RU2083905C1 - Fibrous composite material pipe with metal end branch pipes, method of manufacture and device for realization of this method - Google Patents
Fibrous composite material pipe with metal end branch pipes, method of manufacture and device for realization of this method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2083905C1 RU2083905C1 SU5059540A RU2083905C1 RU 2083905 C1 RU2083905 C1 RU 2083905C1 SU 5059540 A SU5059540 A SU 5059540A RU 2083905 C1 RU2083905 C1 RU 2083905C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- thread
- pipes
- composite material
- branch pipes
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L23/00—Flanged joints
- F16L23/02—Flanged joints the flanges being connected by members tensioned axially
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в конструкции судовых, магистральных нефтяных и газовых трубопроводов; мачтах-антеннах, опорах и стойках, консольно прикрепленных к основанию, высоковольтных выключателях и т.п. The invention relates to mechanical engineering and can be used in the construction of ship, trunk oil and gas pipelines; mast antennas, supports and racks, console mounted to the base, high-voltage switches, etc.
Особую ценность она может представлять при изготовлении труб, испытывающих, в основном, осевые растягивающие нагрузки, например в трубном ставе для добычи железо-марганцевых конкреций и системах направленного бурения нефтяных и газовых скважин. Для большинства из перечисленных изделий по условиям эксплуатации, связанным с необходимостью частого соединения и разъединения таких труб, включения в трубопроводы различных фитингов и насосных агрегатов, наиболее предпочтительным является присоединение труб друг к другу с помощью металлических патрубков, прочно соединенных с трубой из волокнистого композиционного материала (ПКМ). It can be of particular value in the manufacture of pipes experiencing mainly axial tensile loads, for example, in a pipe stand for the extraction of iron-manganese nodules and directional drilling systems for oil and gas wells. For most of these products, according to operating conditions associated with the need for frequent connection and disconnection of such pipes, the inclusion of various fittings and pump units in the pipelines, it is most preferable to connect the pipes to each other using metal pipes firmly connected to the pipe made of fiber composite material ( RMB).
Известно достаточно много решений по присоединению к трубе из ПКМ металлических фланцев и патрубков. Наиболее близки к предлагаемой конструкции соединения, способ его выполнения и устройство для осуществления способа, принятые в качестве прототипов [1-3]
Целью изобретения является устранение недостатков прототипных решений, расширение возможностей и значительное увеличение прочности и надежности соединения трубы из ПКМ с металлическими патрубками в условиях преимущественной работы конструкции на растяжение.There are many known solutions for connecting metal flanges and pipes to a PCM pipe. Closest to the proposed design of the connection, the method of its implementation and the device for implementing the method, adopted as prototypes [1-3]
The aim of the invention is to eliminate the disadvantages of the prototype solutions, expanding the capabilities and significantly increasing the strength and reliability of the connection of pipes from PCM with metal pipes in the predominant operation of the structure in tension.
Цель достигается тем, что в известной по прототипу трубе резьба на патрубках выполнена разного направления с профилем в виде прямолинейного участка со скругленным поднутрением, в котором расположен изогнутый по конической спирали стержень с завернутыми вокруг него на 180o послойно волокнами композиционного материала трубы с шагом в радиальном направлении, равным толщине слоя завернутых волокон.The goal is achieved by the fact that in the pipe known for the prototype, the threads on the pipes are made in different directions with a profile in the form of a rectilinear section with a rounded undercut, in which there is a rod bent along a conical spiral with layers of pipe composite material wrapped around it by 180 ° in increments in radial direction equal to the thickness of the layer of wrapped fibers.
Кроме того, величина поднутрения выполнена размером не менее суммы размеров диаметра стержня и половины толщины слоя волокнистого материала, завернутого вокруг него; сначала на технологической оснастке-оправке раскрепляют правый и левый металлические патрубки с расположением точек схода резьбы на одной образующей, а затем наматывают стержни в резьбовые поднутрения патрубков одновременно с волокнистым композиционным материалом трубы; устройство снабжено специальными раскладчиками, связанными с подвижными каретками, которые соединены с ходовым винтом, на одной части которого выполнена правая, а на другой левая резьба. In addition, the magnitude of the undercut is made not less than the sum of the dimensions of the diameter of the rod and half the thickness of the layer of fibrous material wrapped around it; first, the right and left metal pipes with the location of the points of the vanishing threads on one generatrix are fastened to the tooling-mandrel, and then the rods are wound into the threaded undercuts of the pipes simultaneously with the fiber composite pipe material; the device is equipped with special handlers associated with movable carriages, which are connected to the lead screw, on one part of which is made the right and the left thread on the other.
Перечисленная совокупность общих и частных существенных отличительных признаков группы изобретений обеспечивает достижение цели изобретения. The above set of general and private essential distinguishing features of the group of inventions ensures the achievement of the purpose of the invention.
Наличие у патрубков конической резьбы разных направлений позволяет в процессе намотки трубы за одну операцию (т.е. более быстро) присоединить ее к патрубкам так, что укладка стержней и слоев волокнистого материала происходит по резьбе снизу вверх одновременно. The presence of conical threads of different directions in the nozzles allows, in the process of winding the pipe, to attach it to the nozzles in one operation (i.e. more quickly) so that the rods and layers of fibrous material are laid along the thread from the bottom up at the same time.
Прямолинейный участок профиля позволяет сделать переход металла в композит достаточно плавным и избежать пика напряжений на границе их сопряжения при эксплуатации трубы на изгиб; поднутрение вместе с изогнутым по спирали стержнем с завернутыми вокруг него на 180o волокнами композиционного материала помогает образовать надежный замок, из которого продольные волокна не могут вырваться, т.к. для этого потребовалось бы разорвать стержень и расположенные сверху слои материала трубы.The rectilinear section of the profile makes it possible to make the transition of the metal into the composite quite smooth and to avoid the peak of stresses at the interface between them during operation of the pipe in bending; the undercutting together with the spiral-curved rod with the composite material fibers wrapped around it by 180 ° helps to form a reliable lock from which the longitudinal fibers cannot escape, because this would require breaking the rod and the layers of pipe material on top.
Принятый шаг расположения витков стержня в радиальном направлении, равный толщине слоя завернутых волокон, позволяет сгладить поднутрение после этого заполнения стержнем вровень с прямолинейным участком профиля резьбы и тем самым сделать структуру материала в районе соединения более упорядоченной. The adopted step of arranging the turns of the rod in the radial direction, equal to the thickness of the layer of wrapped fibers, makes it possible to smooth out the undercut after this filling with the rod flush with the rectilinear section of the thread profile and thereby make the material structure in the joint area more ordered.
Предварительное расположение точек входа резьбы на том и другом патрубках на одной образующей трубы (или ее технологической оснастке) позволяет упростить операцию одновременной замотки патрубков; замотка же одновременно со стержнем слоев волокнистого материала как раз и позволяет образовать замок в поднутрениях, который придает необходимую прочность на разрыв всему соединению. The preliminary location of the entry points of the thread on one and the other nozzles on the same generatrix of the pipe (or its technological equipment) allows to simplify the operation of simultaneous winding of the nozzles; winding simultaneously with the core of the layers of fibrous material just allows you to form a lock in the undercuts, which gives the necessary tensile strength to the entire connection.
Наличие у ходового винта двух участков резьбы разных направлений обеспечивает перемещение в разные стороны при вращении ходового винта в одну сторону двух кареток одновременно и с шагом, равным шагу резьбы на патрубках, а следовательно, точное и одновременное формирование соединения того и другого патрубка с трубой. The presence of two lead threads in different directions on the lead screw allows two carriages to move in different directions when the lead screw rotates in one direction at the same time and with a step equal to the thread pitch on the nozzles, and therefore, the exact and simultaneous formation of the connection of both nozzles and the pipe.
На фиг. 1 изображены общий вид трубы с патрубками и узел их соединения; на фиг. 2 узел l на фиг. 1; на фиг. 3 устройство для выполнения предложенных соединения и способа. In FIG. 1 shows a General view of the pipe with nozzles and a node for their connection; in FIG. 2 node l in FIG. one; in FIG. 3 device for performing the proposed connection and method.
Соединение включает в себя металлические патрубки 1 и 2 с конической резьбой 3 на своей наружной поверхности, по которой они соединены с трубой 4 из волокнистого слоистого композиционного материала. Соединение может быть как разъемным, так и неразъемным в последнем случае на границе композита и металла расположен слой адгезива (не показан). Коническая резьба 3 имеет профиль в виде прямолинейного отрезка 5 и поднутрения 6. Волокнистый материал 10, заворачиваясь вокруг стержня 9, заключенного в поднутрении 6, образует надежный замок, обеспечивающий прочное соединение композита трубы и металлического патрубка при работе конструкции на растягивающие и изгибающие нагрузки. Шаг резьбы 7 в осевом направлении постоянный и определяется расчетом; шаг резьбы 8 в радиальном направлении также постоянный и равен толщине завернутого стержня вокруг волокнистого материала 10. The connection includes
Одним из вариантов реализации предложенной конструкции соединения является применение, например, стеклянной ткани, в которой уточные нити охватывают на кромках пучок нитей основы. В таком случае пучок этих нитей основы, заполняя при намотке поднутрения 6 после полимеризации связующего, и образует стержень 9, изогнутый по конической спирали. One of the options for implementing the proposed connection design is the use, for example, of glass cloth, in which weft threads cover a bundle of warp threads on the edges. In this case, the bundle of these warp threads, filling when
По второму варианту стеклянная ткань или лента расположены на резьбе патрубков со сложенной кромкой в каждом слое, в складке 11 которой и находится предварительно изготовленный стержень 9. В этом случае верхняя часть складки 11 прижата сверху нижней частью верхнего слоя волокнистого материала. In the second embodiment, the glass cloth or tape is located on the thread of the nozzles with a folded edge in each layer, in the
Трубу и соединение ее с патрубками выполняют следующим образом. The pipe and its connection with the nozzles are as follows.
На технологической оправке 12 (фиг. 2) по концам раскрепляют патрубки 1 и 2 таким образом, чтобы точки сбега резьбы на их поверхностях расположились на одной образующей. Рулоны 13 волокнистого материала размещают с некоторым перекроем на неподвижных 14 и подвижных 15, 16 каретках. Последние устанавливают так, чтобы кромка материала правая на правой каретке и левая - на левой и заключенный в ней стержень 9 находились в точках схода резьбы (по поднутрениям). При включении механизма 17 вращения оправки он поворачивает одновременно ходовой винт 18, имеющий на одной своей части левую, а на другой правую резьбу с тем же шагом, что и патрубки. Вращение ходового винта приводит к перемещению кареток 15 и 16 в разные стороны, как показано стрелками 19, а вращение оправки к сматыванию материала с рулонов 13, как показано стрелками 20. Со специальных раскладчиков 21 сматываются стержни 9, перемещаясь вдоль оси оправки вместе с каретками 15 и 16. При этом ширина перекроев 22 будет сохраняться постоянной, а перекроев 23 меняться, оставаясь больше некоторой минимальной величины. On the technological mandrel 12 (Fig. 2),
По окончании намотки композиционный материал стенки трубы подвергают термообработке, после чего готовую трубу снимают с правки. At the end of the winding, the composite material of the pipe wall is subjected to heat treatment, after which the finished pipe is removed from the dressing.
При приложении к патрубку растягивающего усилия волокна материала стремятся растянуть и вырвать стержень 9 из поднутрений 6. Благодаря высокой прочности стержня (до 200 кгс/мм2) и регулярности удерживания им всех волокон слоистого материала обеспечивается надежная передача усилия от патрубка к трубе.When a tensile force is applied to the nozzle, the fibers of the material tend to stretch and tear the
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5059540 RU2083905C1 (en) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | Fibrous composite material pipe with metal end branch pipes, method of manufacture and device for realization of this method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5059540 RU2083905C1 (en) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | Fibrous composite material pipe with metal end branch pipes, method of manufacture and device for realization of this method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2083905C1 true RU2083905C1 (en) | 1997-07-10 |
Family
ID=21612001
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5059540 RU2083905C1 (en) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | Fibrous composite material pipe with metal end branch pipes, method of manufacture and device for realization of this method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2083905C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2481950C2 (en) * | 2008-01-04 | 2013-05-20 | Снекма | Flange from composite material with machinable part |
RU2529287C2 (en) * | 2012-12-24 | 2014-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Нефтегазпроект" | Flexible resilient pipeline end joint |
-
1992
- 1992-05-26 RU SU5059540 patent/RU2083905C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. ТУ 16-91.И78.0088.002 ТУ "Трубы стеклопластиковые обсадные". 2. О.Г.Цыплаков. Судовые трубопроводы из стекллопластика. - Л.: Судостроение, с. 198, 1977. 3. Авторское свидетельство СССР N 226134, кл. B 29 D 23/00, 1969. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2481950C2 (en) * | 2008-01-04 | 2013-05-20 | Снекма | Flange from composite material with machinable part |
RU2529287C2 (en) * | 2012-12-24 | 2014-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Нефтегазпроект" | Flexible resilient pipeline end joint |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4652171A (en) | Connecting element for rod like members | |
US7045210B2 (en) | Reinforcing bar and method for the production thereof | |
US4010054A (en) | Thermoplastic filament winding process | |
US7132027B2 (en) | Complex composite structures and method and apparatus for fabricating same from continuous fibers | |
US5813439A (en) | Flexible tubular pipe comprising an interlocked armoring web and process for producing it | |
WO2006043311A1 (en) | Cable composed of high strength fiber composite material | |
US3674110A (en) | Wound filament ladder | |
US20050271845A1 (en) | Composite poles with an integral mandrel and methods for making the same | |
US5006291A (en) | Method for making fiber reinforced plastic tubing | |
US4378294A (en) | Filament wound well screen and method and apparatus for making same | |
RU2083905C1 (en) | Fibrous composite material pipe with metal end branch pipes, method of manufacture and device for realization of this method | |
US3407101A (en) | Method of making reinforced plastic pipe | |
RU2191314C2 (en) | Pastic pressure pipe | |
NO845108L (en) | FLEXIBLE TENSION BODIES. | |
KR20210028252A (en) | Method for manufacturing hollow profile with varying curvature and cross section | |
AU2010325660B2 (en) | Method and plant for producing a fiberglass profile to be used as reinforcing element for strengthening an excavation wall | |
US5935704A (en) | Incremental filament wound pole | |
RU2285187C2 (en) | Method of manufacturing glass plastic pipeline section | |
RU2133670C1 (en) | Method and apparatus for manufacture of profiled products from polymeric composite materials | |
KR101033215B1 (en) | Composite wind tower and method thereof | |
US3436289A (en) | Method of making a corrugated tube of fiber-reinforced plastic material | |
DE1813305A1 (en) | Cylindrical fire extinguisher bodies with spin-welded | |
US3669782A (en) | Method for compensating for resin shrinkage in the production of a filament wound article | |
RU2071915C1 (en) | Method of cutting threads on polymeric tubes | |
GB2262470A (en) | Process and apparatus for the formation of elongate composite pultrusions |