ПОЛИМЕРНЫЙ РУКАВ

Предлагаемая полезная модель относится к области авиастроения и машиностроения и может быть использована при изготовлении гибких трубопроводов как общего, так и специального назначения.
Известен рукав высокого давления (патент РФ на полезную модель №53749, МПК F16L 11/22, опубл. 27.05.2006) включающий многослойный шланг, покрытый термостойкой оболочкой и наружным защитным покрытием, выполненным в виде металлической оплетки, охватывающей термостойкую оболочку, ниппель, муфту и гайку. Термостойкая оболочка в известном рукаве состоит из двух оплеток, первая из которых охватывает непосредственно многослойный шланг и выполнена из органической пленки, например, фторопластовой, а вторая изготовлена из материала с низкой теплопроводностью, например, из асбеста и размещена между первой оплеткой термостойкой оболочки и металлической оплеткой наружного защитного покрытия.
Рукав по патенту №53749 - это рукав специального назначения, предназначенный для транспортировки, например, криогенных жидкостей. Этот рукав тяжелый, сложен в изготовлении, дорогостоящий (потому, что в специальном назначении) и может быть не рассчитан на высокое давление жидкости.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является фторопластовый рукав (ОСТ 1 02523-84, Рукава металлические и фторопластовые. Термины и определения, введен в действие распоряжением Министерства от 14 декабря 1984 г. №298-65), состоящий из гофрированной или цилиндрической фторопластовой трубки, покрытой одним или несколькими слоями проволочной оплетки или в комбинации с проволочной навивкой, усиленной при необходимости бронирующей спиралью, имеющий на концах присоединительную арматуру для разъемного или неразъемного соединения с трубопроводами и агрегатами.
Недостатком фторопластового рукава по ОСТ 1 02523-84 является низкий ресурс при повышенных давлениях и/или температурах и/или вибрациях. Это объясняется тем, что внутреннее давление растягивает полимерную трубку в окружном направлении, и его часть передается на оплетку. Из-за взаимодействия оплетки и стенки полимерной трубки под действием давления и/или температуры транспортируемой по трубе жидкости или газа в стенке трубы возникают контактные напряжения. Полимер опирается на оплетку и находится в условиях плоского напряженного состояния. В зоне вершин проволочек оплетки напряжения достигают значительных величин, что приводит к пластическому деформированию полимера. На поверхности полимера появляются следы контакта с оплеткой в направлении проволочек. В результате многократного повторения цикла нагружения трубки внутренним давлением и/или температурой транспортируемой жидкости, а также возможности наложения на статические напряжения динамических напряжений, в стенке трубки вследствие вибрации, происходит разрушение в виде сквозной трещины.
Техническая задача, решаемая предлагаемой полезной моделью, заключается в увеличении срока службы трубки путем снижения контактных напряжений в полимерной трубке.
Поставленная задача решается тем, что полимерный рукав, включающий, как и прототип, цилиндрическую полимерную трубку, покрытую, по меньшей мере, одним слоем проволочной оплетки и установленную на концах рукава присоединительную арматуру, дополнительно снабжен слоем материала, прочность которого в 5-20 раз выше прочности полимерной трубки, а толщина в 5-20 раз меньше толщины полимерной трубки, причем, дополнительный слой материала размещен между полимерной трубкой и слоем проволочной оплетки. Этим обеспечивается совместность радиальных перемещений трубки и оплетки, то есть материал трубки не обволакивает проволочки оплетки.
Снабжение рукава слоем прочного и тонкого материала, размещенным между полимерной трубкой и слоем проволочной оплетки таким образом, чтобы обеспечивать совместность радиальных перемещений стенки трубки и оплетки, позволит изменить деформированное состояние стенки полимерной трубки в месте контакта с металлической оплеткой, что существенно снизит максимальные контактные напряжения в стенке полимерной трубки и, следовательно, приведет к увеличению срока службы рукава в целом.
2
2
2
2
Полимерная трубка может быть изготовлена, например, из фторопласта, предел прочности которого составляет 1,0-1,3 кг/мм. При этом в качестве материала дополнительного слоя могут быть использованы широко известные материалы, например, нейлон, предел прочности которого составляет 8,2 кг/мм, капрон - 13 кг/мм, лавсан - 17,2 кг/мм или другие материалы с аналогичными характеристиками. Предлагаемая совокупность признаков позволит создать простой и долговечный рукав высокого давления практически без увеличения его веса, что особенно важно при его использовании, например, в авиации.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен заявляемый фторопластовый рукав, общий вид; на фиг.2 - разрез по А-А.
Заявляемый полимерный рукав включает цилиндрическую полимерную трубку 1, покрытую, по меньшей мере, одним слоем проволочной оплетки 2 и установленную на концах рукава присоединительную арматуру 3. Между полимерной трубкой 1 и проволочной оплеткой 2 размещен дополнительный слой 4 материала, прочность которого в 5-20 раз выше прочности полимерной трубки, а толщина в 5-20 раз меньше толщины полимерной трубки. Слой 4 размещен между полимерной трубкой 1 и слоем проволочной оплетки 2 таким образом, чтобы была обеспечена совместность радиальных перемещений стенки трубки 1 и оплетки 2.
Предлагаемый полимерный рукав работает следующим образом.
Присоединяют рукав к входу и выходу емкостей посредством присоединительной арматуры 3. Жидкость или газ под давлением (и, возможно, с повышенной температурой) транспортируют по полимерной трубке 1. Внутреннее давление растягивает полимерную трубку 1 в окружном направлении, и его часть передается на оплетку 2. Слой 4 прочного материала обеспечивает совместное деформирование трубки 1 и слоя 2, что приводит к уменьшению контактных напряжений в полимерной трубке 1. При этом в слое 4 возникают значительные по величине контактные напряжения, а стенка трубки 1 разгружается за счет того, что для полимерной трубки 1 граничные условия смягчаются. Снижение максимальных контактных напряжений в стенке полимерной трубки увеличивает долговечность изделия.