RU2098709C1

RU2098709C1 - Combined high-pressure pipe

Info

Publication number: RU2098709C1
Application number: RU95118271/06A
Authority: RU
Inventors: С.А. Беженарь; Р.Ю. Маевский; Ю.Е. Маевский
Original assignee: Маевский Юрий Евгеньевич
Priority date: 1995-10-26
Filing date: 1995-10-26
Publication date: 1997-12-10

Abstract

FIELD: manufacture of high- pressure pipes, 10 to 20 MPa made from composite materials. SUBSTANCE: longitudinal layer 6 of load- bearing envelope 5 in combined high-pressure pipe is made in form of bundles of tapes containing two rectilinear sections 8 and curvilinear sections 9 passed through thimbles 10. Elements of termination of longitudinal layer are made in form of projections 4 on taper outer surface of bushes 2 over circumference. Thimbles engageable with taper surface of bushes 2 are fitted on projections 4. EFFECT: enhanced reliability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к производству труб высокого давления (10 20 МПа) с применением композиционных материалов, в частности, для трубопроводного транспорта нефти и газа, для химической и других отраслей промышленности. The invention relates to the production of high pressure pipes (10 20 MPa) using composite materials, in particular, for pipeline transport of oil and gas, for chemical and other industries.

Комбинированная труба представляет собой тонкостенную герметичную трубу из термопласта или металла, имеющую внешнюю силовую оболочку из волокнистого композиционного материала с полимерным связующим. Высокая прочность в сочетании с высокой коррозийной стойкостью этих труб позволяют им успешно конкурировать с трубами из стали и других металлов. Однако их использование связано с необходимостью решения проблемы стыковки (подсоединения) труб при сооружении трубопроводов, обусловленной необходимостью обеспечения совместной работы внутреннего и внешнего слоев комбинированной трубы с целью повышения надежности ее работы. The combined pipe is a thin-walled sealed pipe made of thermoplastic or metal, having an external power shell of a fibrous composite material with a polymer binder. High strength combined with high corrosion resistance of these pipes allow them to compete successfully with pipes of steel and other metals. However, their use is associated with the need to solve the problem of joining (connecting) pipes during pipeline construction, due to the need to ensure the joint work of the inner and outer layers of the combined pipe in order to increase the reliability of its operation.

Известны конструкции трубопроводов, в которых проблема стыковки труб решается за счет снабжения концевых участков труб фланцами [1] [2] ( И.Ф.Образцов и др. "Оптимальное армирование оболочек вращения из композитных материалов". М. 1977 г.). Pipeline designs are known in which the problem of pipe joining is solved by supplying the end sections of the pipes with flanges [1] [2] (I.F. Obraztsov et al. "Optimal reinforcement of shells of revolution made of composite materials", M. 1977).

Общим недостатком перечисленных конструкций является недостаточная силовая заделка фланцев и низкая их прочность. Указанные недостатки частично исключены за счет выполнения втулок на концах трубопровода металлическими и снабжения их конусными участками с кольцевыми канавками, а также выполнения силовой оболочки в виде набора чередующихся продольных и кольцевых слоев, образованных соответственно лентами, уложенными слоями на герметичную трубу по ее длине и кольцевой намоткой. Причем в каждой канавке концы лент продольного слоя (имеющие припуск для обратного загиба) закреплены последующей кольцевой намоткой кольцевого слоя [3]
Известная конструкция также ненадежна в работе из-за недостаточно эффективной силовой заделки втулок и сложна в изготовлении из-за большого количества продольных и кольцевых (поперечных) слоев и необходимости их чередования.A common drawback of these designs is the insufficient power seal flanges and their low strength. These drawbacks are partially eliminated due to the implementation of the metal sleeves at the ends of the pipeline and supplying them with conical sections with annular grooves, as well as the execution of a power shell in the form of a set of alternating longitudinal and annular layers formed respectively by tapes laid on an airtight pipe along its length and ring winding . Moreover, in each groove the ends of the tapes of the longitudinal layer (having an allowance for reverse bending) are fixed by the subsequent ring winding of the annular layer [3]
The known design is also unreliable in operation due to insufficiently effective power sealing of the bushings and is difficult to manufacture due to the large number of longitudinal and annular (transverse) layers and the need for their alternation.

Указанная конструкция трубы по авт. св. N 1213286 совпадает с заявляемой конструкцией по назначению и максимальному количеству сходных признаков и поэтому выбрана в качестве прототипа. The specified pipe design according to ed. St. N 1213286 coincides with the claimed design for the intended purpose and the maximum number of similar features and is therefore selected as a prototype.

Техническим результатом заявленного устройства является надежная силовая заделка втулок и соответственно повышение надежности работы трубы, а также упрощение конструкции. The technical result of the claimed device is a reliable power seal of the bushings and, accordingly, increasing the reliability of the pipe, as well as simplifying the design.

Достигается это тем, что в комбинированной трубе высокого давления, содержащей тонкостенную герметичную трубу, силовую оболочку из композиционного волокнистого материала со связующим, включающую продольный слой в виде лент, уложенных на герметичную трубу по ее длине, и кольцевой слой намотки, а также законцовки в виде металлических втулок с конусными участками, расположенные на концах трубы, снабженные элементами для силовой заделки продольного слоя и закрепленные последующей кольцевой намоткой, согласно изобретению, элементы заделки продольного слоя выполнены в виде равномерно расположенных по окружности на конусной наружной поверхности втулок радиальных выступов. Продольный слой выполнен в виде мотков замкнутых лент, каждый из которых состоит из двух прямолинейных участков и сопрягающих их криволинейных, образующих петли. На радиальные выступы надеты коуши, в которые заведены петли; при этом прямолинейные участки расположены на поверхности герметичной трубы, а коуши контактируют с конической поверхностью втулок. This is achieved by the fact that in a combined high-pressure pipe containing a thin-walled sealed pipe, a power sheath made of a composite fibrous material with a binder, including a longitudinal layer in the form of tapes laid on the sealed pipe along its length, and an annular winding layer, as well as ends in the form metal bushings with conical sections located at the ends of the pipe, equipped with elements for power sealing the longitudinal layer and secured by a subsequent ring winding, according to the invention, sealing elements the longitudinal layer is made in the form of radial protrusions bushings evenly spaced on a cone on the outer surface of the bushings. The longitudinal layer is made in the form of skeins of closed tapes, each of which consists of two rectilinear sections and curvilinear conjugating them, forming loops. The thimbles are put on radial ledges, in which loops are wound; while the straight sections are located on the surface of the sealed pipe, and the thimbles are in contact with the conical surface of the bushings.

Из предшествующего уровня техники уже известно, например, выполнение соединительных узлов трубопроводов, концы которых снабжены буртами (выступами). Однако они (выступы) служат для другой цели, а именно: для сцепления с изолирующими стык оболочками (патент СССР N 743596, кл. F 16 L 13/11, 1980). В известном устройстве отсутствуют конструктивные элементы, обеспечивающие разгрузку внутренней трубы за счет передачи нагрузки, что обуславливает низкую удельную прочность концевой части трубы. From the prior art it is already known, for example, the implementation of the connecting nodes of the pipelines, the ends of which are provided with collars (protrusions). However, they (protrusions) serve for another purpose, namely: for coupling with insulating joint shells (USSR patent N 743596, CL F 16 L 13/11, 1980). In the known device there are no structural elements that provide unloading of the inner pipe due to load transfer, which leads to a low specific strength of the end part of the pipe.

Таким образом, сравнение заявленного устройства с известным уровнем техники показывает, что изобретение является новым, отвечает условию охраноспособности "изобретательский уровень". Thus, a comparison of the claimed device with the prior art shows that the invention is new, meets the eligibility condition "inventive step".

Изобретение промышленно применимо, поскольку предусматривает использование существующего оборудования при упрощении технологии изготовления за счет уменьшения общего количества слоев. The invention is industrially applicable because it involves the use of existing equipment while simplifying manufacturing techniques by reducing the total number of layers.

На чертеже изображена концевая часть комбинированной трубы в разрезе. The drawing shows the end part of the combined pipe in section.

Комбинированная труба высокого давления содержит тонкостенную герметичную трубу 1, на концах которой с завальцовкой или на клею установлены металлические втулки 2 с коническими участками 3 и радиальными выступами 4, и силовую оболочку 5 из волокнистого композиционного материала со связующим, включающую продольный слой 6 и кольцевую намотку 7. Продольный слой 6 выполнен в виде мотков замкнутых лент, включающих два прямолинейных участка 8, и сопрягающих их криволинейных 9, заведенных в коуши 10. Коуши 10 надеты на радиальные выступы 4 и контактируют с конической поверхностью 3 втулок 2. The combined high-pressure pipe contains a thin-walled sealed pipe 1, at the ends of which, with rolling or glue, metal bushings 2 with conical sections 3 and radial protrusions 4 are installed, and a power sheath 5 made of a fibrous composite material with a binder, including a longitudinal layer 6 and an annular winding 7 The longitudinal layer 6 is made in the form of skeins of closed tapes, including two rectilinear sections 8, and connecting them curvilinear 9, wound in thimbles 10. Thimbles 10 are worn on the radial tabs 4 and the contact by the tapered surface 3 sleeves 2.

При нагружении трубы внутренним давлением осевые усилия воспринимаются лентами продольного слоя 6 и через коуши 10 и выступы 4 замыкаются на втулках. Поперечные усилия воспринимаются кольцевой намоткой 7. В итоге внутренняя труба разгружена за счет передачи нагрузки на втулку и наружную оболочку, а ее толщина определяется только степенью необходимой непроницаемости. When loading the pipe with internal pressure, the axial forces are perceived by the tapes of the longitudinal layer 6 and through the thimbles 10 and the protrusions 4 are closed on the bushings. Transverse forces are perceived by ring winding 7. As a result, the inner pipe is unloaded due to the transfer of load to the sleeve and the outer shell, and its thickness is determined only by the degree of impermeability.

Такое выполнение комбинированной трубы обеспечивает надежную заделку продольного слоя на втулках. Усилие заделки определяется как произведение площади поперечного сечения матрицы продольного слоя на ее удельную прочность в направлении вдоль волокон. Одновременно упрощается конструкция трубы и технология ее изготовления за счет уменьшения общего количества слоев. This embodiment of the combined pipe provides reliable sealing of the longitudinal layer on the bushings. The termination force is defined as the product of the cross-sectional area of the matrix of the longitudinal layer by its specific strength in the direction along the fibers. At the same time, the design of the pipe and the technology of its manufacture are simplified by reducing the total number of layers.

Claims

Combined high-pressure pipe containing a sealed pipe itself, a sheath of fibrous composite material with a binder in the form of a longitudinal layer of tapes laid on a sealed pipe along its length with an annular layer of winding, and endings in the form of metal bushings with conical sections located at the ends pipes and equipped with elements for power sealing the longitudinal layer, secured by ring winding, characterized in that the longitudinal layer is made in the form of skeins of closed tapes, each of which consists of two rectilinear sections and the curvilinear connecting them, forming loops, and the elements of sealing the longitudinal layer are made in the form of radial protrusion sleeves uniformly spaced around the circumference on the conical outer surface, the thimbles are put on, into which the loops are wound, while the thimbles come in contact with the conical surface bushings.