АРМИРОВАННАЯ ГИБКАЯ ТРУБА

Область техники, к которой относится полезная модель
Настоящая полезная модель относится к армированным гибким трубам.
В частности, настоящая полезная модель относится к гибкой трубе, изготовленной из пластмассы, армированной трубчатой арматурной сеткой, и пригодной для ирригации или распределения текучих сред под давлением в открытых или закрытых контурах.
Уровень техники
Известны трубы упомянутого вида, главным образом, состоящие из первого трубчатого внутреннего слоя, выполненного из пластмассы или резины, поверх которого нанесена трубчатая сетка, назначением которой является увеличение сопротивления трубы давлению, ограничение деформации трубы и улучшение ее характеристик (ЕР 0153544, кл. F16L 11/08, опубл. 04.09.1985; GB 1526285, кл. F16L 11/08, опубл. 27.09.1978; GB 863303, кл. F16L 11/08, опубл. 22.03.1961; FR 2254746, кл. F16L 11/08, опубл. 11.07.1975).
Одним из наиболее известных и пригодных для этой сферы видов труб является вид, называемый «оплетенным», в котором армирующая трубчатая сетка состоит из ряда нитей, накатанных на трубу по спирали параллельными и равноотстоящими рядами, наложенных на равное количество поперечных нитей, также расположенных параллельными и равноотстоящими рядами, симметрично уложенными относительно оси трубы с образованием сетки с ромбовидной ячейкой (ЕР 0794377, кл. F16L 11/08, опубл. 10.09.1997; US 4044799, кл. F16L 11/08, опубл. 30.08.1977; US 4679599, кл. F16L 11/12, опубл. 14.07.1987).
Сетка, накатанная на наружную поверхность внутреннего слоя пластмассы, затем покрывается дополнительным наружным слоем, также из пластмассы или резины, как правило, но не обязательно прозрачным, который закрепляет и защищает армирующую сетку на трубе. При таком виде армирования гибкая труба способна выдерживать более высокое давление, чем труба без армирования, и противостоять ее деформации, так как сетка не растягивается и, таким образом, предотвращает деформацию внутреннего слоя.Недостаток вышеупомянутой трубы с армирующей оплеткой состоит в том, что она имеет сравнительно низкую гибкость, то есть радиусы изгиба, которому может быть подвергнута труба, намного больше по сравнению с трубами с вязаной арматурой.
Следующий вид гибкой трубы, известный в равной степени - в котором арматура, охватывающая наружную часть трубы, состоит из вязаной сетки.
Как известно, вязаная сетка представляет собой особое переплетение одной или большего количества нитей, которые связаны вместе с помощью более или менее извилистых изгибов, также называемых «петлями» или «элементарными ячейками», которые образуют вышеупомянутую вязаную сетку, обладающую высокой эластичностью.
Вязаная сетка, называемая «петельной», состоит из ряда нитей, параллельных друг другу и подаваемых различными вязальными машинами, которые уложены так, чтобы обеспечить равное количество нитей сетки, соединенных как в направлении ряда, так и в направлении петли, и их переплетение образует поперечную последовательность рядов сетки и продольную последовательность ячеек сетки или петель.
Одной из наиболее распространенных на рынке гибких труб является та, в которой ячейка сетки представляет собой вид вязаной петли; вязаная сетка на отраслевом техническом языке означает такую сетку, в которой ячейка образована нитью, переплетенной с одной или большим количеством нитей справа от нее и с одной или большим количеством нитей слева от нее.
С одной стороны, гибкая труба с вязаной сеткой имеет увеличенную гибкость вследствие эластичности сетки при увеличении диаметра трубы из-за увеличения давления, с другой стороны, ограничение плетеной сетки и, в особенности, вязаной сетки состоит в том, что с увеличением давления текучей среды, протекающей в ней, труба подвергается эффекту кручения. Это происходит вследствие спиральной укладки рядов сетки, которая, в отличие от случая по существу продольной укладки рядов, приводит к несбалансированной реакции, в частности, к возникновению крутящего момента в трубе.
Раскрытие полезной модели
Таким образом, технической задачей настоящей полезной модели является создание армированной гибкой трубы без упомянутых выше
недостатков, то есть, трубы, не подверженной эффекту кручения, который возникает при вязаной сетке, без ухудшения характеристик сетки, касающихся гибкости и сопротивления разрывающему давлению.
В рамках такой технической задачи целью настоящей полезной модели является создание армированной гибкой трубы, отличающейся оптимальным соотношением между различными параметрами арматуры и параметрами внутреннего слоя, чтобы исключить эффект кручения, который возникает в плетеной сетке под воздействием давления текучей среды.
Кроме того, целью настоящей полезной модели является создание армированной гибкой трубы, оптимальной для применения в жарком климате, например, в субэкваториальной или экваториальной зоне.
Еще одной целью настоящей полезной модели является создание высококачественной армированной гибкой трубы с меньшей материалоемкостью при изготовлении по сравнению с другими известными видами труб.
Такой технической задаче и таким целям соответствует армированная гибкая труба в соответствии с пунктом 1 формулы полезной модели.
Армированная труба в соответствии с полезной моделью снабжена трубчатой сеткой, имеющей такие характеристики, что усилия, возникающие в ней, компенсируют друг друга до нуля, таким образом, делая трубу по существу не подверженной кручению, вызванному давлением текучей среды внутри трубы.
Кроме того, наличие такой трубчатой армирующей сетки при равном сопротивлении позволяет уменьшить толщину слоев по сравнению с известными видами труб, поскольку такое ограничение количества использованного материала позволяет так или иначе получить достаточно гибкую трубу.
Кроме того, слои трубы состоят из высокотвердых смесей ПВХ для обеспечения продукта с оптимальными характеристиками сопротивления даже при температуре 60°C и выше.
Дополнительные существенные признаки описаны в зависимых пунктах формулы.
Краткое описание чертежей
Признаки полезной модели поясняются специалисту в данной области на основе следующего описания и приложенных таблиц и чертежей, представляющих собой пример не ограничивающего характера.
На фиг. 1 представлено поперечное сечение гибкой трубы в соответствии с настоящей полезной моделью.
На фиг. 2 представлен подробный вид в аксонометрии и схематический вид одного из слоев гибкой трубы вблизи сетки.
На фиг. 3 представлен вид в аксонометрии сетки гибкой трубы.
На фиг. 4 представлено поперечное сечение другого варианта гибкой трубы в соответствии с настоящей полезной моделью.
Осуществление полезной модели
На приложенной фиг. 1 цифрой 1 обозначена армированная гибкая труба в целом в соответствии с настоящей полезной моделью.
Армированная гибкая труба в соответствии с полезной моделью и согласно следующему описанию может использоваться в тех случаях, где требуется перемещение текучих сред. Труба может использоваться, например, в пищевой отрасли, для ирригации и в других отраслях без каких-либо ограничений.
Гибкая труба 1 в соответствии с полезной моделью содержит внутренний трубчатый слой 2 с наружным диаметром D.
Гибкая труба 1 также имеет продольную ось 3 симметрии.
В соответствии с вариантом осуществления настоящей полезной модели, внутренний трубчатый слой 2 выполнен из высокотвердой смеси ПВХ, обладающей преимуществами, ясными из дальнейшего описания.
Гибкая труба 1, кроме того, состоит из, по меньшей мере, одной трубчатой сетки 4 петельного вида, наложенной на внутренний трубчатый слой 2. Трубчатая сетка 4 выполнена из синтетического волокна типа нейлона с подходящими механическими свойствами.
Как вариант, она может быть выполнена из других материалов, синтетических или натуральных, с эквивалентными характеристиками.
Наличие такой трубчатой сетки 4 требуется для увеличения сопротивления трубы давлению, ограничения деформации трубы и улучшения ее характеристик.
Трубчатая сетка 4 состоит из линий 5 и рядов 6 сетки, охватывающих наружную поверхность внутреннего трубчатого слоя 2, как подробно описано далее.
Гибкая труба 1, кроме того, содержит трубчатый слой 7, покрывающий трубчатую сетку 4, на которую он наложен.
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящей полезной модели покровный трубчатый слой 7 состоит из высокотвердой смеси ПВХ, обладающей преимуществами, раскрытыми далее.
Такая смесь ПВХ может быть, например, прозрачной, делая, таким образом, внутреннюю трубчатую сетку 4 видимой.
Как показано на фиг. 2, линии 5 и ряды 6 трубчатой сетки 4 имеют, по существу, спиральное расположение с соответствующими продольными шагами PR, PF, показанными на фиг. 2.
Как более подробно изображено на фиг. 3, переплетение трубчатой сетки 4 представляет собой вид, известный в отрасли как «вязаная сетка».
Трубчатая сетка 4 может также быть другого вида переплетения.
Например, трубчатая сетка 4 может быть сеткой двойного переплетения, одинарного атласного переплетения, двойного атласного переплетения, переплетения «koper», мелкого петлевого переплетения или иного вида, обеспечивающего технический результат, соответствующий целям настоящей полезной модели.
В соответствии со следующим вариантом осуществления настоящей полезной модели продольный шаг PF рядов 6 сетки по существу пропорционален квадрату наружного диаметра D внутреннего трубчатого слоя 2 согласно приведенной ниже формуле:
2
PF=К×D
Указанная пропорция, таким образом, количественно определяется коэффициентом К, который определяет установленный размерный ряд труб.
В частности, размерный ряд означает ряд, состоящий из труб диаметром 1/2″, 5/8″, 3/4″ и 1″, то есть, содержащий традиционные унифицированные размеры.
Иными словами, для всех гибких труб, имеющих вышеуказанные диаметры, отношение между продольным шагом PF рядов 6 сетки и квадратом
наружного диаметра D внутреннего трубчатого слоя 2 по существу постоянно и равно К.
Этот аспект полезной модели является особенно полезным, так как обеспечивает правильные размеры трубчатой сетки 4 в соответствии с размерами гибкой трубы 1.
Если в качестве исключительно иллюстративного примера предположить, что материал, из которого выполнен внутренний трубчатый слой 2 гибкой трубы 1, представляет собой ПВХ, то коэффициент К в вышеуказанной формуле будет, главным образом, находиться в диапазоне от 0,35 мм-1 до 0,50 мм-1 и предпочтительно равняться приблизительно 0,45 мм-1.
Продольный шаг PR линий 5 сетки, напротив, по существу постоянен и не зависит от наружного диаметра D внутреннего трубчатого слоя 2.
В соответствии со следующим вариантом осуществления настоящей полезной модели линии 5 и ряды 6 трубчатой сетки 4 расположены под углами относительно продольной оси 3 гибкой трубы 1, а именно, под первым углом α и под вторым углом β, соответственно, противоположными друг другу относительно продольной оси 3.
В частности, первый угол α и второй угол β отличаются по величине. Первый угол α и второй угол β на практике имеют сумму, по существу, постоянную и равную или несколько меньшую, чем 90°, для различных размеров наружного диаметра D внутреннего трубчатого слоя 2.
В частности, второй угол β, т.е. наклон рядов 6 сетки, по существу пропорционален квадратному корню из наружного диаметра D внутреннего трубчатого слоя 2.
Эта характеристика позволяет получить оптимальные результаты с точки зрения ограничения эффекта кручения.
При подобной конструкции трубчатой сетки 4, в частности, при таком размещении рядов 6 и линий 5 сетки усилия, возникающие в них, компенсируют друг друга до нуля, таким образом, делая трубу 1 по существу не подверженной кручению, вызванному давлением текучей среды внутри трубы.
На практике при размещении рядов 6 сетки в поперечном направлении вместо продольного, как это имеет место в армированных трубах известного вида, присутствие составляющей силы кручения, характерной для труб
известного вида, компенсируется благодаря наличию линий 5, размещенных по спирали.
Внутренние трубчатые слои 2 и покровный слой 7 или, так или иначе, по меньшей мере, один из них в армированной гибкой трубе 1, выполнены из высокотвердых смесей ПВХ, содержащих пластификаторы и/или стабилизаторы.
В частности, упомянутые пластификаторы, включенные в упомянутые смеси ПВХ, выбраны из группы, содержащей добавки, отличные от соединений фталевой кислоты, чтобы не быть токсичными и загрязняющими в отношении транспортируемых продуктов.
Кроме того, пластификаторы и/или стабилизаторы имеют достаточно низкий уровень миграции для обеспечения по существу неизменных во времени характеристик гибкости слоя и трубы в целом.
Такие добавки могут быть, например, выбраны из группы, состоящей из адипатов, бензоатов, 1,2-пропандиоловых полиэфиров и/или 1,3- и/или 1,4-бутандиола, и/или полипропиленгликоля с адипиновой кислотой, уксусной кислотой, жирными кислотами С10-С18, или п-октанолом и/или п-деканолом, тримелатов, фосфатов, себацинатов, алкилсульфоната, эпоксидного льняного и соевого масла, цитратов, и использованных по отдельности или в сочетании двух или более из них.
Такие пластификаторы и/или стабилизаторы могут также состоять из смеси большего количества соединений, имеющих общую основу, например, из смеси различных соединений адипата мономерного и полимерного вида, или из смеси большего количества соединений бензоата мономерного вида.
Упомянутые высокотвердые смеси ПВХ, кроме того, представляют собой вид, не содержащий жидких пластификаторов.
Выражение «материалы, не содержащие жидких пластификаторов» означает полимерные материалы, в которых процентное содержание по массе жидкого пластификатора в отношении упомянутого полимерного материала составляет менее чем 0,1%.
Упомянутые смеси ПВХ, из которых выполнен внутренний трубчатый слой 2 и покровный слой 7, имеют минимальную твердость по Шору приблизительно от 65 до 90 единиц по шкале А.
Кроме того, упомянутые высокотвердые смеси ПВХ имеют допустимую температуру эксплуатации, равную, по меньшей мере, 60°C.
Эти характеристики совместно с наличием армирующей трубчатой сетки 4 позволяют получить важные преимущества с точки зрения возможности использования трубы в районах с особенно жарким климатом.
На практике даже выполненная из высокотвердых смесей ПВХ и весьма устойчивая к высоким температурам гибкая труба 1 в соответствии с настоящей полезной моделью обладает отличной пластичностью благодаря наличию армирующей трубчатой сетки 4.
Наличие последней обеспечивает на практике уменьшение толщины внутреннего слоя 2 и покровного слоя 7 до минимума, благодаря чему продукт сохраняет хорошую пластичность, несмотря на высокую твердость материала.
Использование трубчатой сетки 4 позволяет применить материалы, имеющие ограниченные механические характеристики, и при этом гарантировать стандартные значения разрывающего давления, а также высокие показатели пластичности и гибкости.
Эти ограниченные характеристики определяют низкую стоимость применяемых материалов.
Ниже приведена таблица, в которой указаны упомянутые ограниченные характеристики используемых материалов, соответственно, для изготовления внутреннего трубчатого слоя 2 и покровного слоя 7.
Далее, что касается толщины внутреннего трубчатого слоя 2 и покровного слоя 7, которые могут быть использованы в случае гибкой трубы 1 в
соответствии с настоящей полезной моделью, то есть, трубы, оснащенной армирующей трубчатой сеткой 4, эти слои заметно тоньше по сравнению со слоями труб известного вида.
В подтверждение этого ниже приведена таблица с основными минимальными размерными характеристиками внутреннего трубчатого слоя 2 и покровного слоя 7 для гибких труб, принадлежащих к полному размерному ряду в соответствии с настоящей полезной моделью.
Как видно, внутренний трубчатый слой 2 имеет минимальную толщину приблизительно 1 мм.
Кроме того, покровный трубчатый слой 7 имеет минимальную толщину приблизительно 0,7 мм.
Общая толщина стенки гибкой трубы составляет, по существу, приблизительно 1,7 мм.
Этот результат недостижим для гибких труб известного вида.
В частности, в трубах известного вида при таких толщинах невозможно гарантировать, что разрывающее давление выше, чем давление, указанное в столбце «минимальное давление разрыва», в то же время, обеспечивая оптимальную пластичность, характерную для труб с вязаной арматурой.
Наличие трубчатой сетки 4, напротив, позволяет получить оптимальные результаты даже при пониженных толщинах.
Такое снижение толщины по сравнению с трубами известного вида позволяет, очевидно, также минимизировать массу продукции.
В таблице 2, приведенной выше, масса на единицу длины труб в соответствии с полезной моделью с различными диаметрами в размерном ряду существенно ниже по сравнению с массой продукции известного вида.
Такое уменьшение массы продукта, помимо снижения стоимости продукта за счет сырья и более рационального использования самого продукта, также оказывает благоприятное влияние на окружающую среду, главным образом, вследствие меньших количеств материалов, подлежащих утилизации и/или повторному использованию.
Таким образом, полезная модель направлена на получение важных технических преимуществ.
На практике это позволяет простым и эффективным способом исключить эффект кручения из-за давления текучей среды, перемещаемой по трубе, который наблюдается в армированных или оплетенных трубах известного вида.
Кроме того, такой результат получают посредством оптимального выбора параметров, которые определяют трубчатую сетку 4, в частности, продольных шагов PR, PF линий 5 и рядов 6, а также их углов наклона α, β относительно продольной оси 3 трубы 1.
Гибкая труба, вследствие наличия упомянутой трубчатой сетки 4, имеет уменьшенную толщину стенки по сравнению с трубами известного вида и, в целом, оказывает меньшее влияние на окружающую среду, лучшие эксплуатационные свойства, уменьшенные производственные и транспортные затраты и т.д.
Кроме того, вследствие использования высокотвердых смесей ПВХ, гибкая труба сохраняет оптимальные характеристики при высокой температуре эксплуатации, например, вплоть до 60°C, и она особенно подходит для использования в жарком климате, например, в субэкваториальных или экваториальных районах.
Другой вариант применения гибкой трубы в соответствии с настоящей полезной моделью показан в поперечном сечении на фиг. 4.
В этом варианте применена гибкая труба 101 многослойного вида для особых случаев, требующих особой конструкции такого вида.
На практике в этом варианте применения гибкая труба 101 содержит, в дополнение к первому внутреннему слою 102, покровному слою 107 и трубчатой сетке 104, второй внутренний трубчатый слой 108.
Этот второй внутренний трубчатый слой 108 также выполнен из высокотвердой смеси ПВХ.
Смесь ПВХ, из которого выполнен второй внутренний трубчатый слой 108 в предпочтительном исполнении, кроме того, содержит, по меньшей мере, один пигмент, пригодный для предотвращения роста водорослей внутри трубы.
Пигментом предпочтительно является вещество известного вида, называемое «углеродная сажа», содержание которого по массе в смеси ПВХ составляет от 0,1% до 10%.
Гибкая труба 1 в соответствии с настоящим вариантом применения, кроме того, содержит промежуточный трубчатый слой 109, расположенный между внутренним слоем 102 и трубчатой сеткой 104.
Промежуточный трубчатый слой 109 также состоит из смеси ПВХ.
Гибкая труба 1, кроме того, содержит облицовочный трубчатый слой 110, наложенный на покровный трубчатый слой 107.
Облицовочный трубчатый слой 110 также выполнен из смеси ПВХ, которая может иметь высокую твердость, чтобы обеспечить лучшее сопротивление истиранию.
Облицовочный трубчатый слой 110 может быть полупрозрачным или даже прозрачным, чтобы сделать видимой трубчатую сетку 4.
Таким образом, в целом, гибкая труба 101 в соответствии с настоящим вариантом применения состоит из пяти слоев и все они выполнены из смеси ПВХ высокой твердости.
Гибкая труба 101 может, очевидно, иметь любое количество слоев, в зависимости от конкретных эксплуатационных требований.
Как указано ранее, использование трубчатой сетки 4 позволяет использовать материалы с ограниченными механическими характеристиками и при этом гарантировать стандартные значения разрывающего давления, а также высокие показатели пластичности и гибкости.
Эти ограниченные характеристики определяют низкую стоимость используемых материалов.
Ниже приведена таблица, в которой представлены упомянутые ограниченные характеристики для материалов, используемых для производства всех слоев гибкой трубы 1 в соответствии с настоящим вариантом применения.
Как было упомянуто для предыдущего варианта применения, трубчатые слои 102, 107, 108, 109, 110 гибкой трубы 101 выполнены из высокотвердых смесей ПВХ, содержащих пластификаторы и/или стабилизаторы тех видов, которые упомянуты в описании предыдущего варианта применения.
Кроме того, упомянутые высокотвердые смеси ПВХ представляют собой вид, не содержащий жидких пластификаторов.
Упомянутые смеси ПВХ, из которых выполнены слои 102, 107, 108, 109, 110, имеют минимальную твердость по Шору приблизительно от 65 до 90 единиц по шкале А.
В частности, внутренний трубчатый слой 102 имеет минимальную твердость по Шору, значение которой на практике может достигать 90 единиц по шкале А.
Кроме того, эти высокотвердые смеси ПВХ обладают допустимой температурой эксплуатации, равной, по меньшей мере, 60°C, что позволяет использовать их в районах с очень жарким климатом.
Таким образом, очевидно, что полезная модель достигает поставленных целей.
Настоящая полезная модель описана в соответствии с предпочтительными вариантами применения, тем не менее, без отклонения от объема охраны, определяемого пунктами формулы полезной модели, могут быть выполнены и другие эквивалентные варианты.
Коэффициенты пересчета
1 дюйм=2,54×10-2 м
Полезная модель не ограничена вариантом/вариантами, представленными на чертежах. Соответственно, должно быть понятно, что в случаях, когда признаки, упомянутые в пунктах приложенной формулы полезной модели, сопровождаются ссылочными символами, такие символы использованы исключительно с целью обеспечения ясности пунктов формулы и никоим образом не ограничивают объем формулы полезной модели.