Tira de material compuesto reforzado enrollable para formar una tubería helicoidal y método para ello.

Una tira de material compuesto (10) enrollable para formar una tubería helicoidal para la transportación de fluidos,

la tira de material compuesto comprende:

una tira de plástico alargada (11) que tiene una porción base (12), la porción base que tiene un lado inferior que define una cara interna (14) y un lado superior que define una cara externa;

al menos una porción de nervaduras que se extiende longitudinalmente (20) orientada hacia arriba de la cara externa de la porción de base, la porción de nervaduras que tiene un extremo distal (26) distante de la porción base (12);

un elemento de refuerzo interno alargado (30) dispuesto dentro de, o adyacente a, la porción de base;

un elemento de refuerzo externo alargado (42) dispuesto dentro del extremo distal de la porción de nervaduras (20), paralelo al elemento de refuerzo interno (30); y

Una porción de trama plástica intermedia alargada (23) que se extiende entre los elementos de refuerzo interno y externo, la porción de trama junto con los elementos de refuerzo interno y externo forman una porción de nervaduras de material compuesto (20),

en donde cuando se enrolla en una tubería helicoidal, la porción de nervaduras de material compuesto (20) refuerza la tubería contra las cargas de compresión radiales,

caracterizada porque la cara interna (14) de la porción base mencionada tiene una porción transversal sustancialmente plana.

Tira de material compuesto reforzado enrollable para formar una tubería helicoidal y método para ello Campo de la invención

Esta invención se refiere a las mejoras a las estructuras estriadas reforzadas, y particularmente a tuberías, tubos o conductos enrollados helicoidales fortalecidos fabricados a partir de un compuesto de materiales.

Antecedentes

La siguiente discusión que proporciona ciertos antecedentes a la invención tiene la intención de facilitar un mejor entendimiento de la invención. Sin embargo, se debe apreciar que la discusión no es un reconocimiento o admisión que cualquiera de los materiales referidos eran publicados, conocidos o formaban parte del conocimiento general en la fecha de prioridad de la solicitud.

Es conocido que las tuberías de plástico pueden fabricarse helicoidales al enrollar una tira de plástico que tiene una serie de nervaduras verticales separadas que se extienden longitudinalmente de la tira, a temperatura ambiente o a una temperatura elevada donde el plástico se vuelve más flexible. Esta forma helicoidal se conoce actualmente en la industria de las tuberías y se describe en las patentes por el solicitante relacionando la forma de la tira de plástico, la forma del tubo y la forma de la máquina mediante la cual se producen las tuberías o tubos a partir de dichas tiras.

Para fabricar estas tuberías en aplicaciones de alto desempeño, para conseguir el grado de resistencia necesaria, el grosor de las paredes de las tiras plásticas debe ser bastante sustancial, así como también el de las nervaduras. Alternativamente, las tuberías o tubos acabados pueden ser reforzados con elementos de refuerzo o de fortalecimiento.

En aplicaciones donde los tubos o tuberías reforzados están enterrados en una zanja o sometidos a altas cargas de tierra, la resistencia de la tubería o tubo es de extrema importancia.

La patente australiana de los solicitantes núm. AU67431 describe un método de producción de un tubo plástico reforzado utilizando un elemento de refuerzo colocado entre las nervaduras de una forma que la resistencia a la deflexión de la tubería o tubo terminado aumenta materialmente. El elemento de refuerzo comprende un elemento de metal que tiene un perfil de una sección transversal en forma de U, los extremos libres del elemento de refuerzo se diseñan para acoplar por debajo de formaciones de rebordes opuestos de un par de nervaduras adyacentes para de esta manera sujetar la tira metálica en una posición entre las nervaduras y a su vez endurecer las nervaduras y la tubería terminada.

La patente australiana de los solicitantes núm. AU66147 describe una mejora sobre la descripción de la patente australiana núm. AU67431 referida anteriormente La mejora se proporciona mediante la provisión de un elemento de refuerzo que tiene una porción del cuerpo central de una sección transversal en forma de U o V que tiene una altura radial mayor que la altura de las nervaduras de manera que el diámetro externo efectivo de la tubería compuesta aumenta sustancialmente. Esto proporciona una tubería más rígida.

La patente australiana de los solicitantes núm. AU232279 comprende una mejora adicional sobre la descripción de la patente australiana núm. AU66147referida anteriormente. La mejora se proporciona mediante la provisión de un elemento de refuerzo que tiene una relación de altura a grosor de al menos 3:1 y orientado sustancialmente perpendicular a la base de la tira. La cara interna de la tira forma una superficie continua por debajo de la tira de refuerzo. La provisión de la tira de refuerzo anteriormente mencionada refuerza la tubería contra las cargas de compresión radial de una manera más eficiente que los refuerzos de la técnica anterior, mientras que la cara interna proporciona una superficie de la tubería interna lisa y separa las tiras de refuerzo del fluido dentro de la tubería.

Antes de la comercialización de la patente australiana del solicitante núm. AU232279, las tuberías de material compuesto enrolladas helicoidales se obtenían en una operación de múltiples etapas. El cuerpo plástico fue extrudido y después se enrolló helicoidalmente para formar una tubería. Los elementos alargados de refuerzo de acero se enrollaron por separado en un perfil proporcionando la rigidez requerida (tal como los perfiles invertidos con forma de U o V referidos anteriormente) El perfil de acero laminado formado se enrolló después a un radio aproximado al del cuerpo plástico enrollado helicoidalmente. Finalmente, el elemento o los elementos perfilados y redondeados se enrollados en el exterior de la tubería de plástico para formar una tubería de material compuesto con la rigidez requerida.

Cuando se usaron los elementos de refuerzo descritos en las patentes australianas núm. AU67431 y AU66147, la etapa de enrollado del elemento de refuerzo de acero a un radio aproximado al de la tubería de plástico involucró el estirado del elemento de refuerzo de acero más allá de su límite elástico. Esto requirió la aplicación de una fuerza considerable durante el proceso de enrollado. En contraste, el enrollado de los perfiles plásticos extrudidos en una tubería helicoidal requiere generalmente mucho menos fuerza debido a las propiedades materiales de los plásticos. Usando el perfil del material compuesto de la patente australiana de los solicitantes con núm. AU232279 puede ser

posible enrollar una tira de material compuesto preformada de acero y plástico directamente en una tubería a partir de un carrete de perfil de material compuesto

Una tubería enrollada helicoidalmente se describe además en la patente de Estados Unidos 4 928 735.

Un objeto de la presente invención es proporcionar ciertas mejoras, más allá de las descritas en las descripciones de patentes anteriormente enunciadas para tiras enrollables en tubos o tuberías de plástico enrolladas helicoidalmente reforzadas a partir de dichas tiras.

Resumen de la invención

De conformidad con un primer aspecto de la invención se proporciona una cinta de material compuesto enrollable para formar una tubería helicoidal para transportar fluidos, la cinta de material compuesto comprende:

una cinta plástica alargada que contiene una porción base, la porción base tiene un lado inferior que define una cara interna y un lado superior que define una cara externa;

al menos una porción de nervadura se extiende longitudinalmente orientada hacia arriba desde la cara externa de la porción base, la porción de nervadura tiene un extremo distal remoto de la porción base un elemento de refuerzo interno alargado dispuesto dentro o adyacente a la porción base;

un elemento de refuerzo externo alargado dispuesto dentro del extremo distal de la porción de nervadura paralela al elemento de refuerzo interno; y

una porción de una trama plástica intermedia alargada que se extiende entre los elementos de refuerzo internos y externos, la porción de trama junto con los elementos de refuerzo internos y externos forman una porción de nervadura compuesta,

en donde, cuando se enrolla en una tubería helicoidal, la porción de nervadura compuesta refuerza la tubería contra las cargas de compresión radiales.

Preferentemente, el elemento de refuerzo externo se construye a partir de un material que tiene un Módulo de Young más alto que el de las tiras plásticas y donde el elemento de refuerzo interno está construido de un material que tiene un Módulo de Young mayor que el de la tira de plástico.

Preferentemente, los elementos de refuerzo internos y externos están completamente encapsulados.

Preferentemente, los elementos de refuerzo son filamentos hilados o no hilados.

Preferentemente, los elementos de refuerzo son alambres.

Preferentemente, las tiras del material compuesto incluyen una pluralidad de porciones de nervaduras que se extienden longitudinalmente hacia arriba desde la cara más externa de la porción base.

Preferentemente, las tiras de material compuesto incluyen formaciones de conexión en extremos opuestos de ella, las formaciones de conexión están adaptadas para interconectarse cuando la tira se enrolla en una trayectoria helicoidal y las porciones borde adyacentes de la tira se solapan entre sí.

Preferentemente, para cada porción de nervadura del material compuesto, una distancia medida desde la cara interna de la tira hacia arriba hasta el extremo distal de la porción de nervadura del material compuesto no es mayor que una distancia medida desde la cara interna de la tira hacia arriba hasta un vértice de las formaciones de conexión.

Preferentemente, la tira tiene un primer y segundo elementos de refuerzo externos alargados dispuestos dentro del extremo... [Seguir leyendo]

1. Una tira de material compuesto (1) enrollable para formar una tubería helicoidal para la transportación de fluidos, la tira de material compuesto comprende:

una tira de plástico alargada (11) que tiene una porción base (12), la porción base que tiene un lado inferior que define una cara interna (14) y un lado superior que define una cara externa;

al menos una porción de nervaduras que se extiende longitudinalmente (2) orientada hacia arriba de la cara externa de la porción de base, la porción de nervaduras que tiene un extremo distal (26) distante de la porción base (12);

un elemento de refuerzo interno alargado (3) dispuesto dentro de, o adyacente a, la porción de base; un elemento de refuerzo externo alargado (42) dispuesto dentro del extremo distal de la porción de nervaduras (2), paralelo al elemento de refuerzo interno (3); y

Una porción de trama plástica intermedia alargada (23) que se extiende entre los elementos de refuerzo interno y externo, la porción de trama junto con los elementos de refuerzo interno y externo forman una porción de nervaduras de material compuesto (2),

en donde cuando se enrolla en una tubería helicoidal, la porción de nervaduras de material compuesto (2) refuerza la tubería contra las cargas de compresión radiales,

caracterizada porque la cara interna (14) de la porción base mencionada tiene una porción transversal sustancialmente plana.

2. Una tira como se reivindica en la reivindicación 1, en donde el elemento de refuerzo externo (42) se construye de un material que posee un módulo de Young mayor que el de la tira de plástico (11) y en donde elemento de refuerzo interno (3) se construye de un material que tiene un módulo de Young mayor que el de la tira de plástico.

3. Un tira como se reivindica en la reivindicación 1, en donde los elementos de refuerzo interno y externo están completamente encapsulados.

4. Una tira como se reivindica en la reivindicación 1 que tiene un primer y un segundo elemento de refuerzo externos alargados (42, 44) dispuestos dentro del extremo distal (26) de la porción de nervaduras posicionada lateralmente separada del primer y segundo lado, respectivamente, de un plano que hace biseca la porción de nervadura perpendicularmente a la base.

5. Una tubería (7) que comprende una tira de material compuesto enrollada helicoidalmente (1), la tira de material compuesto como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.

6. Un método para producir una tubería (7) que comprende una tira de material compuesto enrollada helicoidalmente (1), que incluye las etapas de:

a) extrudir una tira plástica alargada (11), la tira tiene una porción base (12), la porción base tiene un lado inferior que define una cara interna (14) y un lado superior que define una cara externa, y al menos una porción de nervaduras extendidas longitudinalmente orientadas hacia arriba de la cara externa de la porción de nervaduras, la porción de nervaduras tiene un extremo distal (26) remoto de la porción base;

b) introducir un primer elemento de refuerzo en la porción base en una posición adyacente a, al menos, una porción de nervaduras, para así formar una tira de material compuesto subensamblada;

c) flexionar la tira de material compuesto alrededor de un eje transversal a la base;

d) introducir un segundo elemento de refuerzo en el extremo distal de al menos una porción de nervaduras, para así formar una tira de material compuesto ensamblada,

de manera que la etapa de introducir el primer elemento de refuerzo ocurre durante o después de la etapa de extrusión y de manera que la etapa de introducir el segundo elemento de refuerzo ocurre durante o después de la etapa de flexión,

caracterizado porque la cara interna (14) de la mencionada porción base se forma con una porción transversal sustancialmente plana.

7. Un método como el reivindicado en la reivindicación 6 en donde la etapa de flexión c) comprende enrollar la tira de material compuesto subensamblada en una tubería.

8. Un método como el reivindicado en la reivindicación 6 en donde la etapa de introducción d) incluye tensar el elemento de refuerzo de manera que la tubería está pretensionada.

9. Un método como el reivindicado en la reivindicación 6 que además comprende la etapa de sellar el segundo elemento de refuerzo dentro del extremo distal (26) de al menos una nervadura.