Гибкий рукав

Полезная модель относится к конструкции гибких рукавов (шлангов), навитых из ленточных материалов, и может найти применение в системах вентиляции и отсоса вредных газов и пыли, в частности при строительстве и ремонте судов.
Известен гибкий шланг [1. Патент RU2037720, опубл. 19.06.1995], выполненный из эластичной ленты, навитой по спирали с перекрытием кромок соседних витков (здесь и далее: кромка-полоса материала вдоль продольного края ленты). Шланг имеет арматуру, которая также представляет собой ленту, но металлическую, при этом армирующая лента расположена под витками эластичной ленты, а именно под зоной нахлеста ее соседних витков. Все элементы конструкции соединены между собой клеевыми швами. Данная конструкция обладает рядом недостатков, в том числе невысокой надежностью, что обусловлено клеевым соединением, а также тем, что армирующая лента целиком находится внутри шланга, что уменьшает проходное сечение, а, следовательно, повышает гидравлические потери. Расположение металлической спирали внутри конструкции ограничивает область применения гибких рукавов, вследствие коррозии металла в агрессивных средах, а также вследствие налипания частиц транспортируемого материала на витки арматуры.
Известен гибкий рукав VINIL компании ЮНИФЛЕКС [2. http://www.uniflex.su/promyshlennye-shlangi-rukava/shlangi-dlya-ventilyatsii-i-svarki/n91/]. Шланг изготовлен из ленты, навитой по спирали внахлест, т.е. ее соседние витки навиты с частичным наложением последующего витка на предыдущий. В качестве материала ленты использована техническая полиэфирная ткань с покрытием из термопластичного полимерного материала, например, поливинилхлорид (ПВХ). В зоне перекрытия кромок ленты, т.е. в зоне наложения одного витка на другой, расположены витки внутреннего армирующего элемента - проволочной спирали выполненной из стали. Соединение осуществлено термосваркой. Такой шланг является очень гибким, хорошо растягивается и сжимается и имеет малый вес. Недостатком шланга является невысокая механическая прочность на истирание материала ленты при частом перемещении шланга волоком в процессе эксплуатации.
Повысить прочность шланга на истирание в зоне выступа гофр позволяет конструкция гибкого рукава, описанного в патенте на полезную модель RU 76697, опубл. 27.09.2008 и принятого в качестве пртотипа. Гибкий рукав выполнен из ленты, навитой по спирали с перекрытием кромок соседних витков и снабжен внутренним армирующим элементом. Внутренний армирующий элемент выполнен в виде проволочной спирали, размещенной в зоне перекрытия кромок ленты соседних витков, и охватывается кромкой, расположенной с внутренней стороны рукава. Рукав также снабжен внешним армирующим элементом, выполненным из металлической ленты, завальцованной в виде полой спирали с незамкнутым профилем и охватывающей снаружи зону перекрытия кромок с внутренним армирующим элементом. При этом полая спираль имеет профиль с дугообразно изогнутой вершиной и боковыми стенками без образования загиба продольных краев в противоположные стороны. Внешний армирующий элемент обжимает место нахлеста соседних витков ленты, подобно клипсе и защищает выступы спиральных гофр от истирания при эксплуатации. Однако наличие внешнего армирующего элемента не гарантирует герметичность соединения, а соответственно герметичность рукава в целом. Тем более, что в процессе эксплуатации при частом сжатии и растяжении рукава возможно нарушение целостности оболочки. Кроме того, этот элемент значительно утяжеляет конструкцию и снижает гибкость шланга.
Таким образом, существуют гибкие гофрированные шланги, выполненные из пропитанной полимером ленты, обладающие герметичностью вследствие соединения полимерного покрытия термосваркой и выдерживают высокие температуры эксплуатации. Однако такие конструкции имеют низкую стойкость при истирании. Существуют конструкции гофрированных шлангов, имеющих внешний армирующий элемент, выполненный из металла. Их недостатки описаны выше. Решить проблему повышения стойкости можно, использовав вместо металла покрывающий слой из термопластичного полимера, обладающего высокой стойкостью к истиранию. Таким материалом является термопластичный полиуретан. Однако вследствие значительной разницы температуры плавления внутреннего слоя и полиуретана эти материалы между собой не соединяются. Проблема решается созданием новой конструкции шланга.
В качестве прототипа выбран гибкий рукав VINIL компании ЮНИФЛЕКС [2].
В основу полезной модели поставлена задача расширения арсенала средств и создание двухслойного шланга новой конструкции. Достигаемый технический результат - повышение износостойкости шланга при сохранении герметичности и не значительном утяжелении.
Патентуемый гибкий рукав выполнен из ленты, навитой по спирали с перекрытием кромок соседних витков и снабжен внутренним армирующим элементом, который имеет форму спирали, размещенной в зоне перекрытия кромок ленты соседних витков. В качестве материала ленты использована техническая ткань с покрытием из термопластичного полимерного материала с температурой эксплуатации до 130-160°С. Витки ленты соединены между собой термосваркой. От прототипа отличается тем, что содержит покрывающий слой, выполненный из термопластичной полиуретановой ленты, навитой по спирали с перекрытием кромок соседних витков. Витки ленты соединены между собой термосваркой. Зона перекрытия кромок ленты полиуретана расположена над зоной перекрытия ленты внутреннего слоя.
Термопластичный полимер покрытия на ткани выбирается из условия термостойкости и обеспечения возможности транспортирования, например, паров сварочного аэрозоля. Наилучший результат достигается при применении покрытия на основе поливинилхлорида, температура эксплуатации которого существенно выше, чем у полиуретана, и который проявляет химическую стойкость ко многим агрессивным средам. Однако применимы и другие полимеры, например, на основе хлоропрена.
Более подробно сущность полезной модели поясняется приведенным ниже примером реализации и эскизом-Фигурой, на которой представлено продольное сечение рукава.
Гибкий рукав имеет внутренний слой 1, внешний слой 2 и армирующий элемент 3 (металл или полиамид). Оба слоя образованы навивкой по спирали соответствующих лент. Соединение витков обоих слоев осуществлено термосваркой. При навивке на оправку ленты первого слоя в зону перекрытия соседних витков ленты подают армирующий элемент и через сопло горячий воздух. Полимерный материал, которым пропитана техническая ткань (вискоза, стеклоткань), разогревается, и в момент прохождения ленты под прижимным роликом осуществляется сварка ее соседних витков. Навивка полиуретановой ленты осуществляется на сформированный внутренний слой с отставанием на шаг, кратный шагу навивки. Соединение витков также осуществляется термосваркой при перекрытии кромок ленты соседних витков. Зона перекрытия кромок ленты полиуретана расположена над зоной перекрытия ленты внутреннего слоя, то есть непосредственно над витками армирующего элемента. При остывании внешнего слоя происходит его термоусадка, этот слой обжимает внутренний слой с армирующим элементом и образуется единая конструкция гибкого рукава.
Для шлангов диаметром от 50 мм до 125 мм для обоих слоев применяется лента шириной 27 мм, шаг навивки 10-12 мм; для диаметра 125-500 мм ширина ленты составляет 36 мм, при этом шаг навивки 16-19 мм. Толщина ленты внутреннего слоя составляет от 0.3 мм до 1.0 мм, толщина полиуретановой ленты - от 0.2 мм до 0.7 мм.
Полученные согласно полезной модели гибкие рукава сочетают в себе преимущества обоих материалов - легкость и герметичность внутреннего слоя и высокая износостойкость внешнего. При этом тонкий слой полиуретана лишь незначительно утяжеляет конструкцию.