ГИБКИЙ РУКАВ Российский патент 1994 года по МПК F16L11/04 

Изобретение относится к изготовлению гибких рукавов и шлангов, в частности, напорно-всасывающих рукавов, позволяющих выдерживать вакуум, избыточное гидравлическое давление и относительно большой изгиб.

Известен напорно-всасывающий рукав, содержащий каркас из спирали и прокладок под спиралью и над спиралью из тканей равнопрочных по основе и утку уложенных так, что силовые нити основы и утка составляют 45^о по отношению к оси рукава.

Недостатком известного рукава является низкая надежность по причине расслоения в местах перегиба нитей волнообразующей ткани, расположенной под спиралью при деформировании под действием внутреннего гидравлического давления и изгибе, а также по причине ослабления прочности связи слоев при изготовлении.

Цель изобретения - повышение прочности.

Указанная цель достигается тем, что в гибком рукаве, содержащем внутреннюю эластичную камеру, каркас из спирали, покрытый слоем из эластичного материала и текстильные прокладки, расположенные под спиралью и над спиралью, прокладки изготовлены из полос с однонаправленными силовыми элементами (нитями), например из полос, нарезанных вдоль основы кордных тканей, которые располагаются таким образом, что силовые нити, уложенные под спиралью, располагаются под углом α₁ меньше 45^о, но больше 0, по отношению к оси рукава (45^о > α₁ > 0), а силовые нити полос уложенных над спиралью располагаются под углом α₂ меньше α₃ ≅ 90^о, но больше α₁ по отношению к оси рукава ( α₃ > α₂ >>α₁), при этом силовые нити этих полос располагаются прямыми участками таким образом, что семейство этих нитей образуют гиперболоидную поверхность вращения с диаметром горла поверхности равным диаметру цилиндра, образованного полосами, расположенными под спиралью, а количеством силовых нитей в полосе, расположенной под спиралью, компенсируется неуравновешенность несимметричной конструкции, включающей совпадающий с направлением спирали слой, расположенный над спиралью и саму спираль. Кроме того, силовые нити полос, уложенных над спиралью, могут располагаться изогнутыми участками с перегибами в местах касания к поверхности, образованной полосой, уложенной под спиралью, причем перегиб направлен в сторону поверхности, образованной тканью, уложенной под спиралью.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что предлагаемый гибкий рукав отличается тем, что прокладки изготовлены из полос с однонаправленными силовыми элементами и расположены так, что силовые нити, под спиралью уложены под углом 0 < α₁ < 45^о по отношению к оси рукава, а над спиралью - под углом α₁ < α₂ < α₃ ≅ 90^о по отношению к оси рукава.

Силовые нити полос располагаются прямыми участками, образуя гиперболоидную поверхность с диаметром горла поверхности равным диаметру цилиндра, образованного полосами, расположенными под спиралью. Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "новизна". Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области, позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в предлагаемом рукаве, и признать предлагаемое решение соответствующим критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображен рукав, продольный разрез; на фиг. 2 - схема усилий, возникающих при деформациях рукава и его элементов в процессе вулканизации и эксплуатации, где N - осевые силы, перемещающие витки спирали, К₁ - усилия, действующие на рукава при внутреннем гидравлическом давлении и при изгибе, T_R - результирующая сил К₁, Т_1R - прессующая сила, создаваемая технологическим шнуром, зона F - зона касания текстильных слоев.

Под действием гидравлического давления и изгиба текстильный слой 4, растягивается и перемещает витки спирали 2 в направлении осевых сил N. При этом на ткань передаются усилия К₁, результирующая которых T_R направлена на отрыв волнообразующего текстильного слоя 5 от текстильного слоя 4 в зоне их касания "F".

В процессе изготовления, заготовка рукава фрикционно закреплена на оправке (дорне), витки спирали 3 неподвижны. Усилия К₁ вызваны термоусадкой материала, ткани при вулканизации, результирующая (T_R) которых противоположно направлена прессующему усилию шнура [T_1R] и, следовательно, величина усилия прессования [T_1R] будет всегда уменьшаться на величину [T_R] , т. е. абсолютная величина прессования будет всегда меньше заданного усилия прессования [T_1R] и равна [T_1R - T_R] , следствием чего является ослабление прочности связи между слоями рукавов еще при изготовлении. На фиг. 3 показаны углы расположения силовых нитей слоев из полос и спирали в предлагаемом рукаве, где α₁ - угол наклона силовых нитей, уложенных под спиралью к оси рукава, α₂ - угол наклона силовых нитей, уложенных спиралью к оси рукава, α₃ - угол навивки спирали.

На фиг. 4 показано расположение семейства нитей, образующих, гиперболоид вращения с диаметром горла (do) поверхности равным диаметру цилиндрической поверхности, образованной силовым слоем, расположенным под спиралью в предлагаемом рукаве.

На фиг. 5 изображен поперечный разрез предлагаемого рукава, где показаны: отрезки укладываемых нитей (ab и ab₁) семейства которых образуют гиперболоидную поверхность вращения, причем ab - отрезок прямой нити, ab₁ - отрезок нити с перегибом в месте касания к поверхности, с образованной силовым слоем, укладываемым под спиралью; силы N₁ и N₂', возникающие в нитях при воздействии внутреннего гидравлического давления и при воздействии на рукав изгиба; силы отрыва, действующие на силовой слой, уложенный над спиралью К = 0 при отрезках нитей, уложенных по прямой ab; силы улучшающие сцепление слоев (-К) при отрезках нитей ab₁, уложенных с перегибом. Рукав содержит внутреннюю камеру 1, навитую армирующую спираль 2, покрытую резиновым слоем 3, текстильный слой 4, уложенный под спиралью, силовые нити которого расположены к оси рукава под углом 0 < α₁ <45^о, и текстильный слой 5, уложенный над спиралью, силовые нити которого расположены к оси рукава под углом α₁ < α₂ < α₃ ≅ 90^о.

Рукав изготавливают путем последовательного наложения на цилиндрическую оправку (дорн) 6 резиновых слоев 1, 3 текстильных (тканевых) прокладок 4, 5 и спирали 3. Прокладки выполнены из полос с однонаправленными силовыми нитями, которые располагаются прямыми участками и семейство этих нитей образует гиперболоидную поверхность вращения с диаметром горла d_o поверхности равным диаметру цилиндрической поверхности, образованной силовым слоем, расположенным под спиралью в предлагаемом рукаве (см. фиг. 4). Количество силовых нитей в полосе, расположенной под спиралью, компенсирует неуравновешенность несимметричной конструкции, включающей совпадающий с направлением спирали текстильный слой над спиралью и саму спираль. Силовые нити полос, уложенных над спиралью могут располагаться изогнутыми участками (см. фиг. 5) с перегибами в месте касания к поверхности, образованной силовым слоем, уложенным под спиралью, что улучшает сцепление слоев при воздействии внутреннего гидравлического давления и при изгибе.

Волны на поверхности заготовки образуются путем опрессовывания пакета резиновых и текстильных слоев гибки шнуром 7 между витками спирали. Во время вулканизации резиновые и текстильные слои адгезионно соединяются между собой в местах контакта. После вулканизации шнур удаляется с поверхности рукава, дорн извлекается.

Такое техническое решение позволяет улучшить сцепление слоев и повысить прочность и надежность рукавов. (56) Авторское свидетельство СССР N 1227893, кл. F 16 L 29/06, 1984.

Под ред. Р. В. Узиной. Технология обработки корда из химических волокон в резиновой промышленности. М. : Химия, 1973 г. , с. 39, 40.

Использование: при изготовлении рукавов, выдерживающих вакуум, избыточное гидравлическое давление и относительно большой изгиб. Сущность изобретения: каркас из спирали покрыт слоем из эластичного материала. Текстильные прокладки расположены под и над спиралью. Прокладки выполнены из полос с однонаправленными силовыми нитями, расположенными прямыми участками и уложенными под спиралью под углом 0<α₁<45^° над спиралью - под углом α₁<α₂≅ 90^° к геометрической оси рукава. Семейство силовых нитей полос образует гиперболоид вращения с диаметром горла поверхности равным диаметру цилиндра, образованного полосами, расположенными под спиралью. Силовые нити уложены над спиралью и образуют изогнутые участки с перегибами в местах касания к поверхности, образованной полосой, уложенной под спиралью. Перегиб направлен в сторону поверхности, образованной полосой, уложенной под спиралью. 1 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. ГИБКИЙ РУКАВ, содержащий внутреннюю эластичную оболочку, каркас из спирали, покрытый слоем из эластичного материала, и текстильные прокладки, расположенные под и над спиралью, отличающийся тем, что прокладки выполнены из полос с однонаправленными силовыми нитями и уложенными под спиралью под углом 0^o <<<< α₁ <<<< 45^o, а над спиралью наложенные под углом α₁ <<<< α₂ ≅ 90^o к геометрической оси рукава, при этом семейство силовых нитей полос, расположенных прямыми участками, образует гиперболоид вращения с диаметром горла поверхности, равным диаметру цилиндра, образованного полосами, расположенными под спиралью. 2. Рукав по п. 1, отличающийся тем, что силовые нити полос, уложенные над спиралью, образуют изогнутые участки с перегибами в местах касания к поверхности, образованной полосой, уложенной под спиралью, причем перегиб направлен в сторону поверхности, образованной полосой, уложенной под спиралью.