SU1716963A3

SU1716963A3 - Способ непрерывного изготовлени армированной полимерной трубы и устройство дл его осуществлени

Info

Publication number: SU1716963A3
Application number: SU904891267A
Authority: SU
Inventors: Леонид Львович Стриковский; Елена Леонидовна Стриковская
Original assignee: Л.Л. Стриковский и Е.Л. Стриковска
Priority date: 1990-10-23
Filing date: 1990-10-23
Publication date: 1992-02-28

Abstract

Использование: изготовление армированных труб с повышенной долговременной прочностью, в том числе дл работы в агрессивных средах под высоким давлением . Сущность изобретени : способ состоит в подаче в кольцевую формующую полость расплава полимера и армирующего каркаса . При этом полимер на каркас подают изнутри . Угол подачи полимера выбран в пределах 90 - 150&deg; к направлению перемещени каркаса. Устройство содержит головку с центральным подвод щим каналом дл расплава. Формующа кольцева полость образована дорном и гильзой и сообщена с экструзионным каналом. Выходной участок экструзионного канала выполнен с телесным углом в пределах 60-180&deg;, обращенным вершиной к выходу из формующей полости. 2 с.п.ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относитс к технологии и оборудованию непрерывного изготовлени методом экструзионного формовани армированных полимерных труб, используемых преимущественно в агрессивных средах под высоким давлением, в частности, дл обсадки скважин при добыче полезных ископаемых методом выщелачивани , в химическом производстве и т.п., а также в нормальных услови х эксплуатации

Известен способ непрерывного изго товлени армированной полимерной трубы методом экструзионного формовани /состо щий в том, что расплавленный полимер из центрального подвод щего канала от экструдера ввод т под углом к осевому направлению в цилиндрическую формующую полость между охлаждаемыми дорном и наружной гильзой и одновременно подают в эту полость армирующий каркас, угол ввода расплавленного полимера в формующую

полость состал ет около 45-75° к направлению перемещени экструдата в формующей полости.

Ближайшим по технической сущности к предлагаемому вл етс способ непрерывного изготовлени армированной полимерной трубы методом экструзионного формовани , состо щий в том, что в цилиндрическую формующую полость, образованную дорном и охлаждаемой наружной гильзой, нагнетают, расплавленный полимер , поток которого ввод т изнутри и направл ют под углом к осевому направению, и одновременно подают в формующую полость армирующий каркас; полимер направл ют в формующую полость под углом около 30-60° к направлению перемещени экструдата в формующей полости.

Известно устройство дл непрерывного изготовлени армированной полимерной трубы методом экструзионного формоваО

ю о

W

ни , содержащее смонтированные на основании экструзионную головку с центральным подвод щим каналом, неподвижные дорн и охлаждаемую наружную гильзу, образующие цилиндрическую формующую по- лость, сообщенную с центральным подвод щим каналом посредством экстру- зионного канала с направл ющим выход- ным участком, и механизм подачи армирующего каркаса, причем направл ющий выходной участок экструзионного канала выполнен с телесным углом 60- 120°, обращенным вершиной в сторону, противоположную выходу из формующей полости.

Недостаток известного способа и устройства дл его осуществлени состоит в том, что изготовленна таким образом армированна полимерна труба содержит относительно высокий уровень остаточных внутренних продольных напр жений раст жени с максимумом на внутренней поверхности. В результате,снижаетс долговременна прочность трубы, особенно в низкотемпературных услови х эксплуатации , при термоциклическом нагружении и знакопеременных нагрузках. Причиной возникновени остаточных внутренних напр жений вл ютс , в частности, силы трени экструдата о стенки экструзионного канала и затем формующей полости и фиксаци возникшего напр женного состо ни полимера при его отверждении в результате охлаждени . В макроструктурном отношении это напр женное состо ние характеризуетс продольной ориентацией макромолекул полимеоа, наиболее выраженной в пристенных зонах, особенно в зоне прилегани к дорну.

Цель изобретени - повышение долговременной прочности армированной полимерной трубы за счет снижени уровн остаточных внутренних напр жений в ее стенке.

Поставленна цель достигаетс тем, что в способе непрерывного изготовлени армированной полимерной трубы, состо щем в том, что в цилиндрическую формующую полость нагнетают расплавленный полимер , поток которого ввод т изнутри и направл ют под углом к осевому направлению, и одновременно подают в формующую полость армирующий каркас, полимер направл ют в формующую полость под углом в пределах 90-150° к направлению перемещени экструдата в формующей полости .

В устройстве дл непрерывного изготовлени армированной полимерной трубы,

содержащем смонтированные на основании экструзионную головку с центральным подвод щим каналом, неподвижные дорн и охлаждаемую наружную гильзу, образующие цилиндрическую формующую полость, сообщенную с центральным подвод щим каналом посредством экструзионного канала с направл ющим выходным участком, и механизм подачи армирующего каркаса,

направл ющий выходной участок экструзионного канала выполнен с телесным углом в пределах 60-180°, обращенным вершиной в сторону выхода из формующей полости .

На фиг. 1 изображено устройство дл непрерывного изготовлени армированной полимерной трубы, продольный разрез; на фиг.2 - узел I на фиг.1 в увеличенном масштабе; на фиг.З - производственна

установка дл реализации изобретени , общий вид.

Способ непрерывного изготовлени армированной полимерной трубы 1 методом экструзионного формовани (фиг.1 и 2)

состоит в том, что в цилиндрическую формующую полость 2, образованную охлаждаемым дорном 3 и наружной гильзой 4, нагнетают расплавленный полимер, поток : которого ввод т изнутри и направл ют под

углом а к осевому направлению, и одновременно подают в формующую полость 2 в направлении по стрелке А армирующий каркас 5.-, Согласно изобретению расплавленный

полимер направл ют в формующую полость 2 под углом а,выбранным в пределах 90-150° к направлению перемещени экструдата в формующей полости 2, показанному стрелкой А (фиг.2). При величине угла

а 90°, как установлено экспериментально , уже достигаетс эффект повышени долговременной прочности готовой трубы по сравнению с традиционным углом а 90°. Величина угла а 150° практически недостижима ввиду сильного относительного сужени экструзионного канала и потери из-за этого возможности вли ть на направление потока полимера.

Способ реализуетс устройством дл непрерывного изготовлени армированной полимерной трубы (фиг.1). Оно содержит смонтированные на основании 6 экструзионную головку 7 с центральным

подвод щим каналом 8, неподвижные охлаждаемые дорн 3 и наружную гильзу 4, которые образуют цилиндрическую формующую полость 2, сообщенную с подвод щим каналом 8 посредством экструзионного канала 9 с направл ющим выходным участком 10, и механизм 11 подачи каркаса 5.

Направл ющий выходной участок 10 экструзионного канала 9 выполнен с телесным углом Д выбранным в пределах 60- 180° обращенным вершиной в сторону выхода из формующей полости 2, т.е. в сто рону по стрелке А. Телесный угол /J соответствует плоскому углу Д под которым полимер выходит, в формующую полость 2, следовательно, способ может быть реализован только предлагаемым устройством с указанным телесным углом Д

Армирующий каркас 5 полимерной трубы 1 может быть любого известного вида, из любого известног9 материала, поскольку это не вли ет на сущность изобретени . На представленных примерах показан, в частности , жесткий проволочный решетчатый каркас 5, состо щий из продольных элем-ен тов 12 с навитой и сваренной с ними спиралью 13.

Установка дл реализации изобретени (фиг.З), включающа устройство согласно фиг.1, содержит смонтированные на основании 6 экструдер 14 с экструзионной головкой 7, приводную плйншайбу 15 с отклон ющим роликом 16 дл навивки спирали 13, роликовым сварочным электродом 17 и токосъемным устройством 18, свободно вращающуюс бобину 19 с проволокой дл спирали 13, бобины 20 дл проволоки продольных элементов 12, проход щих по на- .правл ющим пазам (не показаны) оправки 21, расположенной на экструзионной головке 7, механизм 11 подачи дл нат жени каркаса 5 вместе с принимаемой готовой трубой 1.

Установка работает следующим образом .

Расплавленный полимер подаетс экс- трудером 14 в центральный подвод щий канал 8 экструзионной головки 7 и через экструзионный канал 9 с направл ющим выходным участком 10 поступает в цилиндрическую формующую полость 2, образе ванную охлаждаемыми дорном 3 и наружной гильзой 4, под углом а 90-150° к направлению перемещени экструдата в этой полости, показанному стрелкой А. Одновременно в формующую полость 2 подаетс армирующий каркас 5, перемег щаемый в направлении по стрелке А вместе с готовой трубой 1 с помощью механизма 11 подачи.

После отверждени полимера из формующей полости 2 выходит армированна каркасом 5 полимерна труба 1. Каркас 5 изготавливаетс известным образом непос

рёдственно в процессе непрерывного изготовлени армированной им полимерной трубы 1. Дл этого на продольные элементы 12 на оправке 21 с помощью отклон ю- щего ролика 16, вращающегос вместе с планшайбой 15, навивают спираль 13 из проволоки, сматываемой с бобины 19. Непосредственно после навивки спираль 13 приваривают к последовательно пересекае0 мым продольным элементам 12 с помощью роликового сварочного электрода 17, также вращающегос вместе с планшайбой 15. Вращение последней осуществл етс от внешнего привода (не показан).

5 Осева составл юща единичного вектора поступлени экструдата в формующую полость 2 противоположна направлению экструдата в формующей полости 2 или в г ределе этот вектор нормален к этому на0 правлению (в противоложность прототипу,

где осева проекци вектора совпадает с

этим направлением). В результате этого

поток расплавленного полимера претер . певает крутой поворот при выходе из экс5 трузионного канала 9 в формующую полость 2. При этом уже сформировавша с в экструзионном канале 9 макрострук- турна ориентаци полимера нарушаетс , и последующа ориентаци в формующей

0 полости 2 начинаетс с дезориентированного состо ни полимера. Поскольку дальнейший процесс макроструктурной ориентации полимера требует конечного времени, соизмеримого с временем его

5 прохождени через формующую полость 2, эта ориентаци и соответствующие внутренние напр жени к моменту отверждени развиваютс в относительно меньшей степени. Это обеспечивает снижение

0 уровн остаточных внутренних напр жений в экструдированной трубе и соответствующее повышение ее долговременной прочности.

Пример 1. В соответствии с изобре5 тением изготовлена полимерна труба 132 х 12 мм из полиэтилена высокой плотности низкого давлени (литена), армированна сварным каркасом из низкоуглеродистой стальной проволоки 0 3 мм с

0 чейкой примерно 10x10 мм. Температура расплава полимера на входе в формующую полость составл ет 170-175°, температура начала отверждени полимера около 130°С. Угол ввода полимера в формующую

ц полость сс 135°.

Длительна прочность трубы оцениваетс ускоренным методом термоцикличе- ского нагружени образцов длиной 300 мм с циклом: выдержка при -40°С в течение 3 ч, затем при +80°С в течение 3 ч. Количество

циклов до начала разрушени - образовани отчетливо видимых усталостных трещин на внутренней поверхности образцов - составл ет в среднем дл нескольких образцов 245 циклов. Дл сравнени : тот же показатель дл той же трубы, но изготовленной согласно прототипу при всех прочих равных услови х, составл ет около 100 циклов .

Пример 2. Услови согласно примеру 1, но угол а 90°. Количество циклов до начала разрушени 165 против 100 дл трубы по технологии прототипа.

Пример 3. Услови согласно примеру 1, но труба 0 89 х 10,5 мм, каркас из проволоки 0Г2,5 мм, полиэтилен марки ПЭ 273 - 79, угол 120°. Количество циклов до начала разрушени 130 против 95 дл трубы по технологии прототипа.

Пример 4. Услови согласно примеру 3, но угол а 150°. Количество циклов до начала разрушени 155 против 95 дл трубы по технологии прототипа.

Изобретение обеспечивает изготовление качественных армированных труб и дополнительную прибыль от повышени срока их службы.

Claims

Формула изобретени 1. Способ непрерывного изготовлени армированной полимерной трубы методом экструзионного формовани , состо щий в том, что в цилиндрическую формующую полость нагнетают расплавленный полимер,

поток которого ввод т изнутри и направл ют под углом к осевому направлению, и одновременно подают в формующую полость армирующий каркас, отличающийс

тем, что, с целью повышени долговременной прочности армированной полимерной трубы за счет снижени уровн остаточных внутренних напр жений в ее стенке, полимер направл ют в формующую полость

под углом в пределах 90-150° к направлению перемещени экструдата в формующей полости.
2. Устройство дл непрерывного изготовлени армированной полимерной трубы

методом экструзионного формовани , содержащее смонтированные на основании экструзионную головку с центральным подвод щим каналом, неподвижные дорн и охлаждаемую наружную гильзу, смонтированные с образованием цилиндрической формующей полости, сообщенной с центральным подвод щим каналом посредством экструзионного канала с направл ющим выходным участком, и механизм

подачи армирующего каркаса, отличающеес тем, что, с целью повышени долговременной прочности армированной полимерной трубы за счет снижени уровн остаточных внутренних напр жений в ее

стенке, направл ющий выходной участок экструзионного канала выполнен с телес- ным углом в пределах 60-180°, обращенным вершиной в сторону выхода из формующей полости.

te/

/z /5

/(9 9 4

Фиг.З