облицовочный рукав для внутренней поверхности трубопровода

Формула изобретения

1. Облицовочный рукав для внутренней поверхности трубопровода, содержащий внешнюю рукавную пленочную оболочку из термопластичного полимерного материала, армирующую оболочку, прилегающую своей внешней поверхностью к внутренней поверхности внешней пленочной оболочки и пропитанную отверждающимся связующим, и внутреннюю рукавную трехслойную из термопластичного полимерного материала пленочную оболочку, расположенную со стороны внутренней поверхности армирующей оболочки и способную отделяться от внутренней поверхности этой оболочки, отличающийся тем, что армирующая оболочка имеет со стороны внутренней рукавной трехслойной пленочной оболочки термопластичный слой, жестко соединенный с армирующей оболочкой и служащий внутренней поверхностью той оболочки, и боковые края оболочки совместно с боковыми краями термопластичного слоя соединены между собой, а внутренняя рукавная трехслойная пленочная оболочка имеет соединенные между собой первый - внешний слой, содержащий в качестве термопластичного полимерного материала полиамид, прилегающий к внутренней поверхности армирующей оболочки и способный отделяться от этой оболочки, второй - промежуточный слой, контактирующий с внешним слоем и содержащий в качестве термопластичного полимерного материала полиамид или полимерный клей на основе полиамида, и третий - внутренний слой, контактирующий с промежуточным слоем и содержащий в качестве термопластичного полимерного материала смесь полиэтилена с полипропиленом, один из которых - полиэтилен - при термообработке плавится, а другой - полипропилен - не плавится и не разрушается, что способствует образованию расплавленной фазы плавкого полимера - полиэтилена, которая распределяется между дефектами промежуточного слоя, при этом внешняя оболочка, армирующая оболочка и внутренняя оболочка концентрично расположены между собой.

2. Облицовочный рукав по п. 1, отличающийся тем, что термопластичный слой содержит полиуретан в количестве 100 мас. %, или смесь полиуретана в количестве 70-95 мас. % с полиолефином в количестве 30-5 мас. % или со смесью полиолефинов в количестве 30-5 мас. %, или смесь полиуретана в количестве 70-95 мас. % с полиэфиром в количестве 30-5 мас. % или со смесью полиэфиров в количестве 30-5 мас. %, или полиолефин в количестве 100 мас. % или смесь двух полиолефинов в количестве 70-95 мас. % и 30-5 мас. % соответственно, или полиэфир в количестве 100 мас. % или смесь двух полиэфиров в количестве 70-95 мас. % и 30-5 мас. % соответственно.

3. Облицовочный рукав по п. 1 или 2, отличающийся тем, что внутренний слой внутренней оболочки содержит смесь полиэтилена с полипропиленом в количестве 20-40 мас. % и 80-60 мас. % соответственно.

4. Облицовочный рукав по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что все слои внутренней оболочки соединены между собой по всей поверхности слоев путем их расплава.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к области строительства, а более точно касается облицовочного рукава для внутренней поверхности трубопровода и может быть использовано для защиты внутренней поверхности трубопровода от механических повреждений, коррозии или от образования нежелательных отложений.

Известны различные облицовочные рукава для ремонта и усиления трубопроводов.

В частности, известен облицовочный рукав из патента РФ 2000513, F 16 L 58/02, 07 февраля 1993. Указанный облицовочный рукав содержит армирующий пропитанный связующим материал, заключенный между внутренним и наружным герметичными рукавами из синтетического пленочного материала. Внутренний и наружный герметичные рукава выполнены из материалов, имеющих соотношение их пластических деформаций (1,5-3,5):1 при температуре теплоносителя 60-80^oС и (1,5-5,0):1 при температуре теплоносителя 80-100^oС.

Указанному облицовочному рукаву присущи следующие недостатки. Внутренний рукав в результате термообработки за счет подплавления должен быть прикреплен к внутренней поверхности трубопровода, так что высока вероятность его отслоения, что может привести при эксплуатации трубопровода к его закупорке, фильтрации и инфильтрации через рукав, и ввиду незащищенности рукава изнутри может быть повышенный абразивный износ.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является облицовочный рукав для внутренней поверхности трубопровода, содержащий внешнюю рукавную пленочную оболочку из термопластичного полимерного материала, армирующую оболочку, прилегающую своей внешней поверхностью к внутренней поверхности внешней пленочной оболочки и пропитанную отверждающимся связующим, и внутреннюю рукавную трехслойную из термопластичного полимерного материала пленочную оболочку, расположенную со стороны внутренней поверхности армирующей оболочки (патент США 5186987, F 16 L 55/162, 16 февраля 1993).

В указанном облицовочном рукаве армирующая оболочка состоит из ткани и мата волокон высокой прочности, пропитанных загущенной жидкой термоотверждающей смолой для образования тканево-волоконно-усиленного составного облицовочного рукава, имеющего достаточную длину и ширину, превышающую длину внутренней окружности обрабатываемого трубопровода. Боковые края оболочки слегка перехлестывают друг друга для образования трубы вокруг внутренней рукавной пленки. Внутренняя рукавная пленка имеет: а) внешний слой, способный легко отделяться от армирующей оболочки и состоящий из пленки двухосно ориентированного пластика, б) промежуточный слой, состоящий из пленки двухосно ориентированного пластика и обладающий гибкостью, прочностью и высоким сопротивлением растяжению при незначительной степени удлинения, и в) внутренний слой, обладающий незначительной паропроницаемостью и сопротивлением нагреванию в такой степени, что пластик не плавится и не разрушается паром.

Этому изобретению присущи следующие недостатки.

Внутренний слой - неплавкой пленки, в частности полипропилен, имеет низкую пластичность под действием температуры водяного пара. В результате внутреннего тепла саморазогрева реакции полипропилен размягчается, т.к. температура высокопластичной деформации полипропилена 130^oС, что гораздо ниже температуры саморазогрева реакции (выше 200^oС). Ввиду низкой эластичности внутренний слой не растягивается, возникают дефекты, следовательно, наблюдается негерметичность облицовочного рукава.

Внутренняя рукавная оболочка производится соединением в единое целое с помощью послойного склеивания и последующим термозапаиванием концов. Этот процесс нестабилен, т. к. по месту склейки и сварки возникают дефекты, что резко снижает надежность рукава в целом.

Получение термопластичного внутреннего слоя на армирующей оболочке путем растворения пластика в процессе получения покрытия является нестабильным процессом, в результате которого велика вероятность неполного растворения пластика и, следовательно, получения неоднородного покрытия.

Наличие на внешней поверхности ткани армирующей оболочки водоотталкивающей отделки препятствует удалению в процессе отверждения из облицовочного рукава летучих продуктов реакции, что приводит к повышению пористости получаемого покрытия.

Перехлест краев армирующей оболочки может обусловить их смещение при транспортировке в трубопровод и, следовательно, потерю рукавной формы, т.к. реально существующие трубопроводы, особенно самотечные, имеют расстыковки, сколы, просадку, так что при транспортировке армирующая оболочка на этих дефектах встречает сопротивление, что приводит к снижению качества получаемого покрытия.

Как видно из вышеизложенного, все эти недостатки в целом приводят к ухудшению качества получаемого покрытия.

В основу настоящего изобретения была положена задача создания такого облицовочного рукава для внутренней поверхности трубопровода, который был бы выполнен так, что позволило бы снизить пористость получаемого покрытия и повысить его однородность, герметичность и надежность, что позволило бы значительно повысить качество получаемого покрытия, что привело бы, в свою очередь, к значительному снижению абразивного износа трубопровода и повысило бы его пропускную способность.

Это достигается тем, что в облицовочном рукаве для внутренней поверхности трубопровода, содержащем внешнюю рукавную пленочную оболочку из термопластичного полимерного материала, армирующую оболочку, прилегающую своей внешней поверхностью к внутренней поверхности внешней пленочной оболочки и пропитанную отверждающимся связующим, и внутреннюю рукавную трехслойную из термопластичного полимерного материала пленочную оболочку, расположенную со стороны внутренней поверхности армирующей оболочки и способную отделяться от внутренней поверхности этой оболочки, согласно изобретению армирующая оболочка имеет со стороны внутренней рукавной трехслойной пленочной оболочки термопластичный слой, жестко соединенный с армирующей оболочкой и служащий внутренней поверхностью этой оболочки, и боковые края оболочки совместно с боковыми краями термопластичного слоя соединены между собой, а внутренняя рукавная трехслойная пленочная оболочка имеет соединенные между собой первый - внешний слой, содержащий в качестве термопластичного полимерного материала полиамид 6, прилегающий к внутренней поверхности армирующей оболочки и способный отделяться от этой оболочки, второй - промежуточный слой, контактирующий с внешним слоем и содержащий в качестве термопластичного полимерного материала полиамид 12 или полимерный клей на основе полиамида, и третий - внутренний слой, контактирующий с промежуточным слоем и содержащий в качестве термопластичного полимерного материала смесь полиэтилена с полипропиленом, один из которых - полиэтилен при термообработке плавится, а другой - полипропилен не плавится и не разрушается, что способствует образованию расплавленной фазы плавкого полимера - полиэтилена, которая распределяется между дефектами промежуточного слоя, при этом внешняя оболочка, армирующая оболочка и внутренняя оболочка концентрично расположены между собой.

Термопластичный слой может содержать полиуретан в количестве 100 мас.%, или смесь полиуретана в количестве 70-95 мас.% с полиолефином в количестве 30-5 мас.% или со смесью полиолефинов в количестве 30-5 мас.%, или смесь полиуретана в количестве 70-95 мас.% с полиэфиром в количестве 30-5 мас.% или со смесью полиэфиров в количестве 30-5 мас.%, или полиолефин в количестве 100 мас.% или смесь двух полиолефинов в количестве 70-95 мас.% и 30-5 мас.% соответственно, или полиэфир в количестве 100 мас.% или смесь двух полиэфиров в количестве 70-95 мас.% и 30-5 мас.% соответственно.

При содержании полиуретана ниже 70 мас.% теряется теплостойкость рукава, следовательно, снижается вероятность получения качественного покрытия, а выше 95 мас.% снижается однородность и равномерность нанесения полиуретана, т. к. его смесь с полиолефином или со смесью полиолефинов (полиолефин является структурным пластификатором) способствует процессу нанесения полиуретана в виде непрерывного полотна.

Что касается смеси полиуретана с полиэфирами, то при содержании полиуретана ниже 70 мас.% сложно получить гомогенную смесь материалов, а при содержании полиуретана выше 95 мас.% снижается эластичность рукава, а следовательно, и получаемого покрытия.

Вполне возможно, чтобы внутренний слой внутренней оболочки содержал смесь полиэтилена в количестве 20-40 мас.% с полипропиленом в количестве 80-60 мас.%.

Содержание полиэтилена больше 40 мас.% снижает теплостойкость внутреннего слоя, меньше 20 мас.% повышает жесткость слоя.

Все слои внутренней оболочки могут быть соединены между собой по всей поверхности слоев путем их расплава.

Преимущества предлагаемого изобретения заключаются в следующем. Наличие внешней оболочки, контактирующей с дефектным трубопроводом, предотвращает проникновение внутрь неотвержденного облицовочного рукава грунтовых вод и тем самым защищает его от вымывания неотвержденного связующего, наличие воды препятствует процессу отверждения связующего (вода является ингибитором процесса отверждения). Наличие получаемого термопластичного покрытия, контактирующего с транспортируемой жидкостью, повышает герметичность трубопровода, улучшает его пропускную способность, предотвращает от абразивного износа.

Далее изобретение поясняется описанием конкретных примеров его выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых:

фиг.1 изображает предлагаемый облицовочный рукав (поперечный разрез);

фиг.2 - то же, что на фиг.1, но облицовочный рукав нанесен на внутреннюю поверхность трубопровода (аксонометрия);

фиг.3 - то же, что на фиг.1, в увеличенном масштабе.

Предлагаемый облицовочный рукав 1 (фиг.1 и 2) для внутренней поверхности трубопровода 2 содержит внешнюю рукавную пленочную оболочку 3 из термопластичного полимерного материала, армирующую оболочку 4 из синтетического войлока на основе полиэфирных волокон, прилегающую своей внешней поверхностью к внутренней поверхности внешней пленочной оболочки 3 и пропитанную отверждающимся связующим на основе ненасыщенной полиэфирной смолы или эпоксидной смолы, и внутреннюю рукавную трехслойную из термопластичного полимерного материала пленочную оболочку 5, расположенную со стороны внутренней поверхности армирующей оболочки 4 и способную отделяться от внутренней поверхности этой оболочки 5. Армирующая оболочка 4 (фиг.3) имеет со стороны внутренней рукавной трехслойной пленочной оболочки 5 термопластичный слой 6, жестко соединенный с армирующей оболочкой 4 и служащий внутренней поверхностью этой оболочки 4. Боковые края оболочки 4 совместно с боковыми краями термопластичного слоя 6 соединены между собой. Внутренняя рукавная трехслойная пленочная оболочка 5 имеет соединенные между собой первый - внешний слой 7, содержащий в качестве термопластичного полимерного материала полиамид 6, прилегающий к внутренней поверхности армирующей оболочки 4 и способный отделяться от этой оболочки 4, второй - промежуточный слой 8, контактирующий с внешним слоем 7 и содержащий в качестве термопластичного полимерного материала полиамид 12 или полимерный клей на основе полиамида, и третий - внутренний слой 9, контактирующий с промежуточным слоем 8 и содержащий в качестве термопластичного полимерного материала смесь полиэтилена с полипропиленом, один из которых - полиэтилен при термообработке плавится, а другой - полипропилен не плавится и не разрушается, что способствует образованию расплавленной фазы плавкого полимера - полиэтилена, которая распределяется между дефектами промежуточного слоя 8. Внешняя оболочка 3, армирующая оболочка 4 и внутренняя оболочка 5 концентрично расположены между собой.

В качестве термопластичного полимерного материала оболочка 3 содержит полиэтилен в количестве 100 мас.% или смесь полиэтилена с полипропиленом в количестве 20-40 мас.% и 80-60 мас.% соответственно.

Термопластичный слой 6 содержит полиуретан в количестве 100 мас.%, или смесь полиуретана в количестве 70-95 мас.% с полиолефином в количестве 30-5 мас. % или со смесью полиолефинов в количестве 30-5 мас.%, или смесь полиуретана в количестве 70-95 мас.% с полиэфиром в количестве 30-5 мас.% или со смесью полиэфиров в количестве 30-5 мас.%, или полиолефин в количестве 100 мас.%, или смесь двух полиолефинов в количестве 70-95 мас.% и 30-5 мас.% соответственно, или полиэфир в количестве 100 мас.%, или смесь двух полиэфиров в количестве 70-95 мас.% и 30-5 мас.% соответственно.

Внутренний слой 9 внутренней оболочки 5 содержит смесь полиэтилена в количестве 20-40 мас.% с полипропиленом в количестве 80-60 мас.%.

В качестве полиолефинов в смеси с полиуретаном можно использовать полиэтилен, сэвилен, а в качестве полиолефинов отдельно - полиэтилен, сэвилен и в смеси с добавками полипропилена, поливинилхлорида.

Если предел полиолефина больше 70 мас.%, то мы имеем сложность получения однородного распределения, если больше 95 мас.%, то для полипропилена повышается жесткость, для сэвилена, полиэтилена и поливинилхлорида снижается теплостойкость.

В качестве полиэфиров можно использовать термоэластопласты - дивинилстирольный, бутадиенстирольный или полибутилентерефталат.

Все слои 7, 8, 9 внутренней оболочки 5 соединены между собой по всей поверхности слоев путем их расплава.

Способ нанесения предлагаемого облицовочного рукава на внутреннюю поверхность трубопровода заключается в следующем.

Облицовочный рукав 1 (фиг.3), содержащий рукавные внешнюю 3 и внутреннюю 5 трехслойную оболочки на основе термопластичных материалов, между которыми концентрично размещена армирующая оболочка 4, пропитанная отверждающимся связующим, вводят внутрь трубопровода 2, затем производят подачу внутрь облицовочного рукава 1 под давлением 0,1-0,3 атм сжатого воздуха или воды до облегания (далее давление облегания) рукавом 1 внутренней поверхности трубопровода 2, производят подачу под давлением теплоносителя и проводят термообработку до отверждения связующего при следующем режиме:

- теплоноситель - насыщенный водяной пар или горячая вода;

- температура теплоносителя - 80-100^oС;

- давление - 0,1-0,6 атм;

- время термообработки - 2-15 час.

Затем после термообработки производят охлаждение рукава со скоростью охлаждения 10-20^oС/час.

После чего удаляют внутреннюю оболочку 5 и получают покрытие внутренней поверхности трубопровода 2.

Ниже будут подробно описаны конкретные примеры выполнения предлагаемого облицовочного рукава.

Пример 1.

Облицовочный рукав 1 (фиг.1 и 2) для внутренней поверхности трубопровода 2 содержит внешнюю рукавную пленочную оболочку 3 из полиэтилена в количестве 100 мас. %, армирующую оболочку 4 из синтетического войлока на основе полиэфирных волокон, прилегающую своей внешней поверхностью к внутренней поверхности внешней пленочной оболочки 3 и пропитанную отверждающимся связующим на основе ненасыщенной полиэфирной смолы, и внутреннюю рукавную трехслойную пленочную оболочку 5, расположенную со стороны внутренней поверхности армирующей оболочки 4 и способную отделяться от внутренней поверхности этой оболочки 5. Армирующая оболочка 4 (фиг.3) имеет со стороны внутренней рукавной трехслойной пленочной оболочки 5 термопластичный слой 6, содержащий полиуретан в количестве 100 мас.%, жестко соединенный с армирующей оболочкой 4 и служащий внутренней поверхностью этой оболочки 4. Боковые края оболочки 4 совместно с боковыми краями термопластичного слоя 6 соединены между собой. Внутренняя рукавная трехслойная пленочная оболочка 5 имеет соединенные между собой первый - внешний слой 7, содержащий полиамид 6 в количестве 100 мас.%, прилегающий к внутренней поверхности армирующей оболочки 4 и способный отделяться от этой оболочки 4, второй - промежуточный слой 8, контактирующий с внешним слоем 7 и содержащий полиамид 12 в количестве 100 мас. %, и третий - внутренний слой 9, контактирующий с промежуточным слоем 8 и содержащий смесь полиэтилена с полипропиленом в количестве 20 мас. % и 80 мас.% соответственно, один из которых - полиэтилен при термообработке плавится, а другой - полипропилен не плавится и не разрушается, что способствует образованию расплавленной фазы плавкого полимера - полиэтилена, которая распределяется между дефектами промежуточного слоя 8. Внешняя оболочка 3, армирующая оболочка 4 и внутренняя оболочка 5 концентрично расположены между собой. Все слои 7, 8, 9 соединены между собой по всей поверхности путем их расплава.

Способ нанесения заключается в том, что облицовочный рукав 1 (фиг.3), содержащий внешнюю 3 и внутреннюю 5 трехслойную оболочки, между которыми размещена армирующая оболочка 4, пропитанная отверждающимся связующим на основе ненасыщенной полиэфирной смолы, вводят внутрь трубопровода 2, затем производят подачу внутрь облицовочного рукава 1 под давлением облегания 0,3 атм сжатого воздуха до облегания рукавом 1 внутренней поверхности трубопровода 2, производят подачу под давлением теплоносителя и проводят термообработку до отверждения связующего при следующем режиме:

- теплоноситель - насыщенный водяной пар;

- температура теплоносителя - 100^oС;

- давление - 0,6 атм;

- время термообработки - 15 час.

Затем производят охлаждение рукава со скоростью охлаждения 20^oС/час.

После чего удаляют внутреннюю оболочку 5 и получают покрытие.

В результате внутри трубопровода 2 образуется отвержденная пластиковая оболочка, содержащая внутренний герметичный термопластичный слой, в результате чего получают покрытия высокого качества.

Все нижеописанные конкретные примеры выполнения предлагаемого облицовочного рукава выполнены аналогично рукаву по примеру 1. Отличие будет заключаться только в материалах и их количествах оболочки 3, термопластичного слоя 6, промежуточного 8 и внутреннего 9 слоев оболочки 5, видах теплоносителя, режимах отверждения и охлаждения, что сведено в нижеприводимой таблице. Результаты получены те же, что в примере 1.

Таким образом, предлагаемый облицовочный рукав обеспечивает получение покрытия высокого качества, т.к. внутренняя поверхность покрытия имеет надежный термопластичный слой, что снижает абразивный износ, повышает пропускную способность трубопровода.