УГЛОВОЙ АРМИРОВАННЫЙ РУКАВ-КОМПЕНСАТОР
ANGULAR REINFORCED SLEEVE-COMPENSATOR

Изобретение относится к судостроению, в частности к подвижным гибким патрубкам, предназначенным для использования в гидравлических системах при транспортировании жидкости по трубам.
Известен угловой патрубок-компенсатор (патент RU №2221188, МПК F16L 51/04, опубл. 10.01.04, Бюл. №1), содержащий патрубки с фланцами, корпус, эластичные мембраны, выполненные в виде армированных резинокордных оболочек, прижимные кольца и профилированные колена.
Недостатками известного углового патрубка-компенсатора являются большие габариты и сложность конструкции. Известные патрубки-компенсаторы неприемлемы для патрубков трубопроводов с малыми диаметрами.
Известен также армированный резинокордный прямоточный рукав (а.с. SU №655890, МПК F16L 11/08, опубл. 05.04.79, Бюл. №13), содержащий внутренний герметизирующий резиновый слой, силовой каркас и наружный резиновый слой.
Недостатком известного рукава является то, что его невозможно вмонтировать в угловой патрубок, а именно в место расположения соединяемых им труб, находящихся под углом от 0 до 180° друг к другу при малой длине патрубка, которой недостаточно для его изгиба без излома, т.е. без искажения внутреннего сечения рукава при монтаже. Кроме того, на трубопровод, в который устанавливают такой патрубок с изгибом, действуют дополнительные усилия, возникающие из-за того, что патрубок стремится распрямиться при воздействии собственной жесткости и давления рабочей среды.
Техническим результатом заявленного углового армированного рукава-компенсатора для подвижных гибких патрубков является упрощение конструкции, уменьшение габаритных размеров и веса при большой гибкости, увеличение ресурса работы.
Технический результат достигается за счет совершенствования структуры силового каркаса, выполнения его в виде дуги под углом от 0 до 180°, что обеспечивает возможность больших сдвиговых перемещений в трех плоскостях, упрощение монтажа в трубопроводы, находящиеся под углом к друг другу, уменьшение жесткостных и распорных усилий, воздействующих на трубопровод.
Сущность изобретения поясняется чертежами:
фиг.1 - угловой резиновый рукав-компенсатор с фрагментом продольного разреза бортовой зоны;
фиг.2 - поперечный разрез рукава;
фиг.3 - положение нижнего (внутреннего) дискретного слоя с продольным направлением нитей;
фиг.4 - положение слоя с окружным направлением нитей;
фиг.5 - положение верхнего (наружного) дискретного слоя с продольным направлением нитей;
фиг.6 - расположение нитей/тросов меньшего калибра в промежутках между нитями/тросами большого калибра в слое с окружным направлением нитей.
Угловой армированный резиновый/резиноподобный рукав-компенсатор (фиг.1) для подвижных гибких патрубков трубопроводов, выполненный в виде дуги под углом от 0 до 180°, содержит внутренний слой резины 1, слои каркаса рукава 2, 3, 4, 5, 6, наружный слой резины 7 (фиг.2).
Внутренний (герметизирующий) слой резины 1 обеспечивает герметичность полости рукава-компенсатора и защищает силовой каркас от воздействия транспортируемой среды. Слои 2, 4 и 5 каркаса располагаются по всему периметру поперечного сечения рукава, при этом во вспомогательных слоях 2 и 5 нити/тросы/шнуры располагаются вдоль продольной оси рукава, а в силовом слое каркаса 4 - в окружном направлении. Слои (полосы) 3 и 6 силового каркаса являются дискретными и перекрывают лишь нижнюю и верхнюю части (зоны) окружности поперечного сечения, например, с углами секторов а порядка от 60 до 75° (фиг.5). Нити/тросы/шнуры в этих слоях располагаются вдоль продольной оси рукава (фиг.2, 3, 4, 5). Слой 3 располагается над слоем 4 (фиг.2, 4, 5) в секторе по внутреннему радиусу изгиба рукава, а слой 6 располагается над слоем 5 (фиг.2, 5) по наружному радиусу изгиба рукава.
Кромки вспомогательных и дискретных слоев (полос) силового каркаса с продольным расположением нитей/тросов/шнуров жестко закреплены на бортовых кольцах 8 (фиг.1), слой/слои силового каркаса с окружным направлением нитей/шнуров/тросов расположен/расположены над слоями силового каркаса с продольным направлением нитей/шнуров/тросов и жестко закреплен/закреплены в бортовых кольцах.
Наружный слой резины 7 защищает силовой каркас от воздействия окружающей среды.
Угловой армированный рукав-компенсатор работает следующим образом.
Посредством фланцевого соединения рукав-компенсатор (фиг.1) устанавливают в трубопровод. При создании в трубопроводе рабочего давления транспортируемой среды дискретный слой/слои силового каркаса с продольным расположением нитей/шнуров/тросов воспринимает/воспринимают осевые (распорные усилия), а слой/слои с окружным направлением нитей/шнуров/тросов воспринимает/воспринимают окружные усилия. При этом дискретный/дискретные слой/слои (полоса/полосы) 3 силового каркаса (фиг.2, 5) с продольным расположением нитей/шнуров/тросов создает/создают дополнительное сопротивление, препятствующее разгибанию (увеличению радиуса кривизны рукава), а дискретный слой/слои (полоса/полосы) 6 силового каркаса, также с продольным расположением нитей, способствует/способствуют сохранению поперечным сечение рукава круговой формы.
Аналогичный результат может быть достигнут заменой дискретных силовых слоев на силовые слои, охватывающие целиком все поперечное сечение рукава, однако это значительно увеличивает как вес рукава, так и его жесткость при относительном смещении торцов рукава-компенсатора в любом направлении, при этом прочностные характеристики рукава остаются неизменными.
Слои 2 и 5 являются вспомогательными и обеспечивают герметичность рукава, поскольку препятствуют продавливанию внутреннего слоя резины 1 между нитями/шнурами/тросами слоев 3, 4, 6 (фиг.5) при воздействии рабочего давления среды.
Слойность силового каркаса и его материал определяют в зависимости от рабочих параметров рукава-компенсатора (диаметр трубопровода, рабочее давление среды, жесткостные параметры и др.).
Для уменьшения толщины стенки и веса рукава, а также снижения его жесткости силовой каркас изготавливают с использованием высокомодульных волокон «Русар» или химических волокон типа капрон, анид в виде кордных нитей/шнуров/тросов.
Вспомогательные слои каркаса 2 и 5 (фиг.2) с продольным направлением нитей могут быть изготовлены из корда/троса с меньшим калибром (меньшей прочностью), чем дискретные слои силового каркаса, расположенные по внутреннему и наружному радиусам рукава 3 и 6 (фиг.2), и при этом могут отличаться по типу используемого волокна.
Для повышения прочности рукава-компенсатора между нитями/шнурами/тросами силового слоя с окружным направлением нитей могут размещаться нити/шнуры/тросы с меньшим калибром (меньшей прочностью) и при этом могут отличаться по типу используемого волокна (фиг.6).
Предложенная конструкция позволяет изготавливать угловые армированные рукава-компенсаторы различного диаметра при минимальных габаритах.
Выполнение армированного рукава-компенсатора в форме дуги обеспечивает сохранение формы внутреннего сечения рукава-компенсатора при монтаже в трубопроводы, расположенные под углом от 0 до 180° друг к другу, и уменьшает жесткостные параметры рукавов-компенсаторов.
Предлагаемая структура силового каркаса увеличивает его гибкость, уменьшает распорные усилия и таким образом обеспечивает без изменения формы поперечного сечения возможность больших сдвиговых перемещений в трех плоскостях при транспортировании рабочей среды по трубопроводам, упрощает монтаж рукава-компенсатора в трубопроводы, находящиеся под углом от 0 до 180° друг к другу, а также уменьшает жесткостные параметры рукавов-компенсаторов и повышает их ресурс.
В ходе исследования на предприятии была разработана и изготовлена простая в использовании и надежная в эксплуатации конструкция углового армированного рукава-компенсатора для подвижных гибких патрубков. Предприятие имеет положительный опыт в изготовлении качественных угловых армированных рукавов-компенсаторов.