РУКАВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ С КОМПОЗИЦИОННОЙ ОПЛЕТКОЙ Российский патент 2010 года по МПК F16L11/02 F16L11/04 

Изобретение относится к области производства и эксплуатации гибких рукавов высокого давления (РВД), изготовленных из резины или других упругих резиноподобных полимеров, с трубчатой оплеткой, которые можно использовать в области ирригации, в пищевой и химической промышленности, в машиностроении, сельхозмашиностроении, станкостроении и в других случаях использования в области подачи жидкостей или газов под давлением в открытых или замкнутых системах.

В мировой практике широко применяются РВД и армированные шланги диаметром 4-50 мм различных конструкций, которые обычно состоят из гибкого шланга из пластика или резины, армирующих оплеток, сформированных методами плетения, навивки или вязки из металлической проволоки или нитей из природного или синтетического волокна, промежуточных слоев и наружной трубчатой оболочки из пластика или резины.

В большинстве конструкций армирующие оплетки внедрены в материал РВД, что снижает его гибкость, увеличивает внутреннее трение в оплетке и неравномерность натяжения волокон в оплетках при работе, что снижает важнейшие показатели качества РВД - запас прочности при разрыве гидравлическим давлением и циклическую стойкость. В некоторых конструкциях РВД внутренняя и наружная оплетки свободно уложены между внутренней и наружной трубчатыми оболочками, что позволяет снизить радиус изгиба РВД, но недостаточно, вследствие существенного трения оплеток друг о друга и о трубчатые оболочки. Кроме того, такие РВД склонны сравнительно быстро терять равномерную плотность незафиксированной оплетки, что в сочетании с перетиранием волокон друг о друга приводит к низкой циклической стойкости РВД.

Одним из наиболее широко распространенных и наиболее применяемых является РВД с сетчатой оплеткой, в котором две трубчатые армирующие оплетки сформированы из множества проволок, 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, причем сетка внедрена в основной материал РВД, представляющий собой резину (ГОСТ 6286-73. Рукава резиновые высокого давления с металлическими оплетками неармированные. Технические условия. Введен 01.07.1974).

Недостатками РВД такого типа являются недостаточная гибкость, большой допустимый радиус изгиба, высокая неравномерность распределения растягивающей нагрузки на отдельные волокна оплетки при изгибе РВД под рабочим давлением и, как следствие, сравнительно низкие запас прочности при разрыве гидравлическим давлением и циклическая стойкость.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является гибкий РВД оплеточной конструкции с внутренним диаметром 4-50 мм, содержащий внутренний трубчатый слой из резины, текстильную оплетку, силовой каркас из 1-2 слоев металлической проволочной оплетки, промежуточные и наружный резиновые слои, причем слои силового каркаса выполнены с коэффициентом заполнения проволокой в пределах 0,80-0,95 для первого и 0,65-0,80 для второго слоев, а отношение толщины стенки наружного резинового слоя к величине внутреннего диаметра рукава составляет 0,252-0,033 (Патент RU №2027096. МПК 6 F16L 11/00).

Недостатками этой конструкции являются недостаточная гибкость из-за сравнительно большого допустимого радиуса изгиба, низкий предельный угол скручивания, а также высокая неравномерность распределения растягивающей нагрузки на отдельные волокна оплетки при изгибе или скручивании РВД под рабочим давлением, так как они зафиксированы друг относительно друга вулканизированной резиной, что приводит дополнительно к повышенному внутреннему трению и нагреву, причем второй слой оплетки значительно разряжен, что в совокупности определяет сравнительно низкий запас прочности при разрыве гидравлическим давлением и пониженную циклическую стойкость РВД.

Предлагаемым изобретением решаются задачи повышения гибкости, предельного угла скручивания, запаса прочности при разрыве гидравлическим давлением, циклической стойкости РВД с композиционной оплеткой из различных материалов по сравнению с ранее известными конструкциями РВД.

Для достижения указанного технического результата в РВД с композиционной оплеткой, внутренним диаметром 4-50 мм, содержащем внутренний трубчатый слой из резины, внутренний слой оплетки выполнен из предварительно натянутых до удлинения 0,5-10% нитей, упруго зафиксирован на наружной поверхности внутреннего трубчатого слоя рукава при помощи самоотверждающейся до резиноподобного состояния полимерной композиции, а наружный слой оплетки выполнен из предварительно натянутых нитей до удлинения, на 0,5-5% большего, чем нити внутреннего слоя оплетки, пропитан и покрыт ранее упомянутой самоотверждающейся до резиноподобного состояния полимерной композицией, причем пространство между внутренним и наружным слоями оплеток заполнено смазывающим веществом на 1-80%. Применяемые в конструкции рукава высокого давления с композиционной оплеткой самоотверждающаяся до резиноподобного состояния полимерная композиция и смазывающее вещество имеют силиконовую основу. Оплетка рукава высокого давления с композиционной оплеткой выполняется из льняной или хлопчатобумажной нити, или из нитей на основе углеродного, арамидного волокна, стекловолокна, или из нитей на основе высокомодульного полиэтилена, поли-(п-фенилен-2,6-бензобисоксазола), полипропилена, полиэфира, полиамида, полиэтиленнафталата, полиэтилентерефталата или из металлической проволоки.

При разработке новой конструкции РВД с композиционной оплеткой решалась задача повышения гибкости, предельного угла скручивания РВД и обеспечения равномерности натяжения волокон оплеток при различных режимах работы РВД с композиционной оплеткой. Повышение гибкости и предельного угла скручивания РВД с композиционной оплеткой достигается в результате введения смазывающего вещества между внутренней и наружной оплетками, что уменьшает коэффициент трения и увеличивает возможное относительное смещение между ними. Предварительное натяжение нитей на 0,5-10% препятствует существенному увеличению внутреннего диаметра РВД с композиционной оплеткой при повышении давления, а разница удлинения нитей наружной оплетки по отношению к внутренней на 0,5-5% выравнивает нагрузку на нити наружной и внутренней оплеток при достижении рабочего давления. Приведенные особенности предлагаемой конструкции РВД с композиционной оплеткой позволяют повысить также запас прочности при разрыве гидравлическим давлением и циклическую стойкость РВД с композиционной оплеткой из различных материалов по сравнению с ранее известными конструкциями с оплетками из аналогичных материалов.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена конструкция предлагаемого РВД с композиционной оплеткой.

РВД с композиционной оплеткой содержит внутренний трубчатый слой из резины 1 с зафиксированной на нем самоотверждающейся до резиноподобного состояния полимерной композицией 2, например силиконовым герметиком, внутренним слоем оплетки 3, на который нанесено смазывающее вещество 4, а затем наружный слой оплетки 5, который пропитан и покрыт самоотверждающейся до резиноподобного состояния полимерной композицией 6, например силиконовым герметиком, образующей защитное покрытие.

При этом внутренний слой оплетки 3 выполнен из предварительно натянутых до удлинения 0,5-10% нитей, а наружный слой оплетки 5 выполнен из предварительно натянутых нитей до удлинения, на 0,5-5% большего, чем нити внутреннего слоя оплетки 3. Необходимая сила натяжения нитей при формировании оплеток 3 и 5 зависит от материала нитей и требуемого процента удлинения, который вследствие многообразия действующих факторов подбирается экспериментально.

РВД с композиционной оплеткой работает следующим образом. При подаче в полость, сформированную внутренним трубчатым слоем 1, жидкой или газообразной рабочей среды под давлением, усилия воспринимают внутренняя и наружная оплетки 3 и 5. Внутренний трубчатый слой 1 обеспечивает герметичность РВД с композиционной оплеткой, полимерная композиция 2 защищает его от повреждения внутренней оплеткой 3 и упруго фиксирует ее нити. Смазывающее вещество 4 снижает трение между оплетками 3 и 5 при изгибах и скручивании РВД с композиционной оплеткой при работе, в том числе под действием рабочего давления. Полимерная композиция 6 защищает РВД с композиционной оплеткой от повреждения и упруго фиксирует нити наружной оплетки 5.

Различные натяжения и, соответственно, удлинения нитей внутренней и наружной оплеток позволяют обеспечить равномерное распределение нагрузки на эти оплетки, уменьшить колебания внутреннего диаметра РВД с композиционной оплеткой при работе. Использование смазки и полимерной самоотверждающейся композиции на основе силикона позволяет повысить устойчивость конструкции к действию низких температур. Использование металлических нитей или нитей из природного или синтетического волокна позволяет получить РВД с композиционной оплеткой с самыми различными технико-экономическими характеристиками. Технология изготовления предлагаемой конструкции РВД с композиционной оплеткой не требует применения операции вулканизации, нанесения дополнительных технологических слоев или оплеток. При концевом армировании серийных РВД осуществляется снятие части наружного резинового слоя. В предлагаемом РВД с композиционной оплеткой эта операция отсутствует. Технико-экономическим преимуществом предлагаемого РВД с композиционной оплеткой является увеличение гибкости, запаса прочности при разрыве гидравлическим давлением, цикловой стойкости и упрощение технологии производства.

Изобретение относится к области производства и эксплуатации гибких рукавов высокого давления (РВД) с трубчатой оплеткой, которые можно использовать в области подачи жидкостей или газов под давлением в открытых или замкнутых системах. Рукав высокого давления с композиционной оплеткой, внутренним диаметром 4-50 мм, содержит внутренний трубчатый слой из резины, силовой каркас из двух слоев оплетки, при этом внутренний слой оплетки выполнен из предварительно натянутых до удлинения 0,5-10% нитей, упруго зафиксирован на наружной поверхности внутреннего трубчатого слоя рукава при помощи самоотверждающейся до резиноподобного состояния полимерной композиции, а наружный слой оплетки выполнен из предварительно натянутых нитей до удлинения, на 0,5-5% большего, чем нити внутреннего слоя оплетки, пропитан и покрыт ранее упомянутой полимерной композицией, причем пространство между внутренним и наружным слоями оплеток заполнено смазывающим веществом на 1-80%. Технология изготовления конструкции позволяет получить РВД с композиционной оплеткой с самыми различными технико-экономическими характеристиками и не требует применения операции вулканизации, нанесения дополнительных технологических слоев или оплеток, подготовки под установку концевой арматуры. 14 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Рукав высокого давления с композиционной оплеткой, внутренним диаметром 4-50 мм, содержащий внутренний трубчатый слой из резины, силовой каркас из двух слоев оплетки, отличающийся тем, что внутренний слой оплетки выполнен из предварительно натянутых до удлинения 0,5-10% нитей, упруго зафиксирован на наружной поверхности внутреннего трубчатого слоя рукава при помощи самоотверждающейся до резиноподобного состояния полимерной композиции, а наружный слой оплетки выполнен из предварительно натянутых нитей до удлинения на 0,5-5% большего, чем нити внутреннего слоя оплетки, пропитан и покрыт ранее упомянутой самоотверждающейся до резиноподобного состояния полимерной композицией, причем пространство между внутренним и наружным слоями оплеток заполнено смазывающим веществом на 1-80%.

2. Рукав высокого давления с композиционной оплеткой по п.1, отличающийся тем, что применяемые самоотверждающаяся до резиноподобного состояния полимерная композиция и смазывающее вещество имеют силиконовую основу.

3. Рукав высокого давления с композиционной оплеткой по п.1, отличающийся тем, что оплетка выполнена из льняной нити.

4. Рукав высокого давления с композиционной оплеткой по п.1, отличающийся тем, что оплетка выполнена из хлопчатобумажной нити.

5. Рукав высокого давления с композиционной оплеткой по п.1, отличающийся тем, что оплетка выполнена из нитей на основе углеродного волокна.

6. Рукав высокого давления с композиционной оплеткой по п.1, отличающийся тем, что оплетка выполнена из нитей на основе арамидного волокна.

7. Рукав высокого давления с композиционной оплеткой по п.1, отличающийся тем, что оплетка выполнена из нитей на основе стекловолокна.

8. Рукав высокого давления с композиционной оплеткой по п.1, отличающийся тем, что оплетка выполнена из нитей на основе высокомодульного полиэтилена.

9. Рукав высокого давления с композиционной оплеткой по п.1, отличающийся тем, что оплетка выполнена из нитей на основе поли-(п-фенилен-2,6-бензобисоксазола).

10. Рукав высокого давления с композиционной оплеткой по п.1, отличающийся тем, что оплетка выполнена из нитей на основе полипропилена.

11. Рукав высокого давления с композиционной оплеткой по п.1, отличающийся тем, что оплетка выполнена из нитей на основе полиэфира.

12. Рукав высокого давления с композиционной оплеткой по п.1, отличающийся тем, что оплетка выполнена из нитей на основе полиамида.

13. Рукав высокого давления с композиционной оплеткой по п.1, отличающийся тем, что оплетка выполнена из нитей на основе полиэтиленнафталата.

14. Рукав высокого давления с композиционной оплеткой по п.1, отличающийся тем, что оплетка выполнена из нитей на основе полиэтилентерефталата.

15. Рукав высокого давления с композиционной оплеткой по п.1, отличающийся тем, что оплетка выполнена из нитей на основе металлической проволоки.