УЗЕЛ ИЗ ШЛАНГА И ФИТИНГА ИЗ ПОЛИМЕРНОГО МАТЕРИАЛА, ВЫПОЛНЕННЫЙ КАК ОДНО ЦЕЛОЕ, И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТАКОГО УЗЛА
UNIT OF HOSE AND FITTING OF POLYMER MATERIAL MADE AS WHOLE AND PROCEDURE FOR FABRICATION OF SUCH UNIT

Область использования изобретения
Настоящее изобретение находит применение в области гибких шлангов и особенно относится к узлу, выполненному как одно целое, из шланга и фитинга из полимерного материала.
Изобретение дополнительно относится к способу изготовления такого узла из шланга и фитинга.
Предпосылки к созданию изобретения
Узлы из шланга и фитинга известны, особенно в области бытовой техники, промышленности и садоводства, которые содержат гибкий шланг из термопластичного полимерного материала и фитинг также из полимерного материала, выполненные как одно целое. Фитинг предназначен для подсоединения к внешнему месту использования, например к вентилю, для пропуска жидкостей и различных текучих сред.
Примеры таких ранее известных узлов раскрыты в Европейском патенте EP-B1-1108937, зарегистрированном на имя автора настоящей заявки.
Один недостаток этих ранее известных решений заключается в том, что при их использовании не обеспечивается адекватная механическая и/или гидравлическая уплотняющая способность узла.
Установлено в отношении механических характеристик, что внутреннее давление и износ могут вызывать расширение и деформацию в радиальном направлении в различной степени в месте соединения вплоть до «разрыва», т.е. механического выхода из строя узла.
Установлено также в отношении гидравлических характеристик, что могут происходить утечки жидкости и капель, таким образом вызывая затопление и увеличение стоимости обслуживания.
Эти недостатки со временем становятся еще более серьезными из-за старения и износа материала.
Описание изобретения
Целью данного изобретения является преодоление вышеупомянутых недостатков путем создания узла из шланга и фитинга, обладающего высокой эффективностью при использовании и относительно высокой экономической эффективности.
Особой целью является создание узла, в котором обеспечено хорошее механическое и/или гидравлическое уплотнение между шлангом и фитингом.
Дополнительной целью является создание способа изготовления узла, позволяющего максимально повысить производительность и минимизировать отходы.
Эти и другие цели (что лучше пояснено ниже) достигают путем использования узла из шланга и фитинга согласно п.1 формулы изобретения, который содержит: шланг из первого термопластичного полимерного материала, содержащий концевую часть с внутренней поверхностью и наружной поверхностью, и фитинг из второго полимерного материала для соединения с внешним местом использования. Фитинг содержит центральный трубчатый выступ с осевым проходом для текучей среды. Центральный трубчатый выступ содержит внутреннюю стенку, которой ограничен проход для текучей среды, и наружную стенку, по меньшей мере, частично соединенную в одно целое с внутренней поверхностью концевой части шланга.
Согласно изобретению узел содержит армирующее средство из третьего полимерного материала, расположенное на периферии концевой части шланга.
Благодаря такой особенной конфигурации узел согласно изобретению обладает очень высокой механической и/или гидравлической уплотняющей способностью.
Благодаря использованию армирующего средства на периферии концевой части шланга ограничивают деформацию шланга в радиальном направлении и обеспечивают улучшенную механическую и/или гидравлическую уплотняющую способность в сравнении с ранее известными узлами из шлангов.
Под выражением «по меньшей мере, частично выполненный как одно целое» и его производными (при использовании в данном описании) понимают либо полное, либо частичное соединение в одно целое, где такое соединение в одно целое содержит всю или часть продольной протяженности, поверхностей и/или стенок, и/или частей, о которых здесь идет речь.
Дополнительным аспектом изобретения является создание способа изготовления такого узла из шланга и фитинга, раскрытого в п.24 формулы изобретения, включающего этапы: обеспечение шланга из первого термопластичного полимерного материала, содержащего концевую часть с внутренней поверхностью и наружной поверхностью; обеспечение фитинга из второго полимерного материала для присоединения к внешнему месту использования, причем упомянутый фитинг содержит центральный трубчатый выступ с осевым проходом для текучей среды, при этом упомянутый центральный трубчатый выступ содержит внутреннюю стенку, которой ограничен проход для текучей среды, а наружная стенка предназначена для присоединения к внутренней поверхности концевой части шланга; прикрепление фитинга к шлангу посредством, по меньшей мере, частичного соединения в одно целое наружной стенки трубчатого выступа и внутренней поверхности концевой части; обеспечение армирующего средства из третьего полимерного материала, предназначенного для размещения на периферии концевой части шланга; размещение армирующего средства на периферии концевой части шланга для ограничения деформации шланга в радиальном направлении и для обеспечения целостности узла.
Предпочтительные конфигурации узла и способ согласно изобретению определены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
Дополнительные отличительные особенности и преимущества изобретения станут более очевидными после ознакомления с подробным описанием предпочтительного, но не исключительного, варианта выполнения узла, содержащего шланг согласно изобретению, описанного в качестве примера, не ограничивающего объем изобретения, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
на Фиг.1 и 2 - виды сбоку первого варианта выполнения узла согласно изобретению;
на Фиг.3 и 4 - виды сбоку другого варианта выполнения узла согласно изобретению;
на Фиг.5, 6, 7 и 8 - виды сбоку еще одного варианта выполнения узла согласно изобретению;
на Фиг.9, 10 и 11 - виды сбоку дополнительного варианта выполнения узла согласно изобретению;
на Фиг.12 - поперечное сечение шланга одного варианта выполнения узла согласно изобретению;
на Фиг.13 - вид сбоку некоторых деталей шланга, представленного на Фиг.12;
на Фиг.14 - вид сбоку другого варианта выполнения части узла согласно изобретению, представляющей шланг;
на Фиг.15 - сечение XV-XV шланга, представленного на Фиг.14.
Подробное описание предпочтительного варианта выполнения изобретения
Узел (см. упомянутые выше чертежи), состоящий из шланга и фитинга согласно изобретению, в общем обозначенный позицией 1, в основном содержит шланг 2 из первого термопластичного полимерного материала, соединенный в одно целое с фитингом 3 из второго полимерного материала, где присоединение выполнено к внешнему месту использования (не показано, но хорошо известно само по себе).
Фитинг 3 содержит центральный трубчатый выступ 4, содержащий внутреннюю стенку 5, которой ограничен осевой проход 6 для текучей среды, и наружную стенку 7, соединенную в одно целое с внутренней поверхностью 8 концевой части 9 шланга 2.
Соединение в одно целое между наружной стенкой 7 и внутренней поверхностью 8 может быть достигнуто посредством различных технологий, например (примеры не предназначены для ограничения объема изобретения) сваркой трением при вращении, радиочастотной сваркой или подобными способами.
Узел 1 из шланга и фитинга может содержать армирующее средство из третьего полимерного материала, в общем обозначенное позицией 11, расположенное на периферии концевой части 9 шланга 2, для ограничения деформации шланга в радиальном направлении и для обеспечения узла хорошей механической и/или гидравлической уплотняющей способностью.
Первый полимерный материал, и/или второй полимерный материал, и/или третий полимерный материал может быть выбран из группы, содержащей поливинилхлорид (ПВХ), полиуретан (ПУ), сополимер этилена и винилацетата (СЭВАц), полиэтилен (ПЭ), полипропилен (ПП), полибутилентерефталат (ПБТф), полиэтилентерефталат (ПЭТф), полиамид (ПА), полиметилметакрилат (ПММА), гомополимерного либо сополимерного типа, натуральный или синтетический каучуки или их сочетания.
Предпочтительно, чтобы первый полимерный материал шланга 2 был совместим со вторым полимерным материалом фитинга 3 и/или с третьим полимерным материалом армирующего средства 11.
Под термином «совместимые материалы» и под производными от этого термина, при использовании в данном описании, понимают два материала, которые могут быть соединены в одно целое и которые сохраняют их свойства физико-химического скрепления в неизменном состоянии со временем.
Предпочтительно, чтобы второй полимерный материал фитинга 3 и/или третий полимерный материал армирующего средства 11 обладал большей жесткостью, чем первый полимерный материал шланга 2, для обеспечения возможности их соединения посредством, по меньшей мере, частичного расплавления поверхностных слоев соответствующих поверхностей, например (пример не предназначен для ограничения объема изобретения), сваркой трением при вращении.
В предпочтительном, но не исключительном, варианте выполнения изобретения первый полимерный материал шланга 2 может быть той же природы, что и второй полимерный материал фитинга 3 и/или третий полимерный материал армирующего средства 11, например ПВХ.
Следует понимать, что армирующее средство может быть расположено в любом месте на периферии концевой части 9 шланга 2 и может быть уложен любым способом, но без отступления от объема изобретения, определенного в прилагаемой формуле изобретения.
Предпочтительно, чтобы армирующее средство 11 могло содержать кольцевой элемент 12 из третьего полимерного материала, имеющий наружную поверхность 13 и внутреннюю поверхность 14, восприимчивые к присоединению к наружной поверхности 15 концевой части 9 шланга 2.
Третий полимерный материал кольцевого элемента 12 может быть жестче, чем первый полимерный материал, и может быть той же природы, что и второй полимерный материал фитинга 3.
Кроме того, третий полимерный материал может быть предпочтительно по существу таким же жестким, как и второй полимерный материал.
1
B
1
В предпочтительном, но не исключительном, варианте выполнения изобретения отношение длины трубчатого выступа 4 к внутреннему диаметру D шланга 2 может быть в диапазоне от около 0,5 до около 8,0, а предпочтительно оно близко к 2. Отношение длины L кольцевого элемента 12 к внутреннему диаметру D упомянутого шланга находится в диапазоне от около 1 до около 12, а предпочтительно может составлять около 4.
B
A
К тому же отношение длины L кольцевого элемента 12 к длине Lтрубчатого выступа 4 может быть соответственно в диапазоне от около 1 до около 4, а предпочтительно может составлять около 2.
Благодаря таким соотношениям размеров трубчатого выступа 4 и/или кольцевого элемента 12 обеспечивают улучшенную механическую и/или гидравлическую уплотняющую способность узла.
Предпочтительно, чтобы наружная стенка 7 трубчатого выступа 4 могла иметь конусность к центру для более легкого соединения с внутренней поверхностью 8 концевой части 9 шланга 2. С другой стороны, внутренняя поверхность 14 кольцевого элемента 12 может иметь конусность от центра для более легкого соединения с наружной поверхностью 15 той же концевой части 9.
В первом варианте выполнения, как это показано на Фиг.1 и 2, кольцевой элемент 12 может быть соединен в одно целое с фитингом 3, т.е. сформирован в виде одной с ним части. Кольцевой элемент 12 может быть выполнен соосно с трубчатым выступом 4 на расстоянии в радиальном направлении от него для ограничения промежутка 16, содержащего нижнюю стенку 17 и проем 18, особенно четко показанный на Фиг.1, предназначенный для введения в него концевой части 9 шланга 2. В этом случае третий полимерный материал, очевидно, идентичен второму полимерному материалу.
Конечная рабочая конфигурация данного варианта выполнения показана на Фиг.2, где наружная поверхность 15 концевой части 9 шланга 2 соединена в одно целое с внутренней поверхностью 14 кольцевого элемента 12, где наружная стенка 7 выступа 4 соединена в одно целое с внутренней поверхностью 8 концевой части 9 шланга 2. Кроме того, в этом положении концевая часть 9 шланга 2, например ее концевой областью 28, соединена в одно целое с нижней стенкой 17 промежутка 16.
Следует понимать, что под термином «конечная рабочая конфигурация» и под производными от этого термина при использовании в данном описании понимают конфигурацию целевого объекта во время его нормального использования.
В дополнительном варианте выполнения изобретения, как это показано на Фиг.3 и 4, кольцевой элемент 12 может быть отделен от фитинга 3 и установлен на шланге 2, на его концевой части 9.
На Фиг.4 показана конечная рабочая конфигурация этого варианта выполнения, в котором наружная поверхность 15 концевой части 9 шланга 2 соединена в одно целое с внутренней поверхностью 14 кольцевого элемента 12, а наружная стенка 7 выступа 4 соединена в одно целое с внутренней поверхностью 8 концевой части 9 шланга 2. Кроме того, кольцевой элемент 12 взаимодействует с фитингом 3 выступом 19 в радиальном направлении, который плотно прилегает при использовании к области 20 фитинга 3 на периферии центрального трубчатого выступа 4.
1
2
Кроме того, полезно, чтобы армирующее средство 11 могло также содержать расширенную область 21 концевой части 9 шланга 2, которая может иметь толщину S, большую толщины S шланга 2.
На Фиг.9, 10 и 11 показан в качестве примера (которым не ограничен объем изобретения) вариант выполнения изобретения, в котором армирующее средство 11 может содержать, кроме кольцевого элемента 12, расширенную область 21, сформированную путем увеличения концевой части 9 шланга 2.
В этом варианте выполнения и кольцевой элемент, и расширенная область 21 действуют совместно, ограничивая деформацию в радиальном направлении шланга, и таким образом обеспечивают узел хорошей механической и/или гидравлической уплотняющей способностью.
На Фиг.11 показана конечная рабочая конфигурация данного варианта выполнения, в котором наружная поверхность 15 концевой части 9 шланга 2 соединена в одно целое с внутренней поверхностью 14 кольцевого элемента 12, тогда как наружная стенка 7 выступа 4 соединена в одно целое с внутренней поверхностью 8 концевой части 9 шланга 2. Кроме того, в этом положении концевая часть 9 шланга 2 ее концевой областью 28 может быть соединена в одно целое с областью 20 фитинга 3 на периферии трубчатого выступа 4. Кольцевой элемент 12 его головной частью 23 может быть дополнительно соединен в одно целое с областью 20.
На Фиг.5, 6, 7 и 8 показан другой вариант выполнения изобретения, в котором расширенная область 21 может быть определена двумя смежными наложенными друг на друга частями 22, 22' шланга. В данном варианте выполнения армирующее средство 11 может содержать как расширенную область 21, сформированную путем наложения частей 22, 22', так и кольцевой элемент 12 на периферии наружной поверхности 15 концевой части 9 шланга 2. В данном варианте выполнения и расширенная область 21, сформированная путем наложения частей 22, 22', и кольцевой элемент 12 действуют совместно, ограничивая деформацию шланга в радиальном направлении, и таким образом обеспечивают узел хорошей механической и/или гидравлической уплотняющей способностью.
Следует понимать, что расширенная область 21 может быть определена полностью или частично двумя или большим числом наложенных частей шланга и что такая наложенная область может покрывать такие части полностью или частично без отступления от объема, защищаемого патентом, как это определено в прилагаемой формуле изобретения.
1
1
На Фиг.5 проиллюстрирован промежуточный этап процесса наложения для образования расширенной области 21, в которой часть 22' концевой части 9 шланга 2 отогнута наружу поверх части 22 в направлении стрелок F, F'. С этой целью концевая часть 9 может быть нагрета, например, в ванне с горячей водой.
На Фиг.8 показана конечная рабочая конфигурация этого варианта выполнения, в котором наружная поверхность 15 концевой части 9 шланга 2 может быть соединена в одно целое с внутренней поверхностью 14 кольцевого элемента 12, тогда как наружная стенка 7 выступа 4 может быть соединена в одно целое с внутренней поверхностью 8 концевой части 9 шланга 2. Кроме того, в этом положении концевая часть 9 шланга 2 ее концевой областью 28 может быть соединена в одно целое с областью 20 фитинга 3 на периферии трубчатого выступа 4. Кольцевой элемент 12 его концевой частью 23 может быть дополнительно соединен в одно целое с областью 20.
Предпочтительно, чтобы армирующее средство 11 могло дополнительно содержать в шланге 2 волокнистый армирующий слой 24 между наружным защитным слоем 25 и внутренним слоем 26, предназначенным для контакта с текучей средой, которую надлежит пропускать. Армирующий слой 24 может быть изготовлен из натуральных или синтетических волокон, тогда как наружный слой 25 и внутренний слой 26 могут быть изготовлены из первого полимерного материала, например ПВХ.
Предпочтительно, чтобы волокнистый армирующий слой 24 мог иметь плетеную, спирально намотанную, вязаную, ленточную или сетчатую форму с прошивкой однониточным или двухниточным цепным швом и был сформирован согласно сущности патентов EP-B1-0623776 или EP-B1-0960297, зарегистрированных на имя автора настоящей заявки.
Также предпочтительно, чтобы прошитый цепным швом сетчатый волокнистый слой 24 мог содержать по существу параллельные строчки стежков 27 и по существу параллельные ряды стежков 29, как это показано на Фиг.13.
Для предотвращения закручивания шланга 2 вокруг оси строчки 27 и ряды 29 стежков могут быть взаимно наклонены относительно продольной оси Y шланга 2 под соответствующими предварительно определенными углами α, β. Предпочтительно (но не обязательно), чтобы эти углы α, β могли быть по существу равными.
В данном варианте выполнения изобретения посредством волокнистого армирующего слоя 24 обеспечивают синергетическое воздействие на другое армирующее средство 11 для ограничения деформации шланга 2 в радиальном направлении и для обеспечения узла хорошей механической и/или гидравлической уплотняющей способностью. Особенно, как это показано на Фиг.1-13, этот слой может действовать синергетически совместно с кольцевым элементом 12, независимо от того, соединен ли последний в одно целое с фитингом 3 или нет, как это особенно четко показано на Фиг.2 и 4, на которых изображены конечные рабочие конфигурации; а также совместно с расширенной областью 21, как это показано на Фиг.8 и 11, на которых изображены конечные рабочие конфигурации.
В еще одном варианте выполнения, как это показано на Фиг.14 и 15, шланг, составляющий часть узла согласно изобретению, может быть шлангом хорошо известного «оплетенного» типа, т.е. содержащий два наложенных ряда волокнистых материалов. Два ряда 30, 30' намотанных в противоположных направлениях для образования сетки, как это показано на Фиг.14.
Способ выполнения узла 1 из шланга и фитинга включает следующие этапы.
Первые этапы состоят в обеспечении шланга 2, фитинга 3 и армирующего средства 11.
Под термином «обеспечение» и под производными от него терминами при использовании их в данном описании понимают подготовку соответствующего компонента для соответствующего этапа процесса изготовления, таким образом включающего любую предварительную обработку, направленную на оптимальное выполнение соответствующего этапа, например (без ограничений) выбор на складе, формование компонента или выполнение любой предварительной обработки: тепловой, и/или химической, и/или физической, или подобной обработки.
Когда фитинг 3 и шланг 2 обеспечены, выполняют этап их взаимного скрепления путем соединения в одно целое наружной стенки 7 трубчатого выступа с внутренней поверхностью 8 концевой части 9 шланга 2, которое может быть достигнуто, например, сваркой трением при вращении.
В конце выполняют этап наложения армирующего средства 11 на периферию концевой части 9 шланга 2 для ограничения деформации шланга в радиальном направлении и обеспечения целостности узла.
Следует понимать, что этапы можно выполнять не в упомянутой выше последовательности без отступления от объема изобретения, защищаемого патентом, как это определено в прилагаемой формуле изобретения. Например (пример не предназначен для ограничения объема изобретения), этап прикрепления фитинга 3 к шлангу 2 можно выполнять до этапа обеспечения армирующего средства 11.
Если фитинг 3 прикрепляют к шлангу 2 путем сварки трением при вращении, то относительная скорость вращения и сила сжатия, прикладываемая к концевой части 9 шланга 2 и к фитингу 3, могут быть выбраны таким образом, чтобы обеспечивалась возможность расплавления области контакта в течение 3-10 секунд, предпочтительно в течение приблизительно 5 секунд.
Предпочтительно, чтобы скорость вращения могла составлять от 50 об/мин до 3000 об/мин, а предпочтительно около 1000 об/мин, тогда как сила сжатия между частью 9 и фитингом 3 могла быть по существу постоянной и могла составлять в диапазоне от 3 Н до 300 Н, предпочтительно около 30 Н.
Из приведенного выше описания понятно, что узел из шланга и фитинга согласно изобретению отвечает поставленным целям и обладает хорошей механической и/или гидравлической уплотняющей способностью, обеспечиваемой между шлангом и фитингом.
Обеспечение армирующего средства 11 из полимерного материала на периферии концевой части 9 шланга 2 позволяет ограничить деформацию шланга в радиальном направлении и обеспечить хорошую механическую и/или гидравлическую уплотняющую способность узла.
Узел из шланга и фитинга согласно изобретению восприимчив к ряду модификаций и изменений, которые охватываются концепцией изобретения, раскрытой в прилагаемой формуле изобретения. Все детали узла могут быть заменены другими технически эквивалентными частями, и материалы можно варьировать в зависимости от различных потребностей, без отступления от объема изобретения.
Хотя узел из шланга и фитинга описан с конкретными ссылками на прилагаемые чертежи, номера позиций, указанные в формуле изобретения, приведены только с целью лучшего разъяснения изобретения и ни в коей мере не предназначены для ограничения заявленного объема изобретения.