ГИБКИЙ ШЛАНГ С АРМИРУЮЩЕЙ ОПЛЕТКОЙ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
FLEXIBLE HOSE WITH KNITTING REINFORCEMENT AND PROCESS FOR ITS MANUFACTURING

Целью настоящего изобретения является гибкий шланг, в частности, но не исключительно, садового типа, снабженный внутренней сетчатой армирующей структурой. Целью изобретения также является способ изготовления такого армированного шланга.
Гибкие садовые шланги обычно состоят из внутреннего трубчатого слоя и наружного трубчатого слоя, изготовленных из полимерного материала, необязательно одного типа.
Между этими двумя слоями обычно введены один или несколько армирующих слоев, выполненных как функция механических характеристик, которые необходимо придать шлангу, таких как стойкость к разрыву, гибкость или способность избегать перегибов, т.е. тенденции шлангов сминаться при перекручивании, с образованием локального сужения или препятствия.
Армирующие слои обычно состоят из текстиля, синтетического или натурального волокна, проволоки или связаны в цепную сетку трикотажного типа.
Армирующий слой проволочного типа, хотя с одной стороны он обеспечивает ограниченное расширение шланга под давлением и относительно прост и экономичен в производстве, с другой стороны имеет плохую стойкость к перегибу.
Армирующий слой вязаного типа, хотя и более трудный и дорогостоящий в изготовлении, чем проволочный, по отношению к последнему имеет гораздо лучшую стойкость к перегибу и, следовательно, предпочтителен в случае садовых шлангов среднего и высокого уровней.
Тем не менее, шланг с вязаным армированием очень чувствителен к изменениям внутреннего давления и реагирует на него осевым вращением, создавая ряд сложностей в случае использования катушек шланга на тележках и подобных опор.
Для того чтобы преодолеть эти недостатки, были изготовлены садовые шланги,  один из которых описан в документе ЕР 0623776, у которых вязаный слой сформирован рядами и петельными столбиками сетки, которые наклонены по отношению к оси шланга и имеют противоположные углы наклона.
Однако и в этом случае существуют заметные повороты под давлением, прежде всего из-за изменений длины и диаметра шланга, которые меняют его геометрию.
Из документа FR 2849148 известен оросительный шланг, который снабжен двумя вязаными армирующими слоями, наложенными друг на друга и имеющими петельные столбики сетки, наклонные по отношению к оси шланга, и ряды сетки, образованные параллельными цепями или ячейками. Ряды ячеек одного из этих слоев разнесены под углом по отношению к рядам ячеек другого слоя таким образом, чтобы определять регулярное чередование рядов ячеек двух вязаных слоев.
Однако это решение также оказалось неудовлетворительным, поскольку его очень трудно осуществить, и оно также имеет недостаток в том, что оно определяет чрезмерно широкие пространства между ячейками при соответствующем локальном снижении стойкости к разрыву.
Еще одно решение шланга с вязаным армированием известно из документа US 3578028, в котором армирующее вязание определено цепями ячеек, взаимно переплетенных таким образом, что соответственные цепные петельки частично наложены друг на друга.
Тем не менее, и в этом случае конкретное распределение рядов ячеек определяет присутствие относительно широких пустых пространств между рядами, и эти пространства представляют четкие точки пониженной стойкости к давлению.
В документе US 3201954 описан гибкий шланг, имеющий армирующую сетку, сформированную спиральной частью и вязаной частью.
Последняя имеет цепные петельки, распределенные по рядам ячеек в сущности параллельно оси протяжения шланга. В частности, каждый ряд имеет некоторое количество щелевых продольных петелек во фронтальном контакте с соответствующими поперечными секциями.
Такое решение также оказалось неудовлетворительным, поскольку оно требует присутствия большого количества нити. Помимо этого, оно имеет плохую стойкость к перегибу и кручению при высоких давлениях, поскольку петельные столбики ячеек, определяемые разными последовательностями нитей, имеют одинаковый угол наклона.
Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы по меньшей мере частично преодолеть вышеуказанные недостатки путем предложения относительно недорогого шланга с хорошими эксплуатационными характеристиками.
Еще одна цель изобретения заключается в том, чтобы изготовить гибкий шланг с вязаной армирующей структурой, который имеет высокую и равномерную стойкость к давлению и не подвержен кручению в присутствии изменений давления, в любом случае сохраняя высокую податливость.
Такие цели, а также другие цели, которые станут понятными из дальнейшего описания, достигнуты шлангом в соответствии с пунктом 1 формулы изобретения.
Согласно еще одному аспекту изобретения предложен способ изготовления шланга в соответствии с пунктом 7 формулы.
Однослойное вязание может быть получено посредством кольцевой вязальной машины с одной вязальной головкой, в которой каждая игла работает одновременно с нитью первой последовательности и нитью второй последовательности, чтобы изготовить за одно движение ячейку, сформированную первой петелькой, выполненной частью нити первой последовательности, и второй петелькой, выполненной частью нити второй последовательности и наложенной на первую петельку.
Другие характеристики и преимущества изобретения станут более понятными из подробного описания нескольких предпочтительных, но неисключительных, вариантов осуществления шланга согласно изобретению, проиллюстрированного на не ограничивающем примере с помощью чертежей, на которых:
Фиг.1 - перспективный вид шланга согласно изобретению в первой предпочтительной форме с несколькими удаленными деталями;
Фиг.2 - перспективный вид шланга согласно изобретению во второй предпочтительной форме с несколькими удаленными деталями;
Фиг.3 - увеличенный вид спереди детали шланга с Фиг.1;
Фиг.4 - увеличенный вид спереди детали шланга из существующего уровня техники, соответствующей детали с Фиг.2;
Фиг.5 - увеличенный вид детали с Фиг.3 в двух разных формах;
Фиг.6 - схематический вид детали вязальной машины для изготовления шланга согласно изобретению;
Фиг.7 - схематический вид иглы вязальной машины в рабочей последовательности,
Фиг.8 - вид спереди в разрезе детали вязальной машины во время вязания согласно первой форме;
Фиг.9 - схематический вид нескольких игл вязальной машины с Фиг.8 в рабочей последовательности;
Фиг.10 - вид спереди в разрезе детали вязальной машины во время вязания во второй форме;
Фиг.11 - схематический вид нескольких игл вязальной машины с Фиг.10 в рабочей последовательности.
На Фиг.1 и 2 показаны два предпочтительных, но не исключительных, варианта осуществления шланга согласно изобретению, обозначенного в общем цифрой 1, который может включать внутренний трубчатый слой 2, наружный трубчатый слой 3 и вязаный армирующий слой 4, введенный между внутренним 2 и наружным 3 трубчатыми слоями.
Внутренний слой 2 и наружный слой 3 могут быть изготовлены из полимерного материала пластикового или каучукового типа, например, из ПВХ. Известным образом также могут быть предусмотрены дальнейшие слои (не показаны), помещенные внутрь внутреннего слоя 2 и/или снаружи наружного слоя 3.
Вязаный армирующий слой 4 будет вязаного типа с цепными ячейками трикотажного типа и может быть изготовлен из текстильного волокна, например, полиамидного или полиэфирного. Тем не менее, также можно использовать другие типы синтетического или натурального волокна.
Внутренний 2 и наружный 3 трубчатые слои будут в сущности соосными и будут проходить вдоль продольной оси X.
Вязаный армирующий слой 4 будет намотан по спирали на внутренний слой 2 и будет включать первую и вторую последовательности нитей, соответственно 5 и 6, намотанные по спирали на внутренний слой 2.
Две последовательности нитей 5, 6 имеют спиралевидный ход с в сущности идентичным шагом и будут связаны вместе, чтобы сформировать некоторое число ячеек 7, 7', 7'',… расположенных по рядам сетки, соответственно 8, 8', 8'',… и 9, 9', 9'',…, наклонных по отношению к продольной оси Х, и петельные столбики ячеек 10, 10', 10'',…, в сущности параллельные оси X. В частности, ячейки 7, 7', 7'',… также будут в сущности продольными.
Согласно одной характеристике изобретения каждая ячейка 7, 7', 7'',… сформирована частью нити 5 первой последовательности, которая определяет первую цепную петельку 11, 11', 11'',…, и частью нити 6 второй последовательности, которая определяет вторую цепную петельку 12, 12', 12'',… .
Помимо этого, каждая цепная петелька 11, 11', 11'',…; 12, 12', 12'',… является в сущности U-образной, с парой продольных секций, соответственно 13, 14; 13', 14'; 13'', 14'', и 15, 16; 15', 16'; 15'', 16'', соединенных в сущности поперечной секцией, соответственно 17, 17', 17'',… и 18, 18', 18'',… .
В частности, для каждого из петельных столбиков ячеек 10, 10', 10'',… будут присутствовать ячейки 7, 7', 7'', каждая из которых образована парами первых цепных петелек 11, 11', 11'',…; и вторых цепных петелек 12, 12', 12'',… , в сущности идентичных друг другу и имеющих в сущности продольные секции 13, 14; 13', 14'; 13'', 14'', и 15, 16; 15', 16'; 15'', 16'' и соответственные в сущности поперечные секции 17, 17', 17'',… и 18, 18', 18'',… , наложенные в сущности полностью друг на друга таким образом, чтобы определять вязаный армирующий слой 4, который является в общем однослойным и локально двухнитевым.
Как лучше видно на Фиг.3 и 5, для каждой ячейки 7, 7', 7'',… соответственные первая цепная петелька 11, 11', 11'',… и вторая цепная петелька 12, 12', 12'',… могут быть наложены друг на друга радиально и/или фронтально и в любом случае будут взаимно связаны, чтобы определить одну ячейку 7, 7', 7'',… .
Естественно, каждая ячейка 7 будет связана с парой соседних ячеек 7', 7'',… тех же петельных столбиков 10, 10', 10'',… , причем каждая из таких ячеек 7', 7'' сформирована первой цепной петелькой 11', 11'',… и второй цепной петелькой 12', 12'',… , в сущности идентичными друг другу и наложенными друг на друга в сущности полностью.
Предпочтительно ряды ячеек 8, 8', 8'',… первой последовательности нитей 5 будут наклонены по отношению к оси Х с наклоном, противоположным наклону рядов ячеек 9, 9', 9'',… второй последовательности нитей 6 под соответственными заданными углами наклона α, β, которые будут предпочтительно имеют равное, но противоположное значение.
Предпочтительно, но просто для примера, углы наклона могут иметь значения в диапазоне от 20° до 80° и еще более предпочтительно от 30° до 75°.
Предпочтительно, независимо от соответственных углов наклона α, β, в первой форме, показанной на Фиг.1, ряды ячеек 8, 8', 8'',… первой последовательности нитей 5 будут наложены на ряды ячеек 9, 9', 9'',… второй последовательности нитей 6 только на соответственных цепных петельках 11, 11', 11'',…; 12, 12', 12'',….
Эта конкретная форма позволит предотвратить наличие пространств в вязанном армирующем слое 4 между ячейками 7, 7', 7'',… тех же рядов 8, 8', 8'',…; 9, 9', 9'',…, имеющих чрезмерное растяжение, что привело бы к локальному снижению стойкости шланга 1 к разрыву в этих зонах.
Таким образом, вязаный армирующий слой 4 будет двухнитевым, в сущности только в точках контакта с ячейками 7, 7', 7'',…
Настоящее изобретение станет еще более понятным при сравнении Фиг.3 и Фиг.4, на которых показаны две детали одной и той же части вязаного армирующего слоя 4 соответственно шланга 1 согласно изобретению и шланга из существующего уровня техники, в котором ячейки 7, 7', 7'',… сформированы только нитью одной из двух последовательностей.
Во второй форме, показанной на Фиг.2, ряды ячеек 8, 8', 8'',… первой последовательности нити 5 могут быть наложены на петельные столбики ячеек 9, 9', 9'',… второй последовательности нити 6 также в зоне между смежными петельными столбиками ячеек 10, 10', 10''.
В частности, эти два шланга имеют ряды ячеек 8, 8', 8'',… с одинаковым наклоном. Понятно, что вышеуказанные пустые пространства, отмеченные штриховкой на обеих фигурах, имеют уменьшенной растяжение для шланга 1 согласно изобретению по отношению к шлангу, известному из существующего уровня техники. Таким образом предотвращается чрезмерное локальное вздутие в случае высокого внутреннего давления, что повышает как стойкость к разрыву, так и стойкость к перегибу.
Шланг согласно изобретению может быть получен с помощью способа, который предусматривает этап изготовления внутреннего слоя 2 из полимерного материала, например, посредством экструзии, и последующего этапа вязания первой 5 и второй 6 последовательностей нитей по периметру внутреннего слоя 2, чтобы сформировать на нем вязаный армирующий слой 4.
В частности, этап вязания осуществляют двумя последовательностями нитей 5, 6, приведенных во вращение в заданных направлениях вокруг внутреннего слоя 2, и посредством некоторого числа игл 19 для движения параллельно оси Х внутреннего слоя 2, зацепления соответственных нитей 5, 6 и связывания их вместе, чтобы определить ряды ячеек 8, 8'', 8'',… 9, 9', 9'',… и петельные столбики ячеек 10, 10', 10'',… армирующего слоя 4.
Каждая игла 19 может зацеплять одну из двух последовательностей 5, 6, чтобы сделать цепную петельку 11, 12, предназначенную для образования ячейки 7.
Например, игла 19 может зацеплять нить первой последовательности 5, чтобы сформировать первую цепную петельку 11, а соседняя игла может зацеплять, одновременно или последовательно, нить второй последовательности 6, чтобы сформировать вторую петельку 12, наложенную на первую петельку 11.
Предпочтительно каждая игла 19 будет конфигурирована для одновременного зацепления нити первой последовательности 5 и нити второй последовательности 6, как более четко видно на Фиг.9.
Таким образом, каждая игла 19 при каждом продольном переходе будет выполнять ячейку 7, 7', 7'',… , включающую первую цепную петельку 11, 11', 11'',…, сформированную частью нити первой последовательности 5, и вторую цепную петельку 12, 12', 12'',…, сформированную частью нити второй последовательности 6 идентично первой петельке 11, 11', 11'',… и наложенную на нее в сущности полностью, чтобы сформировать армирующее вязание, которое в общем однослойное и локально двухнитевое.
В частности, вязаный армирующий слой 4 будет иметь петельные столбики ячеек 10, 10', 10'',…, в сущности параллельных оси Х шланга 1, и ряды ячеек 8, 8', 8'',… 9, 9', 9'',…, наклонных по отношению к ним.
Две последовательности нитей 5, 6 будут установлены в сущности на соосных вращающихся пластинах 20, 20', приведенных во вращение в сущности с идентичной частотой вращения в противоположных направлениях, чтобы получить ряды ячеек, имеющие эквивалентные и противоположные наклоны по отношению к продольной оси Х шланга 1.
Тогда этот способ может включать все дополнительные этапы, необходимые для изготовления шланга, такие как этап выполнения наружного слоя 3, и такие этапы могут меняться в зависимости от конкретной формы шланга 1.
Вязаный армирующий слой 4 может быть получен на вязальной машине 21, показанной на Фиг.6, 8 и 10, имеющей две пластины 20, 20' для шпулей, которые обе механизированы и возможно соединены с одним двигателем 22.
Две пластины 20, 20' будут соосными и вращающимися вокруг продольной оси X, определенной шлангом 1. Каждая нить последовательностей 5, 6 будет поступать с соответственной шпули 23, 23', которая может быть представлена в том же числе для каждой пластины 20, 20'.
Последние будут связаны с устройством для распределения нитей 24, 24', обращенных друг к другу и установленных соосно продольной оси X, чтобы приводиться во вращение, предпочтительно с одной частотой вращения и в противоположных направлениях, и чтобы наматывать нити 5, 6 двух последовательностей на внутренний слой 2 при спиральном ходе и под углами наклона а, р, которые эквивалентны и взаимно противоположны по отношению к оси Х шланга.
Машина 21 также будет включать вязальную головку 25, имеющую втулку 26, более четко показанную на Фиг.6, определяющую осевой канал 27 для нижнего слоя 2, вокруг которой расположены по кругу иглы 19.
Вязальная головка 25 также будет включать кулачок 28, оперативно соединенный с иглами 19, чтобы вызывать их поочередное движение вдоль соответственных продольных направлений.
Кулачок 28 может иметь некоторое число гребней 29, равное числу нитей каждой последовательности 5, 6, т.е. равное кратному или делителю числа нитей каждой последовательности 5, 6.
Каждая игла 19 будет конфигурирована для одновременного зацепления нити первой последовательности 5 и нити второй последовательности 6 и получения однослойного вязаного армирования 4 с каждым петельным столбиком ячеек 10, 10', 10'',…, определяемого как нитями 5 первой последовательности, так и нитями 6 второй последовательности. В частности, однослойный вязаный армирующий слой 4 будет двухнитевого типа в ячейках 7, 7', 7'',…, чтобы таким образом иметь стойкость к повышенному давлению, связанному с высокой податливостью.
Помимо этого в первой форме, показанной на Фиг.8 и 9, иглы 19 будут конфигурированы для совместного синхронного перехода и зацепления соответственных пар первых нитей 5 и вторых нитей 6, чтобы получить вязаный армирующий слой 4, имеющий некоторое число петельных столбиков 10, 10', 10'',…, равное числу нитей каждой последовательности 5, 6.
В альтернативной форме, показанной на Фиг.10 и 11, будет возможным идентифицировать две отдельные последовательности игл 19, работающих поочередно друг другу, для изготовления вязаного слоя 5, имеющего некоторое число петельных столбиков 10, 10', 10'', равное числу нитей каждой последовательности 5, 6.
Из вышесказанного понятно, что изобретение достигает заданных целей и, в частности, цели изготовления армирующей сетки с высокой податливостью, на которую в сущности не влияют силы расширения шланга. Сбалансированная структура вязания обеспечивает, что крутящие силы, вызываемые давлением в шланге, всегда компенсируются, даже при изменении наклона рядов ячеек, так что шланг практически не испытывает влияния изменений внутреннего давления транспортируемой жидкости. Отдельные ячейки, сформированные посредством вязания обеих последовательностей нитей, придают шлангу податливость и снижают возможность его сужения и образования препятствия.
Шланг и способ согласно изобретению могут быть предметом многочисленных модификаций и вариантов, которые все подпадают под изобретательский замысел, выраженный в прилагаемой формуле изобретения.