PL168196B1

PL168196B1 - Korpus rurowy z tworzywa sztucznego, wzmocniony wlóknami PL PL PL

Info

Publication number: PL168196B1
Application number: PL92293877A
Authority: PL
Inventors: De La Porte Gilles Andre; Cornelis T J M Swinkels
Original assignee: Parabeam Ind & Handels Bv
Priority date: 1991-03-18
Filing date: 1992-03-17
Publication date: 1996-01-31
Also published as: ES2076586T3; DK0504708T3; GR3018022T3; DE59203153D1; JPH0639956A; PL293877A1; EP0504708A1; EP0504708B1; ATE126125T1

Abstract

1. Korpus rurowy z tworzywa sztucz- nego, wzmocniony wlóknami, ze scianka z nasyconego zywica nawoju z wysokowytrzy- malych wlókien przy wykorzystaniu utwar- dzalnej zywicy, znamienny tym, ze scianka ma nawiniete wokól wnetrza (2) i utwardzo- ne nasycone zywica pokrycie dwusciankowe w postaci nawoju (4) z jednej lub kilku tasm nierozcinanej tkaniny podwójnej zlozonej z rozmieszczonych w pewnej odleglosci od siebie warstwy górnej i warstwy dolnej (5) oraz z wiazacych je nitek runowych (6). FIG . 1 PL PL PL

Description

Przedmiotem wtealaaau oest korpus rurowy z tworzywa sztuczaign wamncainey w^kaami, ze ściaaką z aastcnaigo żywicą eawoOu z wysokowytrzymałych włókiea przy wyaoraystaaiu utwardzalaeo żywicy.

168 196

Tego rodzaju wzmocnione korpusy rurowe z tworzywa sztucznego wytwarza się przez nawijanie nasyconych żywicą rowingów lub kombinowanych materiałów z włókien szklanych na obracający się bęben lub rdzeń, przy czym jako żywicę wykorzystuje się przeważnie żywice poliestrowe i epoksydowe dające tworzywo utwardzalne. Nawijanie może odbywać się według różnych wzorów, z możliwością wybierania kąta nawijania i liczby warstw, przy czym otrzymuje się przeważnie ścianki o grubości od 1 do 4 cm.

Ze względu na wysoką obciążalność takich korpusów rurowych z tworzywa sztucznego mogą być one wykorzystywane jako rury ciśnieniowe, zbiorniki, kolumny itp. Okazało się jednak, że korpusy takie mają wady polegające na tym, że podczas wytwarzania grubość ścianki narasta powoli, a w czasie eksploatacji istnieje niebezpieczeństwo przecieków.

Znane jest także nawijanie korpusów rurowych z dwóch nasyconych żywicą warstw rowingów, między które wkłada się warstwę rdzeniową z piankowego tworzywa sztucznego, które pozwala uzyskać szybsze narastanie grubości ścianki. Jednak tworzywo piankowe nie jest odporne na starzenie, gdyż rozkłada się w trakcie upływu czasu. Dlatego też z uwagi na zagrożenie środowiska naturalnego takie korpusy rurowe z tworzywa sztucznego w zasadzie nie można wykorzystywać na rury lub zbiorniki służące do transportu i magazynowania odczynników chemicznych lub oleju.

Zadaniem wynalazku jest więc utworzenie wzmocnionego włóknami korpusu rurowego z tworzywa sztucznego wymienionego na wstępie rodzaju, który to korpus będzie miał wysoką obciążalność i pozwoli przy tym na szybkie narastanie grubości ścianki oraz będzie niezawodny z punktu widzenia ewentualnych przecieków.

Zadanie to zostało rozwiązane dzięki temu, że ścianka ma nawinięte wokół wnętrza i twardniejące wskutek nasycenia żywicą pokrycie dwuściankowe w postaci nawoju z jednej lub kilku taśm nierozcinanej tkaniny podwójnej złożonej z rozmieszczonych w pewnej odległości od siebie warstwy górnej i warstwy dolnej oraz z wiążących je nitek runowych.

Tkanina podwójna jest utkana lub dziana z przędzy z włókien szklanych, przy czym w wątku są osadzone włókna z materiału termoplastycznego.

Dalszą cechą wynalazku jest to, że tkanina podwójna jest wykonana techniką pluszu osnowowego, przy czym długość nitek runowych wynosi od 3 do 8 mm. Nawój z przynajmniej jednej taśmy tkaniny podwójnej jest opasany przez zewnętrzny nawój twardniejący wskutek nasycenia żywicą reaktywną. Nawój z co najmniej jednej taśmy tkaniny podwójnej jest nawinięty w warstwie z krawędziami taśmy położonymi obok siebie oraz opasany jest przez twardniejący wskutek nasycenia żywicą zewnętrzy nawój tak, że przykrywane są miejsca styku sąsiednich taśm nawoju.

Zgodnie z korzystnym rozwinięciem wynalazku nawój z tkaniny podwójnej jest umieszczony jako warstwa rdzeniowa między nawojami z wysokowytrzymałych włókien, a tkanina podwójna umieszczona jest w układzie warstw między dwiema warstwami kryjącymi nawoju z wysokowytrzymałych włókien i przyległymi matami z włókien szklanych, przy czym wysokowytrzymałymi włóknami nawojów są rowingi włókien szklanych. Nawój z jednej lub kilku taśm z nierozcinanej tkaniny podwójnej jest nawinięty przy nasyceniu żywicą. Taśma lub taśmy tkane nawoju z tkaniny podwójnej mają otwarte z boku krawędzie, przy czym szerokość taśmy jest mniejsza niż 90 cm.

Według dalszego rozwinięcia wynalazku dwuściankowe pokrycie jest nawinięte przynajmniej jednowarstwowo.

Powstaje dzięki temu wzmocniony włóknami korpus rurowy z tworzywa sztucznego, który ma wewnętrzną ściankę bezpieczeństwa utworzoną przez włożenie opasującego korpus, dwuściankowego pokrycia z nierozcinanej tkaniny podwójnej. Tkanina ta po utwardzeniu żywicy zawiera pustą pLzestrzeń między jej górną i oolną warstwą, Które utrzymywane są w pewnej odległości od siebie przez usztywnione nitki runowe. W przestrzeni tej mogą być umieszczone detektory do wskazywania przecieków.

Górna i dolna warstwa tkaniny podwójnej tworzą ponadto dwie nakładające się na siebie, usztywnione ścianki, które osłaniają od zewnątrz wnętrze korpusu. W razie ewentualnego przecieku płynu przez ściankę wewnętrzną gromadzi się on w pustej przestrzeni, a druga ścianka nie dopuszcza do jego dalszego przesączania na zewnątrz. Dwuściankowe pokrycie pozwala więc nie tylko na wczesne wykrycie przecieku, ale też przynajmniej w pewnym okresie nie dopuszcza do wycieku płynu.

168 196

Dwuściankowe pokrycie z nierozcinanej tkaniny podwójnej zwłaszcza w przypadku korpusów cylindrycznych może powstawać przez nawinięcie jednej lub kilku taśm tkanych, przy czym nawijanie odbywa się przeważnie z otwartymi bocznie, przylegającymi do siebie krawędziami taśmy. Taki nawój umożliwia powstanie ciągłej przestrzeni zabezpieczającej opasującej wnękę korpusu. Poza tym w przypadku kulowych korpusów z tworzywa sztucznego pokrycie dwuściankowe może składać się z pojedyńczych, łączonych segmentów.

Na górną i dolną warstwę tkaniny wykonanej z nitek osnowowych i wątkowych, a także na nitki runowe nożna wykorzystać wysokowytrzymałe włókna, jak np. włókna szklane. Zastosowane włókna mogą być przy tym formowane w przędzę jako włókna cięte albo jako mono- lub multifilamenty.

Nitki runowe można wstawiać w przypadku tkaniny podwójnej wykonywanej techniką pluszu osnowowego za pomocą splotu V lub W. Długość nitek runowych, jako elementów utrzymujących odstęp między górną i dolną warstwą tkaniny podwójnej, może wynosić 3 do 8 mm. Gęstość mieści o się w zakresie 20 do 80 nitek/cm , zależnie od objętości pustej przestrzeni bezpieczeństwa.

Wzmocniony włóknami korpus z tworzywa sztucznego o wysokiej sztywności uzyskuje się przez umieszczenie tkaniny podwójnej jako warstwy rdzeniowej między dwoma nasyconymi żywicą nawojami z włókien o wysokiej wytrzymałości. Dla wygładzenia nawoju z włókien o wysokiej wytrzymałości względem warstwy rdzeniowej można zastosować przełożenie matami szklanymi.

Do nasycenia żywicą wysokowytrzymałych włókien, w szczególności rowingów, można przewidzieć twardniejącą żywicę reaktywną, jak np. nienasycony poliester, epoksydy, winyloester, żywice fenolowe, poliuretanowe, silikonowe, poliamidowe lub poliamidymidowe.

Według następnego przykładu realizacji jedno- lub wielowarstwowe pokrycie dwuściankowe z nierozcinanej tkaniny podwójnej może być wykorzystane do przepływu czynnika termostatycznego. Zaleta tego rozwiązania polega na równomiernym przenoszeniu lub odprowadzaniu ciepła od zawartości zbiornika. Można przy tym łatwo regulować wielkość i prędkość przepływu czynnika przez dobór odstępu między górną i dolną warstwą tkaniny podwójnej.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia korpus rurowy z tworzywa sztucznego wzmocniony włóknami, w pierwszym przykładzie wykonania i w przekroju poprzecznym, fig. 2 - korpus rurowy wzmocniony włóknami w drugim przykładzie wykonania i w przekroju poprzecznym, fig. 3- korpus rurowy wzmocniony włóknami, w trzecim przykładzie wykonania i w przekroju poprzecznym, fig. 4 i 5 - przekrój poprzeczny wzmocnionego włóknami korpusu rurowego z tworzywa sztucznego, w czwartym i piątym przykładzie realizacji, w przekroju poprzecznym.

Na figurze 1 pokazano schematycznie pierwszy przykład wykonania wzmocnionego włóknami korpusu rurowego z tworzywa sztucznego 1 z kołowo-symetryczną, w szczególności cylindryczną lub kulową ścianką, która otacza wnętrze 2. Po stronie głowicy i stronie dna w przypadku ścianki rurowej można umieścić człony zamykające. Wnętrze 2 służy do magazynowania lub transportu płynu, w szczególności chemikaliów.

Ścianka korpusu 1 mieści w sobie nawój 3 z wsoooowytrzymałcch włókieπ i nawój 4 z edneej lub kilku taam neeetorikenei tkaniny podwójnej. Oba nenojó 3, 4 ss nenlkekęy sn siibie i sq uszczelnione utwardzaną żywicą. Nawój 3 z wysokowytrzymałych włókien jest nawinięty na nawój 4 z tkaniny podwójnej według dobieranego wzoru z możliwością wyboru kąta nawijania i liczby zwojów. Jako włókna wysokowytrzymałe mogą być stosowane rowingi lub kombinacje innych produktów z włókien szklanych ciągłych.

Nawój 4 s sierozcmanej tkaniny podwójnej tworzy pokrycie dwuściankowe, kkyłe sstnawi wyłożenie wnrzasa 2 korpusu 1 pΓzyóajmπó3j w strefie ścianki cylindrycznej, korzystnie zz wszystkich stron przy zamkniętym korpusie rurowym.

Nietozcinaea tkanina podwójna składa się z górnej i dolnej warstwy 5, które znajdują się w pewnym odstępie od siebie i są połączone ze sobą wstawianymi nitkami runowymi 6.

Górna i dolna warstwa 5 stanowią więc dwie ścianki umieszczone w pewnym odstępie względem siebie, które zamykają przestrzeń zabezpieczającą lub detektorową, której objętość jest wypełniona tylko częściowo nitkami runowymi 6, dzięki czemu powstaje wolna przestrzeń zabezpieczająca. Przestrzeń ta jest podzielana na wiele poóedyńczzch wnękowych sekcji zabezpieczających 7 ograniczonych szeregiem sąsiednich nitek runowych 6. Nasycenie żywicą i związane z

168 196 tym utwardzanie tkaniny podwójnej powoduje uszczelnienie górnej i dolnej warstwy 5 oraz usztywnienie nitek runowych 6 bez wypełnienia zabezpieczających sekcji wnękowych 7 . W sekcjach tych są przeważnie umieszczone detektory przecieków 8, które mogą być rozmieszczone na obwodzie wnętrza 2.

Zamiast detektorów 8 mogą być też przewidziane inne wskaźniki przecieków.

Górna i dolna warstwa 5 tkaniny podwójnej wykonane są z krzyżujących się nitek osnowowych i wątkowych w splocie podstawowym lub pochodnym. Tkanina podwójna jest wykonana przeważnie techniką pluszu osnowowego, tak że nitki runowe 6 są wrobione w kierunku osnowy, i to w splocie V lub W.

Nitki runowe, które są elementami utrzymującymi odstęp między górną i dolną warstwą tkaniny podwójnej, mają długość między 3 i 8 mm. Ich zagęszczenie wynosi od 20 do 80 nitek runo2 wych/cm . Materiałem włóknistym na górną i dolną warstwę 5 i na nitki runowe są wysokowytrzymałe włókna, jak np. włókna szklane, węglowe i aramidowe. Zastosowane włókna mogą być przy tym formowane w przędzę jako włókna cięte albo mogą być ukształtowane jako mono- lub multifilamenty.

W przypadku wykorzystania włókien szklanych można wrobić w wątku także częściowo włókna z materiału termoplastycznego, przeważnie do 25%.

Celem utworzenia pokrycia dwuściankowego tworzy się nawój 4 za pomocą jednej lub kilku taśm nierozcinanej tkaniny podwójnej, przy czym nawijanie odbywa się przeważnie z bocznie otwartymi krawędziami taśm. Warstwę nawojową z taśmy lub taśm tkaniny podwójnej nawija się przeważnie przy leżących obok siebie krawędziach taśm, przy czym wybiera się mały odstęp między sąsiednimi krawędziami; krawędzie taśm sąsiadujących w nawoju stykają się przeważnie ze sobą.

Taśmy mogą być rozcinane na potrzebną szerokość, przeważnie mniejszą niż 90 cm, lub mogą być wytwarzane bezpośrednio, na przykład przez tkanie.

Według fig. 1 nawój 4 składa się z jednej takiej warstwy z tkaniny podwójnej.

Według fig. 4 nawój 4 może być też wykonany z kilku ułożonych na sobie warstw nawojowych, przy czym wtedy taśma lub taśmy następnej warstwy nawojowej przykrywają styki poprzedniej warstwy. Styki przylegających do siebie taśm nawoju 4 pokrywane są w końcu przez nawój 3 z ewentualnie wstępnie żywicowanego materiału osłonowego, jak na przykład tkanina płaska lub włóknina. Obrzeza zewnętrzne nawoju 4 mogą być zamknięte zewnętrznym nawojem 3. Do zamknięcia rurowej ścianki korpusu z tworzywa sztucznego po stronie głowicy i dna mogą być nałożone na te otwory dodatkowe warsty nawojowe.

Do nasycenia żywicą nawojów 3, 4 służy twardniejąca żywica reaktywna, jak np. nienasycony poliester, epoksydy, winyloester, fenole, poliuretan, silikony, poliamidy albo poliamidymidy. Nadają się również żywice utwardzane promieniowaniem nadfioletowym.

Podczas wytwarzania wzmocnionego włóknami korpusu z tworzywa sztucznego według fig. 1 na obracający się bęben lub rdzeń nawija się jedną lub kilka taśm nierozcinanej tkaniny podwójnej przeważnie spiralnie w kierunku wzdłużnym, tak że powstaje nawój 4 i na to nawija się warstwę osłonową, na przykład nasycone żywicą rowingi, włókniny, maty, tkaninę itd., tak że powstaje nawój 3. Uzyskane w ten sposób nasycenie żywicą powoduje również przesycenie nawijanych na sucho taśm tkaniny podwójnej. Jednak w zależności od sposobu nawijania można też nawijać taśmę lub tas'my tkaniny podwójnej nasyconej żywicą.

Poza tym taśmy tkaniny podwójnej mogą być spryskane żywicą reaktywną dopiero po nawinięciu, a po stwardnieniu mogą być opasane warstwą osłonową pokrywającą styki przylegających do siebie taśm, np. nasyconą żywicą włókniną, matami, tkaniną itd.

W przypadku korpusów z tworzywa sztucznego, przeważnie zbiorników, z tak zwanymi dnami płaskimi ścianka cylindryczna może zawierać nawój 4, na którym osadzane są kątowo spłaszczona część denna i człon głowicowy z tkaniny podwójnej bez zachodzenia na nawój 4, przy czym strefy kątowe pokryte są zewnętrzną warstwą osłonową i tworzą w ten sposób połączenie przestrzenne między ścianką cylindryczną oraz członem dennym i głowicowym. Warstwa osłonowa utworzona jest przeważnie przez utwardzalną tkaninę płaską lub włókninę.

Przy wykonywaniu pokrycia dwuściankowego w kulowych korpusach z tworzywa sztucznego 1 tkanina podwójna może składać się z pojedyńczych, łączonych segmentów.

160 196

Na fig. 2 pokazano drugi przykład wykonania wzmocnionego włóknami korpusu z tworzywa sztucznego 1, w którym nawójz nierozcinanej tkaniny podwójnej jest umieszczony jako warstwa rdzeniowa między zewnętrznym nawojem 3 z wysokowytrzymałych włókien i wewnętrznym nawojem 9 z wysokowytrzymałych włókien, przy czym taki zespolony nawój jest uszczelniony utwardzalną żywicą wspomnianego rodzaju. Poza tym aktualne są. powyższe wywody dotyczące fig. 1 i fig. 4.

Na fig. 3 pokazano trzeci przykład wykonania wzmocnionego włóknami korpusu z tworzywa sztucznego, który wobec pokazanego na fig. 2 drugiego przykładu realizacji różni się tym, ze między nawojami 3, 9 z wysokowytrzymałych włókien i nawojem 4 z nierozcinanej tkaniny podwójnej są włożone i wspólnie uszczelnione dodatkowe maty z włókien szklanych 10, 11. Poza tym aktualne są powyższe wywody dotyczące fig. 1 i fig. 4.

Według następnego przykładu wykonania tkanina podwójna może również być wykonana z dzianej warstwy górnej i dolnej 5.

Fig. 5 pokazuje piąty przykład wykonania wzmocnionego włóknami korpusu z tworzywa sztucznego, który wobec pokazanego na fig. 2 przykładu różni się tym, że nawój 4 może być celowo napełniony lub opływany czynnikiem stałym, ciekłym lub gazowym, jak np. woda lub olej, celem termostatycznego ukształtowania korpusu z tworzywa sztucznego. Poza tym zamknięte są obrzeża ograniczające z boku nawój 4.

Detektory przecieków zastąpiono wskaźnikiem temperatury lub wskaźnikiem stanu napełnienia 12. Wloty i wyloty 13, 14 po stronie zewnętrznej mogą służyć do napełniania i opróżniania nawoju 4.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Korpus rurowy z tworzywa sztucznego, wzmocniony włóknami, ze ścianką z nassconeeo żywicą aswoju z wysokowytrzymałych włókiea przy wykorzystsaiu utwardzslaej żywicy, znamienny tym, że eciaaka ma aawiaięte wokół waętrza /2/ i utwardzoae aasycoae żywicą pokrycie dwueciaakowe w potaaii naoouu /// z jeaeej lub kikuu teśm Πieoazneseio/ tkanńyy podwójaej złożoaeO z rnzśneszczoaych w pewaej odległości od siebie warstwy góraej i warstwy dolaej /5/ oraz z wiążących je aitek ruaowych /6/.
2. Korpus według zastrz. 1, zaamienny tym, że tkseiaa podwóOaa jest utkaaa lub dzises z przędzy z włókiea szklaaych, przy czym w wątku są osadznee włókaa z materiału termoplastycznego.
3. Korpus według zastrz. 1 albo 2, zaamienny tym, że tkaaiaa podwóOes jest aykoaaas techaiką pluszu noaowoaego.

/. Korpus według zastrz. i, znaiianny tym, że długość nitek runowyc h 6/>l wyenoi od 3 do 8 mm.
5. Korpus według zastrz. 1, zaamienny tym, że aawój /// z co esOmaieo Oedaej taśmy tkaeiay podwóoneo jest opasany nasyconym żywicg twardnieOącyrn zewnętrznym nawoo^im /3/.
6. Korpus według zastrz. 1, zaamienny tym, że gęstość aitek ruaowych wyansi od 20 do 80 eitek/cm2.
7. Korpus według zastrz. ,, znarnienn/ t m ^m , e/ nawO/ /// u cz πojmnioi jedeoj taśmy tkaaiay podwóoneo jost nawinięt/ w warstwe/ z krawędziami taśmy położonymi obok siebie oraz npasaat naasconym żytaną twasddeniocym zaiaeęΓznem nesanom 33 / aa,, e/ ma przykryte mieosca styku sąsiednich ttam nawoju ///.
8. Korpus według zastrz. 7, aesmienny tym, ze aswóO /// z tkaaiay pndwóoaiO oest umieszczoet oako warstwa rdzialnaa między eswnOami /3, 9/ z wysokowytrzymałych włókiea.
9. Korpus według zastrz. /, znśnienn y y y /, że tkanć/a podobana umiesacesna oest w układzie warstw między dwiema warstwami kryoącymi eswoOu /3, 9/ z wysokowytrzymałych ałóknee i przyległymi matami z włókiea szk^aych /10, 11/.

10 Korpus według zastrz. /, zamiesno y aawnOóa /3, 9/ są rnwiegn włókiea saalaaych.
11. KoKors wwełuu zastrz. 1, zaamienny taśm z alirnzciaaaiO tasaiay pndaóoaeO oest aastcnat y^)<v^:icą y y /, /e ^oosoaywratśsutśnui waaSśnmi tym, że nswóO /// z O^ełaeO lub kilku t y m, że wici/o Óest anwtłaSzelna tym, że taśma lub taśmy tkaae nsaoOu tym, że taśmy eaanOu /// maoą szerot y m, że dwuściaaknwi pokrycie oest
12. Korpus /według zastzz / , znamyenny żywica teaattaaa.
13. KoKpus wwełłu zastrz. 1, zaamienny /4/ z tkaaiet podaóoaeO maoą otwarte z boku krawędzie.

1/. Korpus wwedłu zas^z. 1, zaamienny kość maieoszą od 90 cm.
15. Korpus według zastrz. 1, aesmienπy aawielęte ptataaOmaieO Oełanwarotwnwo.
16. Korpus według zastrz. 1, zesmienny ty,, że pokrycie łwuściaakowe w postaci eawnOu /// otaanwn komorę wype^ńa^ą cataeiklim stałym lub praepUtwaOącym cayaaiklem ciekłym lub gazowym.