close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY17268

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2013.06.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
G 01L 1/06
G 01N 3/02
(2006.01)
(2006.01)
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ УСАДКИ
ТЕРМОУСАЖИВАЕМОЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ ИЗ
ПОЛИМЕРНОГО МАТЕРИАЛА, ОБЛАДАЮЩЕГО ЭФФЕКТОМ
ПАМЯТИ ФОРМЫ, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
(21) Номер заявки: a 20101331
(22) 2010.09.15
(43) 2012.04.30
(71) Заявители: Общество с ограниченной
ответственностью "Сармат ТермоИнжиниринг"; Учреждение образования "Белорусский государственный технологический университет"
(BY)
(72) Авторы: Дашкевич Владимир Ромуальдович; Касперович Ольга Михайловна; Левчук Георгий Константинович; Лобан Наталья Степановна; Малащенко Владимир Анатольевич; Ревяко Михаил Михайлович (BY)
BY 17268 C1 2013.06.30
BY (11) 17268
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатели: Общество с ограниченной ответственностью "Сармат
Термо-Инжиниринг"; Учреждение образования "Белорусский государственный
технологический
университет" (BY)
(56) RU 2284620 C1, 2006.
RU 2145688 C1, 2000.
(57)
1. Устройство для определения давления усадки термоусаживаемой цилиндрической
оболочки из полимерного материала, обладающего эффектом памяти формы, содержащее
жесткий прочный корпус, внутри которого размещены верхний и нижний захваты, при
этом между одним из захватов и корпусом расположен электронный динамометр, образующий жесткое замыкание, а второй захват жестко соединен с корпусом, между захватами
размещен цилиндрический ограничитель, выполненный в виде двух половинок полого
или монолитного цилиндра, смонтированных параллельно друг другу с зазором между
Фиг. 1
BY 17268 C1 2013.06.30
ними от 0,2 до 5,0 мм, и изготовленный из материала, выбранного из группы, включающей дерево, керамику, полимер, композитный материал, термостойкое стекло, металл, металлический сплав, а также сочетание двух или более указанных материалов,
сохраняющего механическую прочность в интервале температур от + 15 до (Tт + 20) °С,
где Tт - температура перехода полимера термоусаживаемой цилиндрической полимерной
оболочки в вязкотекучее состояние, причем каждая половинка цилиндрического ограничителя соединена с одним из захватов с помощью разъемных креплений, а захваты и цилиндрический ограничитель помещены в камеру термостатирования.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что камера термостатирования снабжена
устройством плавной регулировки скорости нагрева и поддержания температуры в диапазоне от + 15 до (Tт + 10) °С.
3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что наружная поверхность цилиндрического ограничителя имеет покрытие, придающее ей антиадгезионные и/или антикоррозионные свойства.
4. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что длина цилиндрического ограничителя равна или превышает длину образца термоусаживаемой полимерной оболочки, а
диаметр цилиндрического ограничителя равен или больше минимального возможного
значения внутреннего диаметра образца цилиндрической полимерной оболочки после его
полного свободного термоусаживания без цилиндрического ограничителя внутри, но
меньше значения внутреннего диаметра образца цилиндрической полимерной оболочки
до его термоусаживания.
5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что наружная поверхность цилиндрического ограничителя имеет покрытие, придающее ей антиадгезионные и/или антикоррозионные свойства.
6. Способ определения давления усадки термоусаживаемой цилиндрической оболочки
из полимерного материала, обладающего эффектом памяти формы, устройством по любому из пп. 1-5, заключающийся в том, что испытуемый образец цилиндрической полимерной оболочки свободно размещают на цилиндрическом ограничителе, нагревают со
скоростью 1-10 °С/мин до температуры Tн, °С, величина которой равна (Tт ± 10) °С, при
достижении которой нагрев прекращают и обеспечивают естественное охлаждение образца термоусаживаемой цилиндрической полимерной оболочки до температуры (20 ± 2) °С,
при этом производят измерение усилия сжатия половинок цилиндрического ограничителя
при воздействии на них сжимающегося в радиальном направлении образца цилиндрической полимерной оболочкой при его термической усадке на наружной поверхности цилиндрического ограничителя в течение всего времени охлаждения образца термоусаживаемой цилиндрической полимерной оболочки, а величину давления усадки P, Па,
рассчитывают из выражения:
F
P=
,
2RL
где F - максимальное значение усилия сжатия половинок цилиндрического ограничителя,
зарегистрированное во время охлаждения испытуемого образца термоусаживаемой цилиндрической полимерной оболочки до комнатной температуры (20 ± 2) °С, H;
R - радиус кривизны наружной поверхности половинок цилиндрического ограничителя, м;
L - длина испытуемого образца термоусаживаемой цилиндрической полимерной оболочки, м.
Изобретение относится к способам испытаний и испытательной технике, а именно к
способам и устройствам для испытаний термоусаживаемой цилиндрической оболочки из
полимерного материала, обладающего эффектом памяти формы, предпочтительно изго2
BY 17268 C1 2013.06.30
товленной из полиэтилена, например термоусаживаемых полиэтиленовых муфт (далее муфты) и термоусаживаемых полиэтиленовых манжет (далее - манжеты), в частности к
способам и устройствам для измерения давления усадки, т.е. давления, которое оказывает
муфта или манжета на поверхность цилиндрической трубы при ее термической усадке на
эту цилиндрическую трубу.
Термоусаживаемые полимерные (чаще всего полиэтиленовые) муфты и манжеты широко применяются в технике и строительстве для выполнения надежной и качественной
герметизации и гидроизоляции стыков и разъемов электрических кабелей, а также для
гидроизоляции стыков теплотрасс, изготовленных из предварительно термоизолированных пенополиуретаном стальных труб в защитной полиэтиленовой оболочке (далее - ПИтрубы).
Благодаря эффекту памяти формы термоусаживаемая муфта или манжета при нагревании значительно уменьшается в диаметре и, сжимаясь, плотно облегает по периметру
наружную поверхность защитной оболочки ПИ-трубы и оказывает на нее давление (далее давление усадки). Процесс выполнения гидроизоляции стыков ПИ-труб (термоусадка
муфт и манжет) подробно описан в различных источниках, например на веб-сайте фирмы
WEXPO [1]. Герметичность и эксплуатационная надежность гидроизолированных термоусаживаемыми муфтами стыков теплотрасс в значительной мере определяется давлением
усадки муфты, которое часто называют также "усилием обжатия". Усилие обжатия (давление усадки) муфты как одно из ее основных потребительских свойств иногда приблизительно оценивают визуально по толщине валика клея-расплава, который вытекает из-под
муфты при ее усадке на поверхность оболочки ПИ-трубы [2]. Способ количественного
определения давления усадки термоусаживаемых муфт и манжет, а также устройство для
осуществления такого способа в настоящее время неизвестны.
Задачей настоящего изобретения является создание способа количественного измерения давления усадки термоусаживаемых цилиндрических полимерных оболочек, в частности, муфт и манжет, а также создание устройства для осуществления этого способа.
Достигаемый технический результат заключается в том, что обеспечивается возможность количественного измерения давления усадки термоусаживаемых цилиндрических
полимерных оболочек (в частности, муфт и манжет), что, в свою очередь, позволяет более
адекватно и надежно контролировать их качество, а также оптимизировать и контролировать технологические параметры процесса их термической усадки.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается в заявляемом
способе измерения давления усадки термоусаживаемой цилиндрической оболочки из полимера, обладающего эффектом памяти формы, заключающемся в измерении давления,
оказываемого сжимающейся в радиальном направлении цилиндрической полимерной
оболочкой на наружную поверхность цилиндрического ограничителя, наружный диаметр
которого предпочтительно, но не обязательно, равен наружному диаметру оболочки ПИтрубы, а также в заявляемом устройстве для осуществления этого способа, состоящем из
ограничителя цилиндрической формы, ограничивающего до определенного заданного
значения радиальную деформацию (уменьшение внутреннего диаметра) испытуемой термоусаживаемой цилиндрической полимерной оболочки (в частности, муфты или манжеты) в процессе испытаний, камеры для термостатирования, в которой размещается
цилиндрический ограничитель с надетым на него испытуемым образцом термоусаживаемой цилиндрической полимерной оболочки, а также прибора для измерения давления
(давления усадки), которое оказывает испытуемый образец термоусаживаемой цилиндрической полимерной оболочки на наружную поверхность цилиндрического ограничителя в
процессе испытания.
Заявляемое испытательное устройство обеспечивает возможность свободной и равномерной деформации в радиальном направлении испытуемого образца термоусаживаемой
3
BY 17268 C1 2013.06.30
цилиндрической полимерной оболочки (в частности, муфты или манжеты) в процессе испытания.
Для обеспечения регулировки и контроля температурных условий проведения испытаний заявляемое испытательное устройство снабжено камерой термостатирования. Предпочтительно камера термостатирования снабжена программируемым устройством
автоматической регулировки и поддержания температуры внутри нее с точностью до
± 2 °С, а также блоком индикации и регистрации температуры внутри камеры. В заявляемом испытательном устройстве цилиндрический ограничитель размещен внутри камеры
термостатирования, что обеспечивает необходимый контроль температуры испытуемого
образца и ее регулировку по заданной схеме.
Предпочтительная, но не ограничивающая, форма реализации заявляемого способа
измерения давления усадки термоусаживаемой цилиндрической полимерной оболочки (в
частности, полиэтиленовых муфт или манжет) и устройства для осуществления заявляемого способа будут рассмотрены ниже со ссылками на позиции фигур, на которых схематично представлены:
фиг. 1 - схематическое изображение испытательного устройства с цилиндрическим
ограничителем в виде двух жестких монолитных полуцилиндров или двух жестких сегментов трубы;
фиг. 1а - схематическое изображение сечения А-А цилиндрического ограничителя (в
виде двух жестких сегментов трубы) с установленным на нем образцом цилиндрической
полимерной оболочки до начала испытания;
фиг. 1б - схематическое изображение сечения А-А цилиндрического ограничителя (в
виде двух жестких сегментов трубы) и образца цилиндрической полимерной оболочки в
конце испытания;
фиг. 1в - схематическое изображение сечения А-А цилиндрического ограничителя (в
виде двух жестких полуцилиндров) с установленным на нем образцом цилиндрической
полимерной оболочки до начала испытаний.
Согласно изобретению, испытательное устройство содержит цилиндрический ограничитель 1 в форме двух половинок жесткой цилиндрической трубы (фиг. 1а и 1б) или же
двух половинок жесткого монолитного цилиндра (фиг. 1в). Цилиндрический ограничитель выполнен из материала, сохраняющего достаточную механическую прочность и
жесткость во время выполнения испытаний в интервале температур от + 15 до (Tт + 20) °С
(Tт - температура перехода полимера муфты или манжеты в вязкотекучее состояние), выбранного из группы, включающей дерево, керамику, полимер, композитный материал,
термостойкое стекло, металл, металлический сплав, а также сочетание двух и более материалов.
Дополнительно наружная поверхность цилиндрического ограничителя 1 может иметь
защитное покрытие (на фигурах не показано), придающее ей антикоррозионные, антиадгезионные или иные свойства, обеспечивающие удобство и надежность эксплуатации.
Наружный диаметр цилиндрического ограничителя 1 может соответствовать, но необязательно, определенному заданному значению, например номинальному наружному
диаметру защитной оболочки ПИ-трубы.
Длина цилиндрического ограничителя 1 подобрана таким образом, что соответствует
или превышает длину испытуемой термоусаживаемой полимерной оболочки (например,
термоусаживаемой муфты или манжеты) 4.
Половинки цилиндрического ограничителя 1 смонтированы параллельно друг другу с
равномерным зазором между ними, равным 0,2-5 мм, предпочтительно 0,5-2 мм.
Заявляемое испытательное устройство имеет также динамометрическое устройство
для измерения механических усилий (фиг. 1), состоящее из жесткого прочного корпуса 5,
захватов 6, имеющих жесткое разъемное соединение с половинками цилиндрического
4
BY 17268 C1 2013.06.30
ограничителя 1, а также электронный динамометр 3, образующий жесткое замыкание
между верхним захватом 6 и корпусом 5. Нижний захват 6 жестко соединен с корпусом 5.
Цилиндрический ограничитель 1 и захваты 6 размещаются в термостатируемой камере 2.
Заявляемый способ измерения давления усадки термоусаживаемой цилиндрической
полимерной оболочки (в частности, муфт или манжет) осуществляется с помощью заявляемого устройства следующим образом. Половинки цилиндрического ограничителя 1 отсоединяют от захватов 6, затем соединяют их вместе по плоскости сечения таким образом,
чтобы получился цилиндр, и надевают на них испытуемый образец цилиндрической полимерной оболочки 4. Далее половинки цилиндрического ограничителя 1 с помощью
имеющихся жестких съемных креплений (на фиг. 1 не показаны) прочно соединяют с
верхним и нижним захватами 6, регулируют креплениями величину зазора в пределах от
0,2 до 5 мм (предпочтительно от 0,5 до 2 мм) между половинками цилиндрического ограничителя 6 и их параллельность друг другу по плоскости сечения так, чтобы две половинки достаточно точно образовывали цилиндр. Испытуемый образец 4 после монтажа
свободно висит на верхней половинке цилиндрического ограничителя 1, как это показано
на фиг. 1а и 1в. Затем включают камеру термостатирования 2 и производят нагрев испытуемого образца 4 и цилиндрического ограничителя 1 со скоростью 1-10 °С/мин (или по
иной необходимой заданной схеме) до температуры Tн, °С, величина которой находится в
интервале (Tт ± 10) °С, где Tт - температура перехода полимера оболочки в вязкотекучее
состояние. Одновременно с включением нагрева начинают выполнять непрерывное (или
через определенные промежутки времени) измерение температуры внутри камеры термостатирования 2 по встроенному в нее датчику температуры (на фиг. 1 не показан). По достижении максимальной температуры нагрева Tн испытуемого образца 4 нагрев камеры
термостатирования 2 выключают и оставляют ее естественным образом охлаждаться вместе с испытуемым образцом 4, одновременно начиная регистрацию показаний электронного динамометра 3 до момента снижения температуры внутри камеры термостатирования 2 до комнатного значения (20 ± 2) °С.
В процессе нагрева испытуемый образец термоусаживаемой цилиндрической полимерной оболочки 4, например, муфты или манжеты, благодаря эффекту памяти формы,
начинает "усаживаться", уменьшается в диаметре и плотно облегает наружную поверхность ограничителя 1 (фиг. 1б). Благодаря жесткости конструкции цилиндрического ограничителя 1 сжатие испытуемого образца термоусаживаемой муфты или манжеты 4 в
радиальном направлении ограничивается наружной поверхностью цилиндрического ограничителя 1, но поскольку муфта или манжета при этом еще не полностью израсходовала
запасенную при ее изготовлении растяжкой (раздувом) потенциальную энергию, то оказывает на поверхность цилиндрического ограничителя 1 сжимающее давление в радиальном направлении. Результирующая сила сжатия испытуемым образцом 4 половинок
цилиндрического ограничителя 1 друг к другу измеряется электронным динамометром 3.
Электронный динамометр 3 имеет жесткую конструкцию и при усилиях, действующих на
него в условиях испытаний, обеспечивает сохранение постоянного зазора между половинками цилиндрического ограничителя 1.
Давление усадки P, Па, испытуемой цилиндрической полимерной оболочки рассчитывают по формуле:
F
P=
,
2RL
где F - максимальное значение усилия сжатия половинок цилиндрического ограничителя
1, зарегистрированное во время охлаждения испытуемого образца до комнатной температуры (20 ± 2) °С, Н;
R - радиус кривизны наружной поверхности половинок цилиндрического ограничителя 1, м;
L - длина испытуемого образца термоусаживаемой цилиндрической полимерной оболочки 4, м.
5
BY 17268 C1 2013.06.30
Источники информации:
1. Протокол тестирования. Приложение 2: Термоусадочная муфта с мастикой [он-лайн]
WEXPO International a/s 2010 [найдено 2010-06-15]. Найдено в Интернет:
<URL.:http://www.wexpo.dk/belmaflex/Russisk/Test %20report %20_komplet-shrinkable %20sleeves_russisk.pdf> > с. 10-12.
2. Монтаж термоусаживаемой муфты [он-лайн] ООО «СМИТ-Ярцево» 2010 [найдено
2010-06-15]. Найдено в Интернет: <URL.: http://www.smit.su/page_91.html>.
Фиг. 1а
Фиг. 1б
Фиг. 1в
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
6
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
440 Кб
Теги
патент, by17268
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа