АРМИРОВАННЫЙ ГИБКИЙ ШЛАНГ Российский патент 2001 года по МПК F16L11/08 

Изобретение относится к гибкому шлангу, изготовленному из пластика или армированной резины, с трубчатой оплеткой, изготовленной из текстильного материала, который можно использовать в области ирригации или в области подачи жидкостей под давлением в открытых или замкнутых системах.

Обычные гибкие шланги описанного выше типа, как правило, формируют из первого трубчатого внутреннего слоя, изготовленного из пластика или резины, на который накладывают трубчатый текстильный материал для увеличения устойчивости гибкого шланга к давлению, уменьшения его деформации и повышения его пропускной способности.

Одним из наиболее широко распространенных и наиболее применяемых обычных шлангов является так называемый шланг с "сетчатой оплеткой", в котором трубчатая укрепляющая ткань сформирована из множества нитей, навитых по спирали на гибкий шланг в виде параллельных и равноотстоящих друг от друга рядов, и наложенных на равное количество поперечно направленных столбиков, также расположенных вдоль параллельных и равноотстоящих друг от друга линий, которые расположены симметрично относительно оси шланга так, чтобы образовать сетку с ячейками в виде ромбов.

Текстильный материал, окружающий наружную поверхность внутреннего слоя пластика, затем покрывают следующим наружным слоем пластика или резины, который обычно, но не обязательно, бывает прозрачным и с помощью которого фиксируют сетчатый материал на гибком шланге и защищают его. Гибкий шланг с таким типом оплетки может выдерживать более высокое давление, чем рукав без оплетки, и оплетка может способствовать уменьшению его деформации, так как это переплетение нерастяжимого типа и, благодаря этому, препятствует деформации внутреннего слоя.

Недостатком описанного выше шланга с сетчатой оплеткой является то, что его гибкость относительно ограничена; это значит, что радиус изгиба, под которым можно его согнуть, достаточно большой в сравнении с вязанными трикотажными шлангами.

Другим обычным типом гибкого шланга является такой, в котором оплетка, которой окружают наружную часть рукава, сформирована путем вязания вместо тканого переплетения.

В европейском патенте EP-A-0 527 512, выданном на имя того же заявителя, что и настоящая заявка, описан шланг, снабженный конкретным вязаным каркасом, в котором отдельные петли имеют трапецеидальную форму, образованную нитями, которые переплетены в углах. Этот тип вязаного каркаса обладает тем преимуществом, что делает рукав более прочным, чем аналогичные гибкие рукава с вязаным каркасом.

Известно, что вязание - это особый вид переплетения, который получают путем использования одной или большего числа нитей, взаимно соединенных более или менее сложными перегибами, также известными как петли или основные стежки, которые сообщают вязаному материалу большую эластичность.

Так называемый основовязаный трикотаж вырабатывают из множества взаимно параллельных нитей, подаваемых со множества бобин, и эти нити изгибают так, чтобы образовывать одинаковое количество столбиков петель, которые переплетены как в уточном направлении, так и в направлении цепочек; в результате их переплетения образуют поперечные ряды петель и продольные линии столбиков петель или шнуров.

Одним из наиболее широко промышленно используемых гибких шлангов является шланг, в котором трикотажный материал имеет переплетение основовязаное, где этот термин определяет переплетение, в котором каждая нить образует петлю путем переплетения с одной или большим числом нитей справа и с одной или большим числом нитей слева.

Хотя, с одной стороны, гибкий шланг с трикотажным материалом более гибкий, так как хорошо известно, что трикотаж раздается с увеличением диаметра шланга из-за увеличения давления в нем, с другой стороны, недостаток трикотажного полотна, особенно основовязаного материала, заключается в том, что по мере увеличения давления шланг подвергается крутящему эффекту в результате действия жидкости, проходящей под давлением внутри шланга. Это происходит из-за расположения по спирали рядов петель, которые в противоположность преимущественно продольной ориентацией столбиков, вызывают несбалансированную реакцию и создают существенное кручение шланга.

В европейском патенте EP-A-0 623 776, выданном на имя того же заявителя, что и настоящая заявка, описан шланг, который имеет следующую структуру от центра - наружу: внутренний слой из пластика или резины, который имеет наружную поверхность; трикотажный материал с "цепочным" переплетением, содержащий ряды и столбики петель, имеющий трубчатую форму, и навит в один слой вокруг наружной поверхности внутреннего слоя; и наружный слой, предназначенный для защиты петельного слоя; причем столбики и ряды петель наклонены в противоположных направлениях под в существенной степени одинаковыми углами к продольной оси шланга для того, чтобы исключить эффект кручения, возникающий под влиянием давления, создающегося внутри шланга.

Этот известный патент не раскрывает зависимости между различными параметрами трикотажной армирующей части, такими как шаг, наклон и плотность нити на единицу длины как самих по себе параметров, так и их связи с размерными параметрами внутреннего слоя. В соответствии с этим из-за большого числа включенных параметров и из-за большого числа возможных их комбинаций специалист в данной области не располагает полной информацией, требуемой для получения достоверных нужных результатов или, по крайней мере, возможностью оптимизировать условия, предотвращающие скручивание рукава.

Целью настоящего изобретения является преодоление указанных выше недостатков.

Следующей целью изобретения является разработка соотношений между различными параметрами оплетки и параметрами внутреннего слоя для того, чтобы исключить кручение, вызываемое в трикотажном материале под действием давления, создаваемого жидкостью, без снижения при этом гибкости и устойчивости к разрыву шланга под действием давления.

Эта цель и другие задачи, которые станут очевидными ниже, достигают путем создания гибкого шланга, изготовленного в соответствии с настоящим изобретением, который в соответствии с объемом п. 1 формулы изобретения включает по меньшей мере один внутренний трубчатый слой из пластика или резины, имеющий наружный диаметр и продольную ось; вязаную укрепляющую оплетку основовязаного типа, которая содержит ряды по существу параллельных петель и столбики по существу параллельных петель с соответствующей плотностью петель на единицу длины в продольном направлении, причем вязаный слой укрепляющей оплетки введен в форме одинарного трубчатого слоя и навивается вокруг наружной поверхности внутреннего трубчатого слоя и соосно с ним, а ряды и столбики петель расположены по существу по спирали с соответствующими продольными шагами и взаимно противоположными углами наклона относительно продольной оси так, чтобы исключить кручение, возникающее под действием давления жидкости внутри шланга; и наружный слой, который накладывается на каркасный слой для защиты последнего; и отличающегося тем, что продольный шаг столбиков петель по существу пропорционален квадрату наружного диаметра внутреннего слоя.

Было неожиданно установлено, что, для того чтобы исключить кручение, возникающее под действием внутреннего давления жидкости, шаг столбиков должен быть увеличен с увеличением внутреннего диаметра, но не прямо пропорционально, а скорее пропорционально квадрату диаметра, чтобы эффективно противостоять кручению, вызываемому в результате раскручивания нитей в петлях, расположенных по спирали.

В то же самое время продольный шаг рядов петель может быть сохранен по существу постоянным и независимым от наружного диаметра внутреннего слоя.

Предпочтительно, чтобы количество столбиков петель на единицу длины шланга было прямо пропорционально наружному диаметру внутреннего слоя.

Другие отличительные особенности и преимущества настоящего изобретения станут очевидными при ознакомлении со следующим описанием предпочтительного варианта исполнения изобретения, проиллюстрированного только в виде неограничивающего примера на прилагаемых чертежах, на которых изображено:
на фиг. 1 - вид части гибкого шланга, выполненного в соответствии с изобретением;
на фиг. 2 - поперечное сечение шланга, представленного на фиг. 1;
на фиг. 3 - диаграмма, на которой показана взаимозависимость между основными параметрами вязаного материала цепочного типа армирующей оплетки, выполненной в соответствии с изобретением, и наружным диаметром внутреннего слоя.

Гибкий шланг согласно изобретению (см. фиг. 1 - 3), обозначенный в общем поз. 1, сформирован из внутреннего слоя 2, изготовленного из полимерного или эластомерного материала, например, из поливинилхлорида, натурального или синтетического каучука, который имеет по существу трубчатую форму и продольную ось Y, соосную с осью гибкого шланга, внутреннюю поверхность с внутренним диаметром ⊘_i и наружную поверхность диаметром ⊘_o.

Вязаная часть цепочного переплетения, в общем обозначенная поз. 3, связана на внутреннем слое 2 и сформирована из по существу расположенных по спирали рядов 4 петель, которые параллельны между собой и наклонены под углом α к оси Y шланга 1 на фиг. 2, и из столбиков 5, которые также в существенной степени расположены по спирали и наклонены под углом β к оси Y, но в противоположном направлении относительно рядов 4 петель.

Ряды и столбики петель имеют соответствующие продольные шаги P_m и P_r. Кроме того, плотность петель, или количество петель на единицу длины (100 мм) материала, и плотность столбиков составляют соответственно N_m и N_r.

Известно, что, если наружный диаметр ⊘_o внутреннего слоя 2, на который навита оплетка 3, увеличивается, то необходимо увеличить шаг столбиков для того, чтобы обеспечить возможность воспринять кручение. Однако до настоящего времени точное соотношение между этими параметрами не было установлено. Неожиданно испытания и эксперименты позволили подтвердить тот факт, что соотношение между этими параметрами не линейно, а квадратично.

Другими словами, это отношение может быть выражено общей формулой
P_r= K⊘², (1)
где параметр K зависит от материалов и выражен в используемых единицах измерения.

В случае использования поливинилхлорида и, если все параметры выражены в мм, то константа K в формуле (1) обычно находится в пределах 0,35-0,50 мм^-1 и предпочтительно равна приблизительно 0,45 мм^-1.

Следует отметить, что трикотажный каркас шланга, показанный на фиг. 1, сформирован в виде цепочного переплетения основовязаного типа. Эти петли формируют непосредственно на шланге с использованием так называемых вязальных машин, которые имеются на рынке и способ формирования вязаного материала на них хорошо известен.

При таком перекрещивании и наклонении относительно оси Y рукава кручение, которое происходит со шлангом в случае использования нормального цепочного переплетения, например, при по существу продольном расположении столбиков, полностью исключается. Напротив, путем расположения столбиков в поперечном направлении вместо продольного крутящая составляющая силы, которая появляется из-за скручивания имеющих форму спирали рядов 5, компенсируется.

При таком типе трикотажа силы, создаваемые столбиками и рядами петель, взаимно компенсируются до тех пор, пока полностью не гасят друг друга, таким образом делая шланг 1 в существенной степени невосприимчивым к кручению, возникающему под действием давления жидкости внутри шланга.

Замечено, что шаг в продольном направлении P_m рядов петель может быть в существенной степени сохранен постоянным и независимым от наружного диаметра ⊘_o внутреннего слоя.

Кроме того, плотность N_r столбиков петель на единицу длины рукава в существенной степени прямо пропорциональна наружному диаметру ⊘_o.

Углы α и β обычно взаимно различные, но их сумма приблизительно постоянна и равна или несколько меньше 90^o при изменении значения наружного диаметра ⊘_o внутреннего слоя 2.

В частности, наблюдали, что угол β наклона столбиков 5 в существенной степени пропорционален корню квадратному из наружного диаметра ⊘_o внутреннего слоя 2.

Когда использовали значения между 12 и 37 мм для наружного диаметра ⊘_o и между 10 и 32 мм для внутреннего диаметра ⊘_i, то наблюдали, что плотность рядов петель на единицу длины N_m оставалась в существенной степени постоянной и находилась между 30 и 40 рядами на 100 мм при среднем значении 35 рядов на 100 мм.

При аналогичных условиях плотность столбиков на единицу длины N_r в существенной степени пропорциональна наружному диаметру ⊘_o внутреннего слоя 2 и составляет 10-16 рядов на 100 мм.

Приведенные выше параметры сведены в таблицу и большая часть из них приведена на диаграмме на фиг. 3.

И наконец, наружным слоем 6, изготовленным из пластика или резины, накрывают трикотажный материал, сформированный таким образом на поверхности шланга, как это, между прочим, делают со всеми известными гибкими шлангами.

Важно отметить, что угол наклона столбиков и рядов петель может быть слегка изменен в сравнении с выше определенными величинами в соответствии с материалом рукава, его диаметром, типом трикотажного материала, числом используемых бобин, шагом между рядами и столбиками петель и типом и/или линейной плотностью нити.

Изобретение относится к гибкому шлангу. Армированный гибкий шланг содержит, по меньшей мере, один внутренний трубчатый слой из пластика или резины, слой укрепляющей оплетки трикотажного типа с цепочным переплетением, содержащий ряды и столбики по существу параллельных петель с соответствующей плотностью петель на единицу длины (N_m, N_r) в продольном направлении, и наружный слой, который накладывают на слой укрепляющей оплетки для ее защиты. Слой укрепляющей оплетки создают в виде одинарного трубчатого слоя, ряды петель и столбики петель расположены по существу по спиральным линиям с соответствующими шагами (Р_m, Р_r) и под соответствующими взаимно противоположными углами (α,β) относительно продольной оси (Y). Продольный щаг (Р_r) столбиков петель по существу пропорционален квадрату наружного диаметра (⊘_o) внутреннего слоя, а плотность столбиков петель на единицу длины (N_r) по существу прямо пропорциональна наружному диаметру (⊘_o) упомянутого внутреннего слоя. В результате достигается исключение кручения, вызываемое в трикотажном материале без снижения гибкости и устойчивости к разрыву шланга под действием давления. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Армированный гибкий шланг, содержащий, по меньшей мере, один внутренний трубчатый слой (2) из пластика или резины, с наружным диаметром (⊘_o) и продольной осью (Y); слой (3) укрепляющей оплетки трикотажного типа с цепочным переплетением, содержащий ряды (4) по существу параллельных петель и столбики (5) по существу параллельных петель с соответствующей плотностью петель на единицу длины (N_m, N_r) в продольном направлении; упомянутый слой (3) трикотажной укрепляющей оплетки образован в виде одинарного трубчатого слоя и сформирован на наружной поверхности упомянутого внутреннего трубчатого слоя (2) соосно с ним; упомянутые ряды (4) петель и упомянутые столбики (5) петель расположены по существу по спиральным линиям с соответствующими шагами (Р_m, Р_r) и под соответствующими взаимно противоположными углами (α, β) относительно продольной оси (Y) для того, чтобы исключить кручение, создаваемое давлением жидкости в рукаве; наружный слой (6), который накладывают на упомянутый слой (3) укрепляющей оплетки, предназначенный для его защиты, отличающийся тем, что продольный шаг (Р_r) упомянутых столбиков (5) петель по существу пропорционален квадрату наружного диаметра (⊘_o) упомянутого внутреннего слоя (2). 2. Гибкий шланг по п.1, отличающийся тем, что плотность столбиков петель на единицу длины (N_r) по существу прямо пропорциональна наружному диаметру (⊘_o) упомянутого внутреннего слоя (2). 3. Гибкий шланг по п.1, отличающийся тем, что продольный шаг (Р_m) рядов петель по существу постоянный и не зависит от наружного диаметра (⊘_o) упомянутого внутреннего слоя (2). 4. Гибкий шланг по п.1, отличающийся тем, что упомянутые ряды (4) и упомянутые столбики (5) петель, по существу расположенные по спиральным линиям, имеют различные углы наклона (α, β), но их сумма в существенной степени постоянна и равна или несколько меньше 90^o при изменении значения наружного диаметра (⊘_o) упомянутого внутреннего слоя (2). 5. Гибкий шланг по п.4, отличающийся тем, что угол наклона (β) столбиков (5) петель по существу пропорционален квадратному корню из наружного диаметра (⊘_o) упомянутого внутреннего слоя (2). 6. Гибкий шланг по п.1, отличающийся тем, что наружный диаметр (⊘_o) упомянутого внутреннего слоя (2) составляет 12 - 37 мм, а его внутренний диаметр (⊘_i) составляет 10 - 32 мм. 7. Гибкий шланг по п.1, отличающийся тем, что плотность рядов петель на единицу длины (N_m) по существу постоянна при изменении наружного диаметра (⊘_o) упомянутого внутреннего слоя (2) и составляет 30 - 40 рядов на 100 мм, а средняя величина составляет 35 рядов на 100 мм. 8. Гибкий шланг по п.1, отличающийся тем, что плотность столбиков на единицу длины (N_r) по существу пропорциональна наружному диаметру (⊘_o) упомянутого внутреннего слоя (2) и составляет 10 - 16 столбиков на 100 мм.