем 2 раза прочностных характеристик отвержденного в санируемой трубе полимерного композитного рукава по сравнению с рукавом, содержащим связующее без упомянутых волокон. Одновременно такой наполнитель позволяет сохранить эластичность ремонтного рукава за счет упомянутых выше тиксотропных свойств связующего с наполнителем, в том числе обеспечивают наиболее полную пропитку оболочек рукава смолой при его изготовлении.

Указанные в формуле полезной модели диапазоны толщин оболочек ремонтного рукава наиболее оптимальны для получения приведенного технического результата.

При изготовлении многослойного рукава в соответствии с предлагаемой полезной моделью рубленное волокно вводили в исходную смолу перед началом работ по пропитке рукава в стационарных условиях. Затем производили перемешивание смолы с наполнителем для обеспечения равномерного распределения наполнителя в объеме смолы, при этом смешивание гомогенизированной композиции с отвердителем осуществляли непосредственно перед пропиткой.

Слои подготовленного рукава предварительно соединяли в продольном направлении: защитную оболочку клеевым швом, а остальные - оверлочными швами. Пропитку осуществляли традиционным способом: методом окунания рукава в подготовленную смесь или введением смеси внутрь подготовленного сшитого рукава и пропусканием через вальцы на пропиточном столе. Затем производили окончательную формовку пропитанного рукава и подготовку его к транспортировке к месту монтажа.

Использование предлагаемой полезной модели для ремонта трубопровода осуществляется на месте монтажа путем протягивания многослойного рукава с его выворачиванием или путем введения ремонтного рукава внутрь трубы сразу в положении ремонтируемого трубопровода и накачивания рукава.

После введения рукава внутрь санируемого участка исходной трубы и распирания избыточным давлением жидкости или газа (воздуха) до непосредственного контакта со стенками труб санируемого участка по всему периметру, внутри рукава увеличивается температура носителя (пара, горячей воды) до установленного уровня, и ускоряется процесс полимеризации. После полной полимеризации смолы получаем готовый санированный предложенным рукавом участок трубопровода.

Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлен рукав для ремонта трубопровода, установленный в трубе.

1 - стенка санируемой трубы

2 - оболочка из нетканого материала (синтетический войлок)

3 - оболочка из армирующей ткани (полотно)

4 - защитная оболочка (герметизирующий слой) из пленки из термопласта - ПЭ, ПП, ПВХ и т.д.

5 - ось трубы

6 - оболочки, пропитанные смолой с наполнителем из рубленных волокон.

В табл. 1 представлены характеристики исходных материалов оболочек рукава для ремонта трубопровода и их функциональное назначение.

За счет выполнения отверждаемого полимерного связующего с наполнителем из рубленных армирующих волокон указанной длины, предлагаемый многослойный рукав для ремонта трубопровода обладает необходимой прочностью для его эксплуатации при высоких рабочих давлениях прокачиваемой среды и внешних нагрузках, а также достаточной эластичностью (гибкостью), что облегчает его использование при санации длинных (более 100 м) участков трубопроводов диаметром от 100 до 800 мм, имеющих разную конфигурацию, в том числе повороты, уклоны, отводы, дефекты поверхности.

Claims

1. Многослойный рукав для ремонта трубопровода, содержащий размещенные последовательно оболочку из нетканого материала на основе синтетических волокон, армирующую оболочку в виде ткани из армирующего волокна и защитную оболочку, выполненную из термопластичного пленочного материала, при этом все оболочки соединены швами, расположенным в продольном направлении рукава, а оболочка из нетканого материала и армирующая оболочка пропитаны термореактивным отверждаемым полимерным связующим, отличающийся тем, что термореактивное полимерное связующее содержит наполнитель из рубленных армирующих волокон, длина которых составляет 0,5-2,0 мм, при этом армирующие волокна равномерно распределены в материале пропитанных связующим оболочек.

2. Многослойный рукав по п. 1, отличающийся тем, что толщина оболочки из нетканого материала составляет 4-12 мм.

3. Многослойный рукав по п. 1, отличающийся тем, что толщина защитной оболочки составляет 1-5 мм.

4. Многослойный рукав по п. 1, отличающийся тем, что толщина армирующей оболочки составляет 2-4 мм.

5. Многослойный рукав по п. 1, отличающийся тем, что защитная оболочка соединена клеевым швом, укрытым защитной лентой, а остальные слои - оверлочными швами.

6. Многослойный рукав по п. 1, отличающийся тем, что армирующая оболочка выполнена из арамидного, или углеродного, или базальтового, или стеклянного волокна.

7. Многослойный рукав по п. 1, отличающийся тем, что рубленные армирующие волокна наполнителя выполнены в виде углеродных, или арамидных, или стеклянных, или базальтовых волокон.