PL247540B1

PL247540B1 - Luźny pierścień kompozytowy do połączeń kołnierzowych rur

Info

Publication number: PL247540B1
Application number: PL445284A
Authority: PL
Inventors: Mirosław Kalicki; Kazimierz Walczak
Original assignee: Plaston P Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority date: 2023-06-20
Filing date: 2023-06-20
Publication date: 2025-07-21
Also published as: PL445284A1

Abstract

Luźny pierścień kompozytowy do połączeń kołnierzowych składa się z kompozytowej dolnej ścianki (Zd) zawierającej obwodowe wzmocnienie (W) cylindrycznych ścian otworów (L) pod śruby oraz z warstwy środkowej (S), która stanowi kompozytowy rdzeń wykonany na bazie żywicy z recyklantem (R). Obwodowe wzmocnienia (W) zawierają fragmenty wycinków warstw tkanin (T) wygięte do góry wokół cylindrycznej powierzchni bocznej otworów (L). Z kolei zawartość wagowa napełniaczy szklanych scalonych warstw tkanin (T) i recyklantu (R) wynosi wagowo korzystnie ponad 50% masy pierścienia.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest luźny pierścień kompozytowy do połączeń kołnierzowych rur wykonany z wykorzystaniem odpadów poprodukcyjnych wyrobów kompozytowych.

Połączenie kołnierzowe rur jest newralgicznym węzłem każdej instalacji rurowej i decyduje o jej parametrach eksploatacyjnych. Istotnymi parametrami luźnych pierścieni jest ich sztywność determinowana wytrzymałością głównie na zginanie, co ma zasadniczy wpływ na szczelność połączenia. Luźne pierścienie nakładane są na bose rury po obcięciu, a następnie wykonywane są na końcówkach rury kołnierze stałe oporowe współpracujące w złączu z luźnymi pierścieniami. Na obwodzie luźnego pierścienia znajdują się symetrycznie względem siebie otwory, w których usytuowane są elementy łączące przeważnie śruby z nakrętkami. W powszechnie stosowanych połączeniach kołnierzowych rur dominują luźne pierścienie stalowe, w tym również w instalacjach wykonywanych z tworzyw sztucznych, co w sposób zasadniczy obniża żywotność instalacji z powodu korozji pierścieni. Dotychczas stosowane zabezpieczenia antykorozyjne pierścieni luźnych, głównie przez ich cynkowanie lub powlekanie warstwami z tworzyw sztucznych nie zawsze są skuteczne, szczególnie w środowiskach zasolonych i zakwaszonych oraz narażonych na uderzenia zewnętrzne niszczące mechanicznie powłoki, występujące szczególnie w kopalniach surowców mineralnych. Połączenia kołnierzowe rur i armatury stalowej, w tym z luźnymi pierścieniami stalowymi reguluje norma PN-EN 1092-1. Znane jest z opisu patentowego US4702498 złącze kołnierzowe do elementów rur z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem wyposażone w luźne pierścienie kołnierzowe wykonane z laminatu, korzystnie z włókna szklanego i żywicy syntetycznej. Rozwiązanie dotyczy ogólnej konstrukcji połączenia kołnierzowego rur.

Znane jest także z polskiego opisu wzoru użytkowego Ru.066837 złącze kołnierzowe rur laminowanych, zwłaszcza do łączenia elementów zjeżdżalni wodnej, które na całym obwodzie kołowym kołnierze mają połączenia śrubowe.

Znana jest z publikacji EP0124403A1 konstrukcji wysokociśnieniowego pierścienia kołnierzowego, który ma na swym obwodzie kołowym otwory na połączenia śrubowe. Rozwiązanie dotyczy pierścienia kołnierza stałego rury kołnierzowej. Pierścień kołnierzowy ma górną płaską warstwę zewnętrzną, a przeciwległą dolną warstwę, w swym środkowym fragmencie, wklęsłą, które wykonane są z kompozytów na bazie warstw z włókna szklanego i żywicy termoutwardzalnej. Z kolei środkowa warstwa dystansowa stanowi monolityczny kompozytowy rdzeń wykonany z wypełniacza mineralnego i termoutwardzalnej żywicy. Pierścień jest wykonany poprzez ułożenie na wklęsłej powierzchni matrycy warstw włókien szklanych, wypełnienie matrycy wypełniaczami mineralnymi i następnie pokrycie płaską górną warstwą z włókien szklanych. Po czym, po zamknięciu formy następuje wtryskiwanie żywicy termoutwardzalnej do jej wnętrza z jednoczesnym wytworzeniem w niej próżni. Z kolei otwory na połączenia śrubowe wiercone są na uprzednio wykonanym i utwardzonym pierścieniu kołnierzowym.

Powszechnie stosowane są luźne pierścienie polipropylenowe lub kompozytowe, wytwarzane metodą prasowania lub wtrysku jednorodnej masy polimerowej z rozdrobnionymi napełniaczami proszkowymi lub napełniaczami organicznymi, które są ograniczone praktycznie do średnic 200 mm i do ciśnienia roboczego instalacji nie przekraczających 10 bar. Przy wyższych ciśnieniach i średnicach znane z dotychczasowego stanu techniki, pierścienie polipropylenowe lub kompozytowe nie spełniają podstawowych parametrów wytrzymałościowych i nie mają kompatybilności z pierścieniami stalowymi.

Celem wynalazku jest opracowanie kompozytowej konstrukcji odpornego na korozję luźnego pierścienia do połączeń kołnierzowych rur, umożliwiającego spełnienie parametrów wytrzymałościowych pozwalających na jego stosowane jako zamiennika luźnych pierścieni stalowych, przy jednoczesnym wykorzystaniu do jego budowy recyklatów stanowiących co najmniej 50% ogółu napełniaczy szklanych w pierścieniu.

Luźny pierścień kompozytowy do połączeń kołnierzowych rur składa się z kompozytowej dolnej ścianki zawierającej obwodowe wzmocnienie cylindrycznych ścian otworów pod śruby oraz z warstwy środkowej, która stanowi kompozytowy rdzeń wykonany na bazie żywicy z recyklantem. Przy czym, obwodowe wzmocnienia zawierają fragmenty wycinków warstw tkanin, wygięte do góry wokół cylindrycznej powierzchni bocznej otworów, przy czym warstwy tkanin z pierścieni osadzone są kolejno z przesunięciem o podziałkę otworów, wokół cylindrycznej powierzchni bocznej otworów pod śruby. Warstwy tkanin kompozytowej dolnej ścianki z pierścieni o wymiarach kompozytowego pierścienia luźnego, na obwodzie średnicy podziałowej w miejscu usytuowania otworów pod śruby mają nacięcia krzyżowe, złożone z nacięć pionowych i prostopadłych do nich nacięć poziomych, które tworzą cztery uchylne trójkątne wycinki, natomiast długość nacięć krzyżowych w warstwach tkanin tworzących kompozytową dolną ściankę są w przybliżeniu równe średnicy otworu pod śruby.

W innym wykonaniu wynalazku obwodowe wzmocnienia zawierają fragmenty wycinków warstw tkanin w kształcie tkaninowych pasków ułożonych w okrąg nacięciami krzyżowymi, przy czym kolejne warstwy tkaninowych pasków ułożone są przemiennie nacięciami krzyżowymi z przesunięciem o odcinek podziału i tworzą zgrubienia pomiędzy otworami pod śruby od strony wewnętrznej pierścienia.

W kolejnym wykonaniu obwodowe wzmocnienie cylindrycznych ścian otworów pod śruby stanowi tulejka ze wzmocnienia szklanego o średnicy równej średnicy otworów pod śruby i wysokości nie większej od grubości kompozytowych pierścieni luźnych. Z kolei grubość tulejki jest mniejsza od odległości pomiędzy krawędzią ścianek otworów pod śruby, a krawędzią zewnętrzną luźnego pierścienia kompozytowego.

W następnym wariancie wykonania luźny pierścień kompozytowy zawiera kompozytową obręcz wzmacniającą o średnicy zewnętrznej mniejszej od średnicy zewnętrznej i grubości nie większej niż wymiar połowy odstępu pomiędzy krawędzią ścianki otworów pod śruby, a krawędzią zewnętrzną luźnego pierścienia kompozytowego.

Z kolei zawartość wagowa napełniaczy szklanych scalonych warstw tkanin i recyklantu wynosi wagowo korzystnie ponad 50% masy pierścienia.

Natomiast warstwa środkowa stanowi rdzeń wykonany na bazie żywicy syntetycznej z recyklantem, przy czym warstwa środkowa stanowi korzystnie mieszaninę grubego sortu napełniaczy szklanych o wymiarach od kilkunastu do kilkudziesięciu mm i drobnego sortu napełniaczy szklanych o wymiarach od kilku do kilkunastu mm korzystnie w równych częściach wagowych z dodatkiem pyłu w ilości kilku procent.

Przy czym, kompozytowa górna ścianka oraz kompozytowa dolna ścianka wykonane są na bazie żywic syntetycznych: poliestrowych, winyloestrowych, epoksydowych lub epoksywinyloestrowych i wzmocnionych warstwami tkanin szklanych albo matotkanin szklanych lub węglowych korzystnie o gramaturze od 500 do 800 g/m².

Rozwiązanie według wynalazku umożliwia stosowanie luźnych pierścieni kompozytowych do po-łączeń kołnierzowych rur do ciśnień PN 25 bar i średnic DN 200 mm; PN 16 bar do średnicy DN 300 mm; PN 10 bar do średnicy DN 400 mm i DN 500 mm; o wymiarach przyłączeniowych wynikających z normy dotyczącej pierścieni stalowych PN EN 1092-1 „Kołnierze i ich połączenia - Kołnierze okrągłe do rur, armatury, kształtek, łączników i osprzętu”. Luźne pierścienie kompozytowe mogą być stosowane jako zamienniki stalowych pierścieni. Przy czym, luźne pierścienie kompozytowe są odporne na korozję i mają około trzykrotnie mniejszą masę od stalowych. Ponadto zastosowanie żywic z antypirenami i antyelektrostatykami, spełniają wymagania bezpieczeństwa górniczego i mogą być stosowane w kopalniach i zakładach chemicznych w instalacjach wodnych i gazowych, w tym również w rurociągach do transportu metanu. Istotnym efektem ekonomicznym jest wykorzystanie do wykonania środkowej warstwy dystansowej w postaci monolitycznego kompozytowego rdzenia z recyklatów pozyskanych z odpadów poprodukcyjnych wyrobów kompozytowych zawierających napełniacze włókniste, głównie: szklane, węglowe, przykładowo z produkcji rur kompozytowych, zbiorników, jachtów i tym podobnych.

Przedmiot wynalazku jest zilustrowany na rysunku, na którym Fig. 1 - przestawia luźny pierścień kompozytowy w rzucie od strony powierzchni płaskiej roboczej, Fig. 1a - przestawia przekroje A-A luźnego pierścienia kompozytowego z Fig. 1, Fig. 2 - przestawia uproszczony rysunek formy teleskopowej do wytwarzania luźnego pierścienia kompozytowego w przekroju poprzecznym, Fig. 3 - przestawia wzmocnienie cylindrycznej powierzchni otworu pod śruby warstwy zewnętrznej dolnej pierścieniami z tkanin, usytuowane w przekroju gniazda matrycy do formowania luźnego pierścienia kompozytowego, Fig. 4 - przestawia pierścień z tkaniny z nacięciami krzyżowymi stanowiącą element konstrukcyjny kompozytowej dolnej i górnej ścianki, Fig. 5 - przestawia tkaninowy pasek z nacięciami krzyżowymi stanowiącej element konstrukcyjny kompozytowej dolnej i górnej ścianki, Fig. 5a - przestawia tkaninowy pasek z Fig. 5 po ułożeniu w gnieździe matrycy do formowania luźnego pierścienia kompozytowego i jego konstrukcję w scalonym pierścieniu, Fig. 6 - tulejka z tkaniny szklanej obwodowego wzmocnienia cylindrycznej powierzchni otworu pod śruby, w widoku perspektywicznym, Fig. 6a - tulejka z Fig. 6 obwodowego wzmocnienia usytuowana w przekroju gniazda matrycy.

Przykład I

Luźny pierścień kompozytowy (Fig. 1) do połączeń kołnierzowych rur o średnicy zewnętrznej D i grubości C ma w środku otwór B na łączoną rurę, a na jego średnicy podziałowej K ma otwory L pod śruby do łączenia rur w rurociągu. Luźny pierścień kompozytowy wykonywany jest technologią prasowania na mokro w formie teleskopowej (Fig. 2) złożonej z matrycy M z gniazdem G wyposażonym

PL 247540 Β1 w kołki KO kształtujące otwory L oraz z stempla ST. Utwardzanie w temperaturze otoczenia z wykorzystaniem energii cieplnej procesu utwardzania, który ma charakter egzotermiczny, przy utrzymaniu temperatury na poziomie 30-40°C minimalizuje defekty termiczne wyrobów grubościennych, do których zalicza się luźny pierścień kompozytowy. Stosowanie skosów, szczególnie na kołkach KO kształtujących otwory L pod śruby, w ramach dopuszczalnych tolerancji, ułatwia usuwanie wyrobu po utwardzeniu. Kołki KO w formie usytuowane na średnicy podziałowej K gdzie powodują hamowanie skurczów technologicznych przy utwardzaniu, które zachodzą głównie na szerokości luźnego pierścienia, pozostawiając niezmienną średnicę podziałową K, istotną przy montażu rur ze złączami kołnierzowymi. Luźny pierścień kompozytowy (Fig. 1a) składa się z kompozytowej górnej ścianki Zg, z kompozytowej dolnej ścianki Zd zawierającej obwodowe wzmocnienie W cylindrycznych ścian otworów L pod śruby oraz z warstwy środkowej S, która stanowi kompozytowy rdzeń wykonany na bazie żywicy z recyklantem R.

Recyklant R pozyskiwany jest poprzez rozdrabnianie odpadów poprodukcyjnych wyrobów kompozytowych zawierających napełniacze włókniste, głównie: szklane lub węglowe pochodzące między innymi z produkcji rur kompozytowych, zbiorników, jachtów itp. Rozdrabnianie odpadów kompozytowych odbywa się dwuetapowo: poprzez rozdrabnianie wstępne w kruszarce wolnoobrotowej z układem kaskadowym noży i sicie segregacyjnym o otworach 25 mm zapewniając gruby sort, z czego połowę poddaje się dalszemu rozdrabnianiu w nożowym młynie szybkoobrotowym wyposażonym w sito segregacyjne w otworach o 12 mm, dającym tzw. drobny sort recyklantu. Z kolei recyklant do wytwarzania pierścieni składa się grubego sortu napełniaczy szklanych o wymiarach od kilkunastu do kilkudziesięciu mm i drobnego sortu napełniaczy szklanych o wymiarach od kilku do kilkunastu mm, korzystnie w równych częściach wagowych z dodatkiem pyłu w ilości 2-3%. Pył pozyskiwany jest z cięcia kompozytowych rur na wymiar. Kompozytowa górna ścianka Zg oraz kompozytowa dolna ścianka Zd wykonane są na bazie żywic syntetycznych: poliestrowych, winyloestrowych, epoksydowych lub epoksywinyloestrowych wzmocnionych warstwami tkanin T, rowingu szklanego albo matotkanin szklanych lub węglowych o gramaturze od 500 do 800 g/m². Grubość warstw tkanin T uzależniona jest od średnicy D luźnego pierścienia oraz od ciśnienia występującego w łączonych rurach i wyznaczana jest na podstawie parametrów kompozytu określonych w badaniach i podanych przykładowo w tabeli 1.

T abela 1

CECHA	WARTOŚĆ	BADANIE WG NORMY
Wytrzymałość na zginanie	Min. 150 MPa	ISO 178
Moduł sprężystości przy zginaniu	Min. 6 GPa	ISO 178
Wytrzymałość na ścinanie międzywa rstwowe	Min. 10 N/mm³	PN-EN-ISO 14130
Wytrzymałość na ścinanie w kierunku grubości pierścienia	Min. 50 N/mm²	PN-H 04321
Udarność	TIR < 10; Charpy > 200 KJ/m^z	PN-EN-ISO 3127; PN-EN-ISO 179
Wytrzymałość pierścienia w próbie ciśnieniowej i szczelności połączenia na uszczelce gumowej z wkładką stalową	Min. 2 PN (szczelność) Min. 3 PN (wytrzymałość)	PN-EN 1796

PL 247540 Β1

Palność - klasa palności	V0	PN-EN 60695
Odporność ogniowa	< 15 sec.	PN-EN ISO 340
Indeks tlenowy	>21	PN-EN ISO 45892-2

Kompozytowa górna ścianka Zg i kompozytowa dolna ścianka Zd oprócz funkcji wytrzymałościowych zabezpieczają także przed miejscowymi zagnieceniami powierzchnie styku pierścieni luźnych z elementami złącznymi w postaci łbów śrub, podkładek i nakrętek. Otwory L pod śruby w luźnym pierścieniu kompozytowym zmniejszają jego przekrój osłabiając jego parametry mechaniczne. Zmniejszeniu ulega wytrzymałość pierścienia luźnego głównie na zginanie, co wpływa ujemnie na szczelność połączenia na uszczelce oraz powoduje też działanie karbu, co może w skrajnych przypadkach doprowadzić do uszkodzenia części pierścienia luźnego w miejscu oddziaływania złącza śrubowego w osłabionych miejscach.

W celu uzyskania przez luźny pierścień kompozytowy wymaganych parametrów wytrzymałościowych w kompozytowej dolnej ściance Zd wokół otworów L pod śruby mocujące wykonane są obwodowe wzmocnienia W utworzone z fragmentów wycinków WT warstw tkanin T, poprzez ich wygięcie do góry i wywinięcie na kołki kształtujące otwory L (Fig. 3). Obwodowe wzmocnienia W zawierają fragmenty wycinków WT warstw tkanin T wygięte do góry wokół cylindrycznej powierzchni bocznej otworów L. Przy czym warstwy tkanin T z pierścieni T_p osadzone są kolejno z przesunięciem kątowym a o podziałkę otworów L wokół cylindrycznej powierzchni bocznej otworów L pod śruby. Warstwy tkanin T kompozytowej dolnej ścianki Zd z pierścieni T_p o wymiarach kompozytowego pierścienia luźnego, na obwodzie średnicy podziałowej K w miejscu usytuowania otworów L pod śruby mają nacięcia krzyżowe NK, które tworzą cztery uchylne trójkątne wycinki WT. Nacięcia krzyżowe (NK), złożone są z nacięć pionowych i prostopadłych do nich nacięć poziomych. Pionowe nacięcia krzyżowe NK (Fig. 4) są równolegle do osi symetrii Si, a poziome nacięcia krzyżowe NK są równolegle do osi symetrii S2 pierścienia T_p, natomiast długość nacięć krzyżowych NK w warstwach tkanin T tworzących kompozytową dolną ściankę Zd są w przybliżeniu równe średnicy otworu L pod śruby. Poszczególne warstwy tkanin T pierścienia T_p osadza się w trakcie procesu technologicznego kolejno na kołkach KO matrycy M z przesunięciem kątowym a o podziałkę otworu L, w celu równomiernego usytuowania wycinków WT na obwodzie wzmocnienia W wokół otworów L pod śruby. Z kolei na tak ułożone warstwy tkanin T z pierścieni T_p tworzące kompozytową dolną ściankę Zd dozuje się, z 30% nadwyżką, w gnieździe G do formowania luźnego pierścienia żywicę zmieszaną z recyklantami R tworząc warstwę środkową S, po czym układa się kompozytową górną ściankę zg z warstw tkanin T z pierścieni T_p z nacięciami krzyżowymi NK. Warstwa środkowa S stanowi rdzeń wykonany na bazie żywicy syntetycznej z recyklantem R. Przy czym warstwa środkowa (S) stanowi mieszaninę grubego sortu napełniaczy szklanych o wymiarach od kilkunastu do kilkudziesięciu mm i drobnego sortu napełniaczy szklanych o wymiarach od kilku do kilkunastu mm w równych częściach wagowych z dodatkiem pyłu w ilości 2-3%. Po sprasowaniu w matrycy M i odcieku nadmiaru żywicy w luźnym pierścieniu kompozytowym zawartość wagowa napełniaczy scalonych warstw tkanin T i recyklantu R wynosi wagowo ponad 50% masy pierścienia w tym od 40 do 45% w warstwie środkowej S, a od 60 do 55% w warstwach kompozytowej górnej ścianki Zg i kompozytowej dolnej ścianki Zd. Grubość środkowej warstwy S stanowi od 60 do 75% grubości pierścienia luźnego tworząc monolityczną strukturę kompozytową.

W tabeli 2 przedstawiono istotne wymiary oraz wyniki badania z akredytowanego laboratorium pierścieni luźnych kompozytowych w złączu kołnierzowym na rurach kompozytowych.

PL 247540 Β1

Tabela 2

Średnica kompozytowego pierścienia luźnego DN [mm]	Grubość pierścienia C [mm]	Ciśnienie nominalne PN [bar]	Ciśnienie max. próby [bar]	Grubość warstw Zg + Zd [mm]
DN 100	26 ±2	25	75	3+3
DN 150	30 ±2	25	75	3+3
DN 200	32 ±2	25	75	3+3
DN 300	26 ±3	16	48	4+4
DN 400	32 ±3	10	32	5+5
DN 500	38 ±3	10	32	6+6

Ponadto zastosowanie żywic poliestrowych z antypirenami i antyelektrostatykami, spełniają wymagania bezpieczeństwa górniczego i mogą być stosowane w kopalniach w instalacjach wodnych i gazowych, w tym również w rurociągach do transportu metanu, co wymaga uzyskania certyfikat bezpieczeństwa.

Przykład II

Luźny pierścień kompozytowy ma konstrukcję taką jak w pierwszym przykładzie wykonania z tym, że kompozytowa dolna ścianka Zd i kompozytowa górna ścianka Zg tworzone są z warstw tkanin T w kształcie tkaninowego paska Tt_p (Fig. 5) o szerokości równej szerokości pierścienia luźnego i długości równej obwodowi pierścienia luźnego. Obwodowe wzmocnienia W zawierają fragmenty wycinków WT warstw tkanin T w kształcie tkaninowych pasków Tt_p ułożonych w okrąg nacięciami krzyżowymi NK1 i NK2, przy czym kolejne warstwy tkaninowych pasków Tt_p ułożone są przemiennie nacięciami krzyżowymi NK1 i NK2 z przesunięciem o odcinek podziału x i tworzą od strony wewnętrznej pierścienia zgrubienia ZG pomiędzy otworami L pod śruby. W warstwach tkanin T w kształcie tkaninowych pasków Tt_Pwykonane są przemiennie nacięcia krzyżowe NK1 i NK2, które tworzą cztery lub pięć uchylnych trójkątnych wycinków WT. Przy czym, długości poziomych nacięć krzyżowych NK1 w tkaninowym pasku Tt_Psą równe średnicy otworu L pod śruby. Natomiast pionowe nacięcia krzyżowe NK1 są dłuższe i przecinają dolną krawędź tkaninowego paska Tt_p. Przy czym, przemiennie na co drugim końcu pionowego nacięcia krzyżowego NK2, zamiast poziomego cięcia, umieszczony jest wierzchołek dwóch prostopadłych nacięć, których ramiona usytuowane są pod kątem ostrym β w stosunku do pionowego nacięcia krzyżowego NK2. Tkaninowe paski Tt_p warstwy tkanin T (Fig. 5a) osadza się w trakcie procesu technologicznego układając je w okrąg poprzez nakładanie kolejno nacięć krzyżowych NK1 i NK2 na kołkach KO matrycy M. Kolejne warstwy tkaninowych pasków Tt_p osadza się na kołkach KO przemiennie nacięciami krzyżowymi NK1 i NK2 z przesunięciem o odcinek podziału x w celu równomiernego usytuowania wycinków WT na obwodzie wzmocnienia W okalających otwór L pod śruby. Po ułożeniu każdej warstwy tkanin T z tkaninowych pasków Tt_p w okrąg, każda warstwa ma zgrubienia ZG pomiędzy otworami L pod śruby, które wzmacniają kompozytową konstrukcję. Zgrubienia ZG utworzone są z nasuniętych na siebie wycinków tkaninowych pasków Tt_p z pionowymi nacięciami krzyżowymi NK1 i NK2. Kompozytowa górna ścianka Zg z tkaninowych pasków Tt_p układana jest tak jak wyżej opisana kompozytowa dolna ścianka Zd. Cięcie tkaninowych pasków Tt_p z rolki gotowej tkaniny lub matotkaniny pozwala na bezodpadowe wykorzystanie tkaniny.

Przykład III

Kompozytowy pierścień luźny ma konstrukcję taką jak w pierwszym przykładzie wykonania z tym, że obwodowe wzmocnienie W cylindrycznych ścian otworów L pod śruby stanowi tulejka KP z tkaniny szklanej (Fig. 6) o średnicy równej średnicy otworów L pod śruby i wysokości nie większej od grubości C kompozytowych pierścieni luźnych. Z kolei grubość tulejki KP jest mniejsza od odległości SZ pomiędzy ścianką otworów L pod śruby a krawędzią zewnętrzną luźnego pierścienia kompozytowego. W tracie układania poszczególnych warstw tkanin T w matrycy M w pierwszej kolejności osadza się tulejki KP na kołkach K (Fig. 6a), a następnie na tulejki KP warstwy zewnętrzne dolne Zd, po czym wypełnia się matrycę M żywicą zmieszaną z recyklantami tworzących warstwę środkową S i układa się kompozytową górną ściankę Zg. Przy czym, kompozytowa dolna ścianka Zd i kompozytowa górna ścianka Zg wykonane z pierścienia Tp, jak w pierwszym przykładzie lub z tkaninowego paska Ttp, jak w drugim przykładzie wykonania i układane na obwodzie średnicy podziałowej K w miejscu usytuowania otworów L na kołkach formujących KO lub warstw tkanin T w kształcie pierścienia Tp z wyciętymi otworami o średnicy pierścienia KP. Tulejki KP przesycane są nadmiarem żywicy w procesie prasowania.

Przykład IV

Konstrukcja luźnego pierścienia kompozytowego ma taką konstrukcję jak poprzednie odmiany wykonania wynalazku z tym, że zawiera kompozytową obręcz wzmacniającą OW z ciągłego włókna szklanego o średnicy zewnętrznej mniejszej od średnicy zewnętrznej D i grubości nie większej niż wymiar połowy odstępu SZ pomiędzy krawędzią ścianki otworów L pod śruby i krawędzią zewnętrzną powierzchni bocznej luźnego pierścienia kompozytowego. W efekcie uzyskuje się zwiększenie odporności na uszkodzenia na powierzchniach czołowych luźnych pierścieni od uderzeń zewnętrznych przy transporcie, rozładunku i montażu, szczególnie w trudnych warunkach dołowych i szybach górniczych.

Wykaz pozycji:

D - średnica zewnętrzna,

C - grubość,

B - otwór na łączoną rurę,

K - średnica podziałowa,

L - otwór pod śrubę,

Zg - kompozytowa górna ścianka,

Zd - kompozytowa dolna ścianka,

W - obwodowe wzmocnienie,

S - warstwa środkowa,

R - recyklant,

T - warstwa tkaniny,

WT - wycinki,

KO - kołki kształtujące otwory,

M - matryca,

ST - stempel,

Tp - pierścień,

S1, S2 - osie tkaninowego pierścienia,

NK - nacięcie krzyżowe, α - przesunięcie kątowe nacięć krzyżowych,

Ttp - tkaninowy pasek,

NK1, NK2 - nacięcia krzyżowe, β - kąt nacięć krzyżowych NK2 do pionowego nacięcia krzyżowego, x - odcinek podziału,

ZG - zgrubienia,

KP - tulejka,

OW - obręcz wzmacniająca,

SZ - odległość pomiędzy krawędzią ścianki otworów pod śruby, a krawędzią zewnętrzną luźnego pierścienia kompozytowego.

Claims

1. Luźny pierścień kompozytowy do połączeń kołnierzowych rur zawierający górną warstwę zewnętrzną i przeciwległą dolną warstwę wykonaną z kompozytów na bazie warstw z włókna szklanego i żywicy oraz środkową warstwę rdzenia wykonaną z wypełniacza i żywicy, znamienny tym, że składa się z kompozytowej dolnej ścianki (Zd) zawierającej obwodowe wzmocnienie (W) cylindrycznych ścian otworów (L) pod śruby oraz z warstwy środkowej (S), która stanowi kompozytowy rdzeń wykonany na bazie żywicy z recyklantem (R).

2. Luźny pierścień według zastrz.1, znamienny tym, że obwodowe wzmocnienia (W) zawierają fragmenty wycinków (WT) warstw tkanin (T) wygięte do góry wokół cylindrycznej powierzchni bocznej otworów (L), przy czym warstwy tkanin (T) z pierścieni (Tp) osadzone są kolejno z przesunięciem o podziałkę otworów (L) wokół cylindrycznej powierzchni bocznej otworów (L) pod śruby, a warstwy tkanin (T) kompozytowej dolnej ścianki (Zd) z pierścieni (Tp) o wymiarach kompozytowego pierścienia luźnego, na obwodzie średnicy podziałowej (K) w miejscu usytuowania otworów (L) pod śruby mają nacięcia krzyżowe (NK), złożone z nacięć pionowych i prostopadłych do nich nacięć poziomych, które tworzą cztery uchylne trójkątne wycinki (WT), natomiast długość nacięć krzyżowych (NK) w warstwach tkanin (T) tworzących kompozytową dolną ściankę (Zd) są w przybliżeniu równe średnicy otworu (L) pod śruby.

3. Luźny pierścień według zastrz. 1, znamienny tym, że obwodowe wzmocnienia (W) zawierają fragmenty wycinków (WT) warstw tkanin (T) w kształcie tkaninowych pasków (Ttp) ułożonych w okrąg nacięciami krzyżowymi (NK1) i (NK2), przy czym kolejne warstwy tkaninowych pasków (Ttp) ułożone są przemiennie nacięciami krzyżowymi (NK1) i (NK2) z przesunięciem o odcinek podziału (x) i tworzą zgrubienia (ZG) pomiędzy otworami (L) pod śruby od strony wewnętrznej pierścienia.

4. Luźny pierścień według zastrz. 2 albo 3, znamienny tym, że obwodowe wzmocnienie (W) cylindrycznych ścian otworów (L) pod śruby stanowi tulejka (KP) o średnicy równej średnicy otworów (L) pod śruby i wysokości nie większej od grubości (C) kompozytowych pierścieni luźnych, z kolei grubość tulejki (KP) jest mniejsza od odległości (SZ) pomiędzy krawędzią ścianek otworów (L) pod śruby, a krawędzią zewnętrzną luźnego pierścienia kompozytowego.

5. Luźny pierścień według zastrz. 2 do 4, znamienny tym, że zawiera kompozytową obręcz wzmacniającą (OW) o średnicy zewnętrznej mniejszej od średnicy zewnętrznej (D) i grubości nie większej niż wymiar połowy odstępu (SZ) pomiędzy krawędzią ścianki otworów (L) pod śruby a krawędzią zewnętrzną luźnego pierścienia kompozytowego.

6. Luźny pierścień według zastrz. 2 do 5, znamienny tym, że zawartość wagowa napełniaczy szklanych scalonych warstw tkanin (T) i recyklantu (R) wynosi wagowo korzystnie ponad 50% masy pierścienia.

7. Luźny pierścień według zastrz. 2 do 6, znamienny tym, że warstwa środkowa (S) stanowi rdzeń wykonany na bazie żywicy syntetycznej z recyklantem (R), przy czym warstwa środkowa (S) stanowi korzystnie mieszaninę grubego sortu napełniaczy szklanych o wymiarach od kilkunastu do kilkudziesięciu mm i drobnego sortu napełniaczy szklanych o wymiarach od kilku do kilkunastu mm korzystnie w równych częściach wagowych z dodatkiem pyłu w ilości 2-3%.

8. Luźny pierścień według zastrz. 2 do 4, znamienny tym, że kompozytowa górna ścianka (Zg) oraz kompozytowa dolna ścianka (Zd) wykonane są na bazie żywic syntetycznych: poliestrowych, winyloestrowych, epoksydowych lub epoksywinyloestrowych i wzmocnionych warstwami tkanin (T) szklanych albo matotkanin szklanych lub węglowych korzystnie o gramaturze od 500 do 800 g/m².