Армированная труба из пластического материала

(22) Заявлено 29,04.67 (21) 1155712/05 29 6 5/О 32 В 1/О 23) ПриоритетЗ 1) 546676 2. 05. Гоондерственный номнтет Совета Министров СССР оо делам изооретений и открытийШ 3) Опубликовано 05.09.76.Бюллетень 33 5) Дата опубликования описания 08,12.76 53) УДК 678.06: :621.643 (088.8) Иностранецймс Лютер(США) У 2) Автор изобретения Иностранная фирмафЮнайтед Эаркрафт Корпорейшн"США(54) АРМИРОВАННАЯ ТРУБА ИЗ ПЛАСТИЧЕС МАТЕРИАЛА ся к состав вым трубам армир ованн зобретение относ ванным пластмас ым а вляется нед,ивым пластвостоять тности к составным совым трубам, снос внутреннему давле маюшим усилиям. О ено, например, в ст ча выш е прочно оным протиию, так ив ти трубы. Указанна к ль достигается бл е аряолокоада в может бительнои ть пр мен омышконтакт ми. При слоя ча 10 сло ы изнутри тям ст Нахематически по ой армирован казано фзрмиои ромбыуб (в увелиование а фиг. составн2,3 имасштаб сечения тр ченном Нае).уюся оправку 12, смоченное см погружения труб в на стенок в этом слуше, чем необходимарживать нормальное подаетсяолой. В небыть нанесео уже намоу толщио боль клов окно ае значитель которых на на с смола можетокно, когда он го, чтобы ов лени ости.Известна армированная труба из плаческого материала, стенка которой сосиз кольцевых слоев пропитанных связую непрерывных волокон, расположенных по спирали в смежных кольцевых слоях и в направлении оси трубы. Благодаря высокой прочности волокна такая труба способна выдерживать существенные внутренние давления. Однако для труб большого диаметра которые в основном используются, например, в подземных коммуникациях, толщина стенки определяется величинами внешнего давления и сжимающих нагрузок, которые являются следствиемземлю. Поэтом утреннее давление. Эт атком известной трубы, Пель изобретения - по му, что между кольцевыми слоями взмещены слои несжимаемого материде покрытых связующим частиц песка,Рующих одна с другой и с волокнаэтом отношение толщины одного тиц песка к толщине смежного окон в стенке трубы может быть ах от 2 до 50, а отношение толя частиц песка и волокон в стенке ожет уменьшаться в направлении к наружной и внутренней поверх.:".ос528025 тано на оправку. Нанесение смолы можетосуществляться, например, кистью или путем разбрызгивания, Независимо от способа нанесения смолы количество ее должнобыть достаточно .для того, чтобы удерживать на поверхности волокна определенноеколичество гранулированного вещества, подаваемого на оправку. Волокно подается наоправку при помощи устройства (на чертеже не показано), движущегося возвратнопоступательно от одного конца оправки кдругому по мере того, как оправка вращается и образуются слои кольцевых волокон. Угол намотки может быть выбран таким, чтобы удовлетворить специфическим требо ванием, предпочтительно волокна наматываются с большим углом. Вместе с устройством, подающим волокно на оправку, перемешается бункер 3 и распределяет грануированный материал 4 на волокно 2, причем 20 частицы материала удерживаются на поверхности смолой, которой смочено волокно 2. Процесс намотки продолжается до тех пор, пока не будет получена необходимая толщина трубы. 25Наружный слой трубы может по желанию состоять или из волокнистого, или из гранулированного материала. Наружный слой из гранулированного материала создает более шероховатую поверхность готовой тру бы, что облегчает ее укладку. Затем вся труба вулканизуется и оправка удаляется, Оправка может также служить внутренней стенкой трубы, Концы цилиндра, могущие иметь неправильную форму вследствие воз вратно-поступательного движения устройства, отрезаются, - труба готова. Концы трубы могут быть обработаны до желаемой конфигурации.На фиг, 2 изображено продольное сече ние стенки трубы (увеличенное), иллюстрирующее ее внутреннюю структуру. Стенка 6 трубы 5 состоит из слоя стекловолокна, окруженного последовательными слоями частиц 4 и волокна 2, причем вся структу ра стенки удерживается вместе с помощью вулканизованного смолистого связующего вещества. Необходимо отметить, что каждый слой стекловолокна состоит из двух нитей. Установлено, что наиболее просто на в 50 матывать волокно, состоящее из 5-6 нитей, поэтому по.изобретению слои волокон могут состоять как из одного,так и из нескольких нитей.На фиг. 3 изображено поперечное сечение стенки трубы, полученной по другому варианту изобретения, причем отношение толшин слоя частиц песка и волокон в стенке трубы уменьшается изнутри трубы к наружной и внутренней поверхностям стенки. 60 4В этом случае срезываюшие усилия концентрируются около поверхности 7, и толщина слоев гранулированного вещества на этих участках меньше, чем на участках, расположенных ближе к середине стенки.По другому варианту изобретения, показанному на фиг. 4, горизонтальные слои неоднородны относительно волокна 2; между волокном находится гранулированный материал 4. Такая структура может быть применена для уменьшения вероятности разрушений на поверхностях раздела между последовательными слоями волокон и гранулированного материала. Структура стенки трубы, показанная на фиг. 4, может быть получена, например, подачей частичек на волокно перед его наматыванием на оправку.Введение продольно расположенных волокон в структуру стенки трубы создает сопротивление изгибающему моменту, Если на оправку наматывают волокна 8 в направлении оси трубы, то предпочтительна укладка их во внешнем слое стенки трубы. Такие волокна находятся в напряженном состоянии и удерживаются дополнительным кольцевым слоем 9.П р и м е р . Составная армированная пластмассовая труба с внутренним диаметром 609,6 мм и наружным 647,7 мм была изготовлена в соответствии с изобретением, Каждый слой стекловолокна имел толшину примерно О,Ш 27 мм, а количество отдельных волокон составляло 2850 на Ш смг поперечного сечения, причем диаметр отдельного волокна был равен примерноО,ОШ 295 мм. В качестве гранулированного материала был использован песок с частицами среднего размера около 0,762 мм,толщина каждого слоя песка составлялаоколо Ш,Ш 68 мм. В качестве связующегоматериала была применена полиэфирная смола, вес которой составил около 25% от общего веса трубы. Готовая труба выдерживала внутреннее давление 66 кг/см и нарукную нагрузку порядка Ш,674 кг. Изобретение охватывает составные армированные пластмассовые трубы, состоящие из множества слоев высокопрочного нитеобразного материала, причем последующие слои отделяются один от другого промежуточным материалом, а соединение слоев в единую структуру осуществляется за счет вулканизации смолистого связующего вещества. Относительная тожпина слоев нитеобразного и промежуточного материалов должна быть тщательно согласована, так как при слишком тонком промежуточном слое для изготовления трубы потребуется повышенное количество стекловолокна, а5при слишком толстом слое создаются внутренние срезываюшие усилия, которые вызывают появление трещин в поверхностях раздела волокна и материала промежуточного слоя.5Величина отношения слоев песка и волокон в стенке трубы может быть переменной по поперечному ее сечению: малая величина отношения - в местах концентрации напряжений и более высокая величина отношения О на участках с меньшими напряжениями.Благодаря высоким прочностным химическим и физическим качествам стекловопокно предпочтительно в качестве нитеобра зуюшего материала, но могут быть применены и другие высокопрочные волокна, наппример металлическая проволока, нитеобразный кварц и т.д. Волокнистый материал может иметь вид непрерывной нити или непре- рО рывной ткани, например стеклоткани, или может иметь форму шнура.Предпочтительным гранулированным материалом является песок, но могут быть исполь б зованы, например, гранулированный кварц, различные материалы, имеющие шарообразную форму уголь, гранит. Если, например, необходим трубопровод малого веса, целесообразным будет вермикулит или небольшие ЗО пустотелые шарики, изготовленные, в частности, из стекла или фенольной смолы,6Для изготовления армированных пластмассовых труб может быть использовано любое связующее вещество, причем эпоксидная и полиэфирная смолы наиболее желательформула изобретения1. Армированная труба из пластического материала, стенка которой состоит из кольцевых слоев пропитанных связующим непрерывных волокон, расположенных по спирали в смежных кольцевых слоях и в направлении оси трубы, о т л и ч а ю - ш а я с я тем, что, с целью повышения прочности трубы, между кольцевыми слоями волокон размещены слои несжимаемого материала в виде покрытых связующим частиц песка, контактирующих одна с другой и с волокнами.2. Труба по и. 1, о т л и ч а ю щ а - я с я тем, что отношение толщины одного слоя частиц песка к толщине смежного слоя волокон в стенке трубы находится в пределах от 2 до 50.3. Труба по пп. 1 и 2, о т л и ч а - ю щ а я с я тем, что отношение топцин слоя частиц песка и волокон в стенке трубы уменьшается в направлении изнутри к наружной и внутренней поверхностям стенки.