» » Стеклопластиковые трубы для систем вентиляции

Стеклопластиковые трубы для систем вентиляции

30.08.2016

Эффективность применения полимерных материалов для создания вентиляционных труб обосновывается их малым весом, коррозиестойкостью, высокими аэродинамическими показателями в связи с гладкой поверхностью. В системах вентиляции на шахтах и рудниках зарубежных стран широко применяют трубопроводы из различных полимерных композиций: полихлорвинила (Канада), полиэтилена (ФРГ, Чехия), поливинилхлорида (Франция), стеклопластиков (Швеция). Различные виды пластмассовых труб используются на шахтах США, Австралии, Англии, ЮАР.
Шахты и рудники нашей страны имеют также достаточно большой опыт применения вентиляционных труб из пленочного полиэтилена, различных полиамидов, винипласта, различных видов прорезины и синтетических тканей, пропитанных полимерными связующими. Однако опыты показали, что наилучшим полимерным материалом для создания вентиляционных труб является стеклопластик, обеспечивающий, кроме перечисленных выше качеств, также высокую прочность и жесткость, что важно в связи с частой переноской и монтажем — демонтажем труб в стесненных подземных условиях шахт.
Основные работы по созданию стеклопластиковых труб для систем шахтной вентиляции проделаны Ворошиловградским машиностроительным институтом (ВМИ) и ВНИИОМШСом.
Жесткие стеклопластиковые трубы ВМИ

ВМИ разработал конструкцию и технологию изготовления жестких стеклопластиковых труб, предназначенных для проветривания горных выработок строящихся и действующих шахт как для нагнетательной, так и для отсасывающей схемы вентиляции при температурах от -50 до +50° С и любой влажности, газовом составе и запыленности воздуха. Стеклопластиковая труба ВМИ представляет собой жесткую цилиндрическую оболочку длиной 3000 мм, толщиной стенки 2—4 мм и любым диаметром в диапазоне 600—1200 мм. На наружной поверхности трубы имеется 2—3 кольцевых ребра, обеспечивающих ее жесткость и прочность. Торцы трубы имеют соединительные фланцы также из стеклопластика, которые одновременно выполняют и роль концевых ребер жесткости.
Трубы заодно с фланцами и ребрами жесткости изготавливаются на оправке методом трехслойной поперечно-продольной намотки стекложгутов, пропитанных полиэфирным компаундом, обеспечивающим негорючесть и неэлектризуемость материала. Полимеризация намотанной заготовки осуществляется без съема с оправки в электропечи по разработанному температурновременному режиму. Технологический процесс намотки осуществляется в следующей последовательности: поперечная намотка стекложгутов, продольная укладка волокон, намотка ребер жесткости и фланцев.
Для создания производства стеклопластиковых труб в условиях ремонтно-механических заводов шахт и рудников ВМИ разработаны экономичная технологическая схема и установка для намотки труб. Кроме дорна и шпулярников со стекложгутами, установка включает в себя три механизма — для поперечной намотки стекложгутов, для поворота и фиксации дорна.
Испытания изготовленных на такой установке труб диаметром 800 мм при толщине стенки 2 мм показали хорошие эксплуатационные качества и прочность труб. Стеклопластиковые трубы ВМИ предназначены в основном для проветривания вертикальных и наклонных горных выработок, где к трубам, помимо легкости и хороших аэродинамических качеств, предъявляются требования прочности, устойчивости и надежного фланцевого соединения.
Гибкие стеклопластиковые трубы

Для проветривания горизонтальных, в том числе тупиковых, выработок (длиной до 3—4 км) экономически целесообразно применять стеклопластиковые трубы, сшиваемые из гибких стеклопластиковых пластин толщиной 1,5—2,5 мм, предварительно нарезаемых из рулонов и непосредственно сшиваемых на месте эксплуатации. Таким образом, весь цикл изготовления труб состоит из раскроя рулонного стеклопластика, зачистки кромок швов, сшивки труб и герметизации швов.
По технологии ВНИИОМШСа разметка параметров труб необходимых диаметров проводилась при помощи барабана — отсчетчика, для раскроя стеклопластика использовались гильотиновые ножницы и стол, а сшивка труб осуществлялась проволокошвейной машиной БШП-5 с модернизированной консолью, обеспечивающей изготовление труб любой длины и диаметра. Соединение труб скрепочным способом потребовало решения вопроса герметизации продольных швов, а соединение готовых секций (рукавов) в длинный трубопровод также пришивки раструбов и герметизации поперечных швов.
В качестве герметика использовались дивинилстирольный каучук 14ТЭП-1, а также некоторые виды резин и гуммированного паралона. В связи с медленной полимеризацией каучук 14ТЭП-1 растекался по цилиндрической поверхности трубы, что не позволяло обеспечить плотность швов. Резины и паралон не обеспечивали достаточной плотности швов при их прошивке проволокошвейной машиной. Лучшим способом герметизации швов оказалось использование прокладки стеклоленты, пропитанной герметиком 51-Г-10.
В качестве перспективного соединения труб из гибких стеклопластиков ВНИИОМШСом предложена химическая сварка швов с ультразвуковым источником нагрева или высокочастотными токами. Такие способы обеспечивают плотность швов. Опыты показали, что коэффициент аэродинамического сопротивления стеклопластиковых труб в 1,5 раза ниже, чем металлических, что позволяет в 1,5—2 раза уменьшить потери напора и, следовательно, при одной и той же расходуемой мощности во столько же раз увеличить длину поверхностного трубопровода.
Испытания и промышленное применение вентиляционных труб из гибкого стеклопластика, проведенные на шахтах Донбасса, позволили дать высокую оценку с рекомендацией широкого внедрения.