Способ определения давления усадки термоусаживаемой цилиндрической оболочки из полимерного материала, обладающего эффектом памяти формы, и устройство для его осуществления

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ УСАДКИ ТЕРМОУСАЖИВАЕМОЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ ИЗ ПОЛИМЕРНОГО МАТЕРИАЛА, ОБЛАДАЮЩЕГО ЭФФЕКТОМ ПАМЯТИ ФОРМЫ, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(71) Заявители Общество с ограниченной ответственностью Сармат ТермоИнжиниринг Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Дашкевич Владимир Ромуальдович Касперович Ольга Михайловна Левчук Георгий Константинович Лобан Наталья Степановна Малащенко Владимир Анатольевич Ревяко Михаил Михайлович(73) Патентообладатели Общество с ограниченной ответственностью Сармат Термо-Инжиниринг Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(57) 1. Устройство для определения давления усадки термоусаживаемой цилиндрической оболочки из полимерного материала, обладающего эффектом памяти формы, содержащее камеру термостатирования, внутри которой размещен цилиндрический ограничитель,включающий два металлических фланца, жестко соединенные трубой, гибкий и прочный 17270 1 2013.06.30 тонкопленочный материал цилиндрической формы, герметично прикрепленный к фланцам с образованием замкнутого герметичного пространства, целиком заполненного рабочим веществом, находящимся в жидком агрегатном состоянии при температуре от 15 до(т 20) С, где т - температура перехода полимера оболочки в вязкотекучее состояние,при этом к цилиндрическому ограничителю подключено механическое и/или электронное устройство измерения давления рабочего вещества. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что камера термостатирования снабжена устройством плавной регулировки скорости нагрева и поддержания температуры в диапазоне от 15 до (т 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 н С, величина которой равна (Тт 10) С и при достижении которой нагрев прекращают и обеспечивают естественное охлаждение образца термоусаживаемой цилиндрической полимерной оболочки до температуры (202) С,при этом производят измерение давления, оказываемого на наружную поверхность цилиндрического ограничителя сжимающегося в радиальном направлении образца цилиндрической полимерной оболочкой при его термической усадке в течение всего времени охлаждения образца термоусаживаемой цилиндрической полимерной оболочки, причем за давление усадки термоусаживаемой цилиндрической полимерной оболочки принимают максимальное значение давления, зарегистрированного во время охлаждения испытуемого образца цилиндрической полимерной оболочкой до температуры (202) С. Изобретение относится к способам испытаний и испытательной технике, а именно к способам и устройствам для испытаний цилиндрических оболочек из полимерного материала, обладающего эффектом памяти формы, предпочтительно изготовленных 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 термоизолирован 2 17270 1 2013.06.30 ных пенополиуретаном стальных труб в защитной полиэтиленовой оболочке (далее ПИ-трубы). 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 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, 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, что в свою очередь позволяет более адекватно и надежно контролировать их качество, а также оптимизировать и контролировать технологические параметры процесса термической усадки цилиндрических полимерных оболочек. Поставленная задача решается, а технический результат достигается в заявляемом способе измерения давления усадки термоусаживаемой цилиндрической оболочки из полимерного материала, 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 ПИ-трубы, с помощью заявляемого устройства для осуществления этого способа, содержащего ограничитель цилиндрической формы с размещенным на нем испытуемым образцом термоусаживаемой цилиндрической полимерной оболочки, ограничивающий до определенного заданного значения радиальную деформацию (уменьшение внутреннего диаметра) испытуемой цилиндрической полимерной оболочки в процессе испытаний, камеру термостатирования, в которой размещается цилиндрический ограничитель, а также прибор 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 осевом и радиальном направлении испытуемого образца термоусаживаемой цилиндрической полимерной оболочки 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 оболочки из полимерного 3 17270 1 2013.06.30 материала, обладающего эффектом памяти формы, 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 и свободно размещенным на нем испытуемым образцом термоусаживаемой цилиндрической полимерной оболочки фиг. 1 а - схематическое изображение сечения А-А цилиндрического ограничителя со свободно размещенным на нем испытуемым образцом термоусаживаемой цилиндрической полимерной оболочки до начала испытания фиг. 1 б - схематическое изображение сечения А-А цилиндрического ограничителя и образца термоусаживаемой цилиндрической полимерной оболочки в конце испытания. Согласно изобретению, испытательное устройство (фиг. 1) состоит из цилиндрического ограничителя 1, размещенного в термостатируемой камере 2, механического и/или электронного прибора для измерения давления усадки 3, например манометра давления жидкости, соединенного трубчатым каналом 6 с рабочим веществом 8, а также размещенного на цилиндрическом ограничителе 1 испытуемого образца термоусаживаемой цилиндрической полимерной оболочки 4. Цилиндрический ограничитель 1 в рабочем состоянии (фиг. 1 а и фиг. 1 б) представляет собой сосуд цилиндрической формы, внутренний объем которого заполнен веществом 8(далее - рабочее вещество), во время выполнения испытаний находящимся в жидком агрегатном состоянии в интервале температур от 15 С до (т 20) С (т - температура перехода полимера цилиндрической оболочки в вязко-текучее состояние). В качестве рабочего вещества может использоваться, например, этилсилоксан, но не только. Цилиндрический ограничитель 1 состоит из двух плоских металлических фланцев 9, расположенных параллельно друг другу и симметрично относительно общей оси,перпендикулярной их плоскости. Фланцы 9 жестко соединены друг с другом с помощью металлической трубы 10. К фланцам 9 герметично прикреплен гибкий и прочный тонкопленочный материал цилиндрической формы 11, не проницаемый для рабочего вещества 8. Наружная поверхность тонкопленочного материала 11 может иметь защитное покрытие(на фигурах не показано), придающее поверхности тонкопленочного материала антикоррозионные, антиадгезионные или иные свойства, обеспечивающие удобство и надежность эксплуатации. Тонкопленочный материал 11, металлическая труба 10 и фланцы 9 образуют герметичное замкнутое внутреннее пространство цилиндрического ограничителя 1,которое целиком заполнено жидким рабочим веществом 8. Наружный диаметр цилиндрического ограничителя 1 может соответствовать определенному заданному значению,например номинальному наружному диаметру защитной оболочки ПИ-трубы. Длина тонкопленочного материала 11 подобрана таким образом, что соответствует или превышает длину испытуемой термоусаживаемой цилиндрической полимерной оболочки. Заявляемый способ измерения давления усадки термоусаживаемой цилиндрической полимерной оболочки осуществляется с помощью заявляемого устройства следующим образом. Испытуемый образец термоусаживаемой цилиндрической полимерной оболочки 4 надевают на цилиндрический ограничитель 1, который затем помещают в камеру термостатирования 2 и устанавливают на две подставки 5, обеспечивающие необходимый зазор между испытуемым образцом 4 и дном камеры термостатирования 2. Через отверстие подходящего диаметра в боковой стенке камеры термостатирования 2 к штуцеру 7, имеющему сквозной канал во внутреннюю полость ограничителя 1, присоединяют трубку 6 от манометра 3. Далее включают нагрев камеры термостатирования 2 и нагревают испытуемый образец 4 и цилиндрический ограничитель 1 со скоростью 1-10 С/мин (или по иной необходимой заданной схеме) до температуры н С, величина которой равна(т 10) С. Одновременно с включением нагрева начинают выполнять непрерывное (или через определенные промежутки времени) измерение температуры внутри камеры термо 4 17270 1 2013.06.30 статирования 2. По достижении максимальной температуры нагрева н испытуемого образца нагрев камеры термостатирования 2 выключают и оставляют ее естественным образом охлаждаться вместе с испытуемым образцом 4, одновременно начиная измерять манометром 3 величину давления рабочего вещества 8 до момента снижения температуры внутри камеры термостатирования 2 до (202) С. В процессе нагрева испытуемый образец термоусаживаемой цилиндрической полимерной оболочки 4 благодаря эффекту памяти формы начинает усаживаться, уменьшается в диаметре и плотно облегает наружную поверхность цилиндрического ограничителя 1, но поскольку цилиндрическая полимерная оболочка при этом еще не полностью израсходовала запасенную при ее изготовлении растяжкой (раздувом) потенциальную энергию,то оказывает давление в радиальном направлении на поверхность цилиндрического ограничителя 1. Благодаря жесткости конструкции цилиндрического ограничителя 1, практической несжимаемости жидкого рабочего вещества 8, неизменности внутреннего объема ограничителя 1 и неизменности количества рабочего вещества 8, а также достаточной гибкости тонкопленочного материала 11, давление, создаваемое испытуемым образцом 4 при его усадке в радиальном направлении, передается через гибкий тонкопленочный материал 11 жидкому рабочему веществу 8. Величина этого давления регистрируется манометром 3. За величину давления усадки испытуемого образца цилиндрической полимерной оболочки 4 принимают максимальное значение давления, зарегистрированное во время охлаждения испытуемого образца до температуры (202) С. Источники информации 1. Протокол Тестирования. Приложение 2 Термоусадочная муфта с мастикой онлайн/ 2010 найдено 2010-06-15. Найдено в Интернет.///// 20 20- 20.с. 10-12. 2. Монтаж термоусаживаемой муфты он-лайн ООО СМИТ-Ярцево 2010 найдено 2010-06-15. Найдено в Интернет . ///91 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6