ШЛАНГ

Полезная модель относится к гибким соединительным напорным трубопроводам (дюритам) гидравлических, пневматических, масляных, топливных и других систем, используемых в различных отраслях промышленности, а также может использоваться для транспортировки сыпучих материалов в потоке текучей среды в строительстве и в горнорудной промышленности.
Уже известны и широко распространены шланги из резины, армированной по крайней мере одним слоем ткани [1] или слоями пряжи [2].
Также известны шланги из эластомерных материалов, армированных слоями спирально намотанных в противоположных направлениях нитей [3].Армирующие нити, также как и армирующая ткань (или трикотаж) изготавливаются из натуральных, искусственных или синтетических волокон, таких как хлопковые, ацетатные, вискозные, полиамидные или арамидные волокна.
В процессе эксплуатации шланги должны воспринимать нагрузки как от избыточного внутреннего давления, так и нагрузки, действующие на них извне. Эти нагрузки могут иметь различные величину, направление и характер. Это могут быть осевые и радиальные усилия, закручивающие и изгибающие моменты. Прочность шланга зависит в основном от прочностных параметров армирующих его элементов и от их способности восприятия разнонаправленных усилий - анизотропности или изотропности свойств их материала.
Для повышения прочности шлангов с учетом восприятия различных и разнонаправленных силовых факторов зачастую их выполняют с несколькими слоями армирующих элементов различной формы (ткань, пряжа, нить, ленты) и их различной ориентацией [4].
Однако это приводит к усложнению, удорожанию и утяжелению шлангов. Наряду с прочностными параметрами шланги должны удовлетворять и другим эксплуатационным параметрам, таким как износостойкость, теплостойкость, химическая стойкость и др., диктуемым назначением и условиями применения шлангов.
Наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели является шланг, содержащий трубчатый корпус из эластомерного материала с расположенным внутри него промежуточным слоем с армирующими волокнистыми элементами. Промежуточный армирующий слой связан с трубчатым корпусом в процессе его вулканизации [5].
Этот шланг имеет простую и термостойкую конструкцию, что обеспечивается выбором состава эластомерного материала трубчатого корпуса, однако выполнение армирующих элементов из органических и натуральных волокон, таких как найлон, полиэстер, арамидные, хлопковые и вискозные волокна, не обеспечивает создания высокопрочных шлангов, а также их износостойкость, химическую стойкость и дальнейшее повышение термостойкости. Применение же более прочного углеродного волокна существенно повышает стоимость шланга.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в улучшении и расширении эксплуатационных свойств шлангов, работающих под высоким давлением, а технический результат, который может быть достигнут при ее реализации, заключается в повышении прочности шланга по отношению к внешним и внутренним нагрузкам, его износостойкости, термостойкости и химической стойкости без существенного повышения стоимости.
Для решения указанной задачи и достижения технического результата в шланге, содержащем трубчатый корпус из эластомерного материала и по крайней мере один слой с армирующими волокнистыми элементами предлагается армирующие элементы выполнить из материала на основе базальтового волокна.
Армирующие элементы могут быть выполнены в виде нитей, жгутов, лент, сетчатого полотна или ткани из базальтового волокна.
Шланг может иметь один слой с армирующими элементами, который может быть расположен в теле трубчатого корпуса между его наружной и внутренней поверхностями или на наружной поверхности трубчатого корпуса, а может иметь и несколько армирующих слоев, которые могут располагаться как снаружи трубчатого корпуса, так и внутри него и включать различные армирующие элементы, например, намотку нитей в противоположных направлениях [3] или послойную укладку базальтовой ткани [1].
Для улучшения прочностных характеристик и сближения степени деформативности его трубчатого корпуса и армирующих его слоев используемая в армирующих элементах нить может быть выполнена комбинированной и содержать наряду с базальтовым волокном полимерное органическое волокно, например, полиамидное [6].
Трубчатый корпус шланга может быть выполнен из резины, а армирующие волокнистые элементы скреплены с ним в процессе ее вулканизации.
Выполнение армирующих элементов из материалов на основе базальтового волокна позволяет получить высокопрочный, надежный в эксплуатации шланг, обладающий высокой износостойкостью, термостойкостью, а также высокой стойкостью к воздействию факторов окружающей среды и агрессивных сред без существенного увеличения его стоимости.
На прилагаемых чертежах показаны два возможных варианта конструктивного выполнения полезной модели, которых может быть и гораздо больше.
На фиг.1 представлен вариант с наружным и внутренним расположением армирующих слоев.
На фиг.2 показан вариант шланга с двумя внутренними армирующими слоями.
Шланг 1 содержит трубчатый корпус 2 из эластомерного материала с осевым каналом 3. В качестве эластомерного материала может использоваться резина, получаемая из различных типов каучуков (натурального или синтетических). В зависимости от назначения шланга и получения необходимых свойств резины, каучук может содержать те или иные наполнители [5].
Трубчатый корпус 2 содержит по крайней мере один слой 4 с армирующими волокнистыми элементами 5, которые выполнены из материалов на основе базальтового волокна и могут иметь форму нитей 6, а также ткани 7 из базальтового волокна. Армирующие элементы 5 могут иметь и другие формы, используемые в композиционных материалах, например, жгуты, ленты, сетчатое полотно, пряжу и др.
Армирующий слой 4 может находиться как на наружной поверхности трубчатого корпуса 2 (фиг.1), где он может быть выполнен в виде одного или нескольких слоев базальтовой ткани 7 или оплетки из симметрично намотанных нитей 6, так и внутри, в теле трубчатого корпуса 2 (фиг.1 и 2). В любом варианте расположения армирующих слоев 4 может быть и несколько (фиг.2) и они могут содержать одни и те же или различные виды волокнистых армирующих элементов 5. При этом при изготовлении армирующих элементов 5 может использоваться комбинированная нить, содержащая наряду с базальтовым волокном и полимерные органические волокна, например, полиамидные (на чертежах не показано). Это обеспечивает некоторую, необходимую степень деформативности под действием нагрузки армирующих элементов 5, поскольку базальтовое волокно практически не растяжимо.
Изготовление шлангов осуществляется с учетом их назначения по известной из уровня техники технологии на известном оборудовании [7].
Заявляемый в качестве полезной модели шланг обеспечивает надежную и длительную эксплуатацию, осуществляя транспортировку различных текучих средств под высоким давлением и в широком диапазоне внешних условий.
Источники информации:
[1]. А.Ф.Крайнев, фундаментальный словарь «Механика машин», М., Машиностроение, 2001 г., стр.848.
[2].RU, 2171444, F16L 11/08, 1997.
[3].RU, 2002630, F16L 11/08, 1991.
[4].RU, 941768, F16L 11/08, 1982.
[5].US, 7371446, B29D 23/00, 2008, (прототип).
[6].RU, 2012122418, D02G 3/02, 2012.
[7].RU, доклад НИИ резиновой промышленности, 2010,
http://www.niirp.com/biblioteka rti/doklad po oborudovaniyu/
[8].RU, 65608, F16L 11/08, 2007.