Багатошарова труба із композиційних матеріалів

1. Багатошарова труба з композиційних матеріалів, виконана з армуючих матеріалів у вигляді моношарів, що чергуються, з поперечним і поздовжнім укладанням армуючого матеріалу, просоченого, наприклад, термореактивним зв'язуючим, що складається із внутрішнього й зовнішнього конструкційних шарів, розділених бар'єрним шаром, яка відрізняється тим, що бар'єрний шар виконаний із шару теплоізолюючої піни, нанесеної на зовнішню поверхню внутрішнього конструкційного шару, і додаткового шару, розташованого між шаром теплоізолюючої піни й внутрішньою поверхнею зовнішнього конструкційного шару, виконаного у вигляді послідовно покладених металевих U 2 (19) 1 3 39881 Скловолокно в сполученні з поліефірними, епоксидними, фенолформальдегідними й іншими смолами дозволяє одержувати матеріали, по міцності переважаючі кращі марки стали, стійкі проти різних агресивних середовищ, добре конфронтуючими ударним і вібраційним навантаженням [Малінсон Дж. Застосування виробів зі склопластиків у хімічних виробництвах. Пер з англ. / Під ред. B.I. Альперіна й С.М. Перліна. - М: Хімія, 1971. 240 с.] Однак успішне застосування труб зі скловолокна (склопластику) можливо при додаткових заходах теплоізоляції труб внаслідок недостатнього теплового опору матеріалу труби обумовленого відносно малою товщиною стінки. Відомо, що для забезпечення необхідної механічної міцності й корозійної стійкості труба зі склопластику повинна бути багатошаровою. Типова структура тр уби містить у собі вн утрішній хімічно стійкий шар, другий шар, що разом із першим конструкційним забезпечує герметичність і хімічну стійкість труби [Малінсон Дж. Застосування виробів зі склопластиків у хімічних виробництвах. Пер з англ. / Під ред.. B.I. Альперіна й С.М. Перліна. - М.: Хімія, 1971. 240 а]. Для забезпечення непроникності стінок виробів із композиційно-волокнистих матеріалів (КВМ), а також підвищення вологостійкості композиційно-волокнистих систем (КВС) рекомендують застосовувати прошарку фольги або еластичного плівкового матеріалу [Циплаков О.Г. Конструювання виробів із композиційно-волокнистих матеріалів. - Л.: Машинобудування, Ленінгр. відня, 1984, с. 91]. Однак запропоновані міри для вдосконалювання конструкції труби не розглядали питання зниження теплових втрат, що також обмежувало функціональні можливості композиційноволокнистих матеріалів і композиційноволокнистих систем. Відома система труб для подачі води, переважно гарячої води для централізованого теплопостачання, центрального опалення й/або водопостачання, що складається з багатошарової труби з полімерного матеріалу, теплоізоляції, що оточує багатошарову тр убу, і зовнішньої оболонки, у якій багатошарова труба включає тіло труби переважно зі зшитого поліетилену й бар'єрний шар із рідинокристалічного полімеру [див. опис до патенту РФ № 2224160, M. кл. F16L 9/12, опубл. 10.12.2002 p.]. Багатошарова труба може включати кілька проміжних шарів зі сполучного матеріалу між тілом труби й бар'єрним шаром. Система може включати не менш двох багатошарових тр уб, ув'язнених усередині зовнішньої оболонки. Описане вище технічне рішення забезпечує одержання труб для гарячого водопостачання, що мають значні переваги у порівнянні з металевими трубами і задовільні характеристики відносно дифузії газів та води. Однак характеристики міцності полімерної складової труби при високих температурах істотно погіршуються, що обмежує строк використання описаної вище системи. Крім того, такі труби, у випадку застосування для теплопостачання, не захищені від втрат енергії внаслідок випромінювання тепла в навколишнє середовище. 4 Найбільш близькою по призначенню, технічній сутності й результату, що досягають, при використанні до рішення, що заявляють, є труба з композиційних матеріалів, виконана з матеріалів, що армують, у вигляді моношарів, що чергуються, з поперечним і поздовжнім укладанням матеріалу, що армує, просоченого, наприклад, термореактивним сполучним, що складається із внутрішнього й зовнішнього конструкційних шарів, розділених бар'єрним шаром [див. патент РФ № 2221183, М. кл. F16L 9/12, опубл. 10.01.2004 p.]. Ма теріал, що армує, покладений зигзагом, вершини кожної петлі зафіксовані притискними склонитками, влаштовуючи косошарову подовжньо поперечну структур у, у якій кожний наступний моношар зміщений щодо попереднього в поздовжньому напрямку й по окружності. Описане вище технічне рішення має підвищену герметичність, міцність й інші позитивні якості, що належать склопластиковим трубам. Однак їхнє використання в системах теплопостачання обмежено низьким тепловим опором матеріалу труби, обумовленим відносно малою товщиною стінки. Тому метою технічного рішення, що заявляється, є підвищення теплового опору стінки багатошарової тр уби, зокрема, з композиційного матеріалу. В основу корисної моделі поставлена задача поліпшення багатошарової труби з композиційного матеріалу, у якій, внаслідок виконання бар'єрного шару із шар у піни, що теплоізолює, нанесеної на поверхню внутрішнього конструкційного шару, і додаткового шару, розташованого між шаром піни, що теплоізолює, й внутрішньою поверхнею зовнішнього конструкційного шару, виконаного у вигляді послідовно покладених металевих екранів із безперервних східчастих смуг, розділених полімерним матеріалом, забезпечується новий технічний результат. Він полягає в тім, що тепловий потік від внутрішнього конструкційного шару не тільки гальмується піною, що теплоізолює, внаслідок її низької теплопровідності, але й «замикається» усередині виробу внаслідок багаторазового відбиття від металевих екранів, між якими немає зазорів, які служили б місцем безперешкодної передачі тепла від шару до шару й далі до зовнішнього конструкційного шару. Східчастий характер шарів забезпечує локалізацію тепла в окремих осередках, зменшуючи ймовірність його втрати внаслідок наявності локальних градієнтів температури вздовж теплової мережі. За рахунок цього температура зовнішньої поверхні зовнішнього конструкційного шару практично залишається рівній температурі навколишнього середовища при температурі теплоносія до 115°С. Таким чином, теплові втрати практично зведені до нуля. Поставлена задача вирішується тим, що у відомій багатошаровій трубі з композиційних матеріалів, виконаної з матеріалів, що армують, у вигляді моношарів, що чергуються, з поперечним і поздовжнім укладанням матеріалу, що армує, просоченого, наприклад, термореактивним сполучним, яка складена із внутрішнього і зовнішнього конструкційних шарів, розділених бар'єрним шаром, відповідно до корисної моделі, бар'єрний шар 5 39881 виконаний із шару піни, що теплоізолює, нанесеної на зовнішню поверхню внутрішнього конструкційного шару, і додаткового шару, розташованого між шаром піни, що теплоізолює, й внутрішньою поверхнею зовнішнього конструкційного шару, виконаного у вигляді послідовно покладених металевих екранів з безперервних смуг, розділених полімерним матеріалом. Відповідно до корисної моделі, металеві екрани виконані з металізованого із двох сторін полімерного композиційного матеріалу. Відповідно до корисної моделі, металеві екрани виконані зі східчастого металізованого із двох сторін полімерного композиційного матеріалу. Відповідно до корисної моделі, металеві екрани виконані намотуванням металізованого із двох сторін полімерного матеріалу, при цьому кожний наступний шар відділений від попереднього шаром полімерного композиційного матеріалу. Відповідно до корисної моделі, металеві екрани виконані безперервним намотуванням металізованого із двох сторін полімерного матеріалу, при цьому кожний наступний крок відділений від попереднього шаром полімерного композиційного матеріалу. Відповідно до корисної моделі, у якості шарів, що металізують шари полімерного матеріалу, використані метали з ряду алюміній, хром, нікель, мідь, олово або сплави на їхній основі. Як видно із викладу сутності технічного рішення, воно відрізняється від прототипу і, отже, є новим. Відоме використання теплоізоляції в склобазальтопластикових теплоізольованих труба х, покликаної зменшити втрати тепла [див. Грейліх В.И. Скло-базальтопластикові тепло-ізольовані труби. - Журнал Сантехніка, № 6, 2005 р.]. Висока теплоізолююча здатність конструкції забезпечує високий коефіцієнт корисної дії теплопроводів, що дозволяє на 20-30° С знизити споживну температуру теплоносія на виході з казана. Пропоноване технічне рішення принципово відрізняється від розглянутого вище тим, що нагрітий до температури теплоносія внутрішній конструкційний шар сам є джерелом теплового випромінювання й у розглянутому вище випадку (Грейліх В.И.) інфрачервоне випромінювання обі 6 гріває навколишнє середовище. У пропонованому технічному рішенні промениста енергія «замикається» усередині виробу численними, як поперек, так і вздовж труби, наприклад, алюмінієвими (тому що в них малий ступінь чорності) екранами Пропоноване технічне рішення промислово застосовне, оскільки може бути використане для виготовлення багатошарових труб із композиційних матеріалівв умовах сучасного технологічного встаткування, а вироби, виготовлені на основі цього технічного рішення, можуть бути також використані в самих екстремальних умовах - у суднобудуванні, авіації, ракетній техніці, устаткуванні нафтохімічної й газодобувної галузі, у тому числі при теплопостачанні в житлово-комунальному господарстві. Пропоновану багатошарову тр убу з композиційних матеріалів ілюструє фіг. 1. Труба з композиційних матеріалів складається із внутрішнього 1 і зовнішнього конструкційного шару 2, між якими розташований бар'єрний шар, що складається із шару піни 3, що теплоізолює, і шару послідовно покладених n=5-6 металевих екранів 4, виконаних із безперервних східчастих металізованих еластичних смуг, який розташований між шаром піни 3, що теплоізолює, і внутрішньою поверхнею зовнішнього конструкційного шару 2. Металеві екрани 4 по черзі розділені шарами полімеру або полімерного композиційного матеріалу 5. Формування пропонованої багатошарової труби з композиційних матеріалів здійснюють методом безперервного намотування аналогічним описаному в книзі «Виготовлення стекло пластикових труб» [Андреев Г.Я., Шержуков Г.Е., Шевченко В.Я., Дардик Я.И. - Харків: Із ХГУ, 1964 р., 62 с.]. Як видно з опису сутності технічного рішення, що заявляють, труба, виго товлена на основі пропонованого технічного рішення, здатна забезпечити перепад температури від температури теплоносія до температури навколишнього середовища, тобто мінімізувати втрати тепла в навколишнє середовище, що у свою чергу дозволить, наприклад, знизити температуру теплоносія й зменшити витрати на обігрів, наприклад, у комунальному господарстві. 7 Комп’ютерна в ерстка Д. Шев ерун 39881 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601