EA006475B1

EA006475B1 - Накачиваемое гибкое устройство для использования в качестве расширяющегося закупоривающего средства и способ изготовления указанного устройства

Info

Publication number: EA006475B1
Application number: EA200401532A
Authority: EA
Inventors: Кельд Саксенфельт
Original assignee: Саксенфельт Продакшн Апс
Priority date: 2002-05-21
Filing date: 2003-05-21
Publication date: 2005-12-29
Also published as: EA200401532A1; CA2486186A1; DE60318945T2; EP1365182A1; DE60318945D1; AU2003229542A1; EP1509713A1; WO2003098082A1; EP1509713B1; ATE385301T1; DK1509713T3; US20050229985A1

Abstract

Накачиваемое гибкое устройство (10) для использования в качестве расширяющегося закупоривающего устройства содержит впускную часть (14), имеющую, по существу, трубчатую конфигурацию, расширяющуюся пакетную часть (12), соединенную как единое целое с впускной частью и выполненную из очень гибкого и очень эластичного материала, такого как натуральный каучук, синтетический каучук, пластмассовый, полимерный или эластомерный материалы или их комбинации, возможно, армированного волокном или сеткой, включенной в материал. Расширяющийся пакет может переводиться из нерасширенного состояния в расширенное состояние посредством накачивания пакета путем введения накачивающего газа в его внутреннее пространство через впускную часть. Расширяющийся пакет образует в расширенном состоянии сферу и включает в его нерасширенном состоянии множество изогнутых внутрь складок, проходящих параллельно впускной части и проходящих от точек, смежных с впускной частью, вдоль основной части внешней поверхности расширяющейся пакетной части. Изогнутые внутрь складки уменьшают общий диаметр расширяющегося устройства в нерасширенном состоянии по меньшей мере на 30%, предпочтительно на 40%, более предпочтительно на 50%, еще более предпочтительно на 60 или 70%, например на 30-35, 35-40, 40-45, 45-50, 50-55, 55-60, 60-65, 65-70% по сравнению с геометрической конфигурацией, образуемой расширяющимся пакетом в нерасширенном состоянии, не включающим множество изогнутых внутрь складок. Впускная часть и расширяющаяся пакетная часть накачиваемого гибкого устройства выполнены из одного материала, предпочтительно из натурального каучука, и в ходе одного и того же производственного процесса.

Description

Настоящее изобретение относится к накачиваемому гибкому устройству для использования в качестве расширяющегося закупоривающего средства.

Во многих вариантах применения используют резиновое тело, такое как рукав или труба, для заполнения полости в теле или для использования в качестве закупоривающего тела в клапанной конструкции. Пример применения в этой конкретной области описан в международной заявке на патент № \νϋ 01/11283, соответствующей заявке на европейский патент № ЕР 1198683. В этой опубликованной международной заявке на патент описан способ закупоривания трубы, причем согласно этому способу в стенке трубы выполняют отверстие, когда к трубе прикреплена ответвляющаяся труба, и отверстие выполняют посредством операции сверления через ответвляющуюся трубу, причем в отверстие включают клапан. После выполнения сквозного отверстия в основной трубе инструмент для выполнения отверстия извлекают и в отверстие вводят расширяющийся каучуковый рукав.

Однако осуществление этого способа показало, что обычный каучуковый рукав не может быть введен в отверстие по той причине, что обычный каучуковый рукав, являющийся однородным сферическим каучуковым рукавом, имеющим впускную трубку, не может сжиматься для получения возможности вводить материал сферического каучукового рукава в отверстие, выполненное в стенке трубы. В этом варианте этот сферический каучуковый рукав должен удовлетворять двум противоречивым условиям, а именно, с одной стороны, необходимости в достаточной толщине каучукового рукава, в частности, в случае, если каучуковый рукав выполнен из каучукового материала, армированного волокном или сеткой, и, с другой стороны, необходимости в возможности введения сферического каучукового рукава в отверстие в нерасширенном состоянии.

Во многих других вариантах применения накачиваемых труб или рукавов существуют подобные противоречивые требования, что делает необходимым изготовление расширяющейся трубы или рукава, который позволяет выполнять этих два противоречивых требования.

Примеры накачиваемых гибких устройств описаны, например, в заявке на европейский патент № 0 583 819 А1, патенте США № 3714951, патенте США № 4565222 и патенте США № 5901752.

Задачей настоящего изобретения является получение накачиваемого гибкого устройства для использования в качестве расширяющегося закупоривающего устройства, причем устройство может расширяться из нерасширенного состояния, в котором внешний размер рукава или трубы радикально уменьшен, например, на 30-70% по сравнению с внешним размером накачиваемого, гибкого устройства в расширенном состоянии. В этом контексте следует понимать, что настоящее изобретение относится к сферическим закупоривающим рукавам, однако, возможны немного по-другому конфигурированные тела или эквивалентные тела, такие как эллипсоидальные тела, цилиндрические трубы, имеющие закругленные оконечные части или другие правильные геометрические конфигурации, и в этом контексте конфигурация в отношении максимального внешнего размера рукава или трубы относится к характеристическому внешнему размеру, соответствующему внешнему диаметру сферы расширенного рукава или трубы в варианте применения, для которого они предназначены.

Отличительная особенность настоящего изобретения относится к тому факту, что накачиваемое гибкое устройство, которое может представлять собой армированное волокном или сеткой накачиваемое гибкое устройство, можно изготовить в сжатом состоянии, в котором требования, касающиеся требований при производстве устройства, соответствующего настоящему изобретению, уменьшаются по меньшей мере в 2 раза по сравнению с требованиями для обычного накачиваемого и гибкого устройства, имеющего гладкую внешнюю поверхность.

Отличительная особенность настоящего изобретения относится к тому факту, что накачиваемое гибкое устройство, соответствующее настоящему изобретению, предусмотренной формой которого является правильная внешняя форма, может быть конфигурировано в определенном нерасширенном положении, что уменьшает общий внешний размер устройства в ненакачанном состоянии по сравнению с обычным расширяющимся устройством.

Указанная выше задача, указанные выше преимущества и указанные выше отличительные особенности вместе со многими другими задачами, преимуществами и признаками, которые будут понятны при ознакомлении с приведенным ниже подробным описанием предпочтительных в настоящее время вариантов выполнения накачиваемого гибкого закупоривающего устройства, соответствующего настоящему изобретению, достигнуты благодаря накачиваемому гибкому устройству для использования в качестве расширяющегося устройства, содержащему впускную часть, имеющую, по существу, трубчатую конфигурацию, расширяющуюся пакетную часть, соединенную как единое целое с впускной частью и выполненную из очень гибкого и очень эластичного материала, такого как натуральный каучук, синтетический каучук, пластмассовый, полимерный или эластомерный материалы или их комбинации, причем расширяющийся пакет может быть изменен из нерасширенного состояния в расширенное состояние посредством накачивания пакета благодаря введению накачивающего газа в его внутреннее пространство через впускную часть, при этом расширяющийся пакет образует в расширенном состоянии сферу, причем расширяющийся пакет в нерасширенном состоянии включает множество изогнутых внутрь складок, проходящих параллельно впускной части и проходящих от точек, смежных с впускной частью, вдоль основной части внешней поверхности расширяющейся пакетной части, при этом изогнутые внутрь складки

- 1 006475 уменьшают общий диаметр расширяющегося устройства в нерасширенном состоянии по меньшей мере на 30%, предпочтительно на 40%, более предпочтительно на 50%, еще более предпочтительно на 60 или 70%, то есть на 30-35, 35-40, 40-45, 45-50, 50-55, 55-60, 60-65, 65-70% по сравнению с геометрической конфигурацией, образуемой расширяющимся пакетом в нерасширенном состоянии, не включающим множество изогнутых внутрь складок, при этом впускная часть и расширяющаяся пакетная часть накачиваемого гибкого устройства выполнены из одного материала, предпочтительно натурального каучука, и, кроме того, выполнены в ходе одного производственного процесса.

Согласно указанным отличительным признакам настоящего изобретения накачиваемое гибкое устройство, соответствующее настоящему изобретению, в нерасширенном состоянии сжато в конфигурацию уменьшенного размера посредством выполнения изогнутых внутрь складок. Изогнутые внутрь складки неожиданно дают ровную внешнюю поверхность расширяющейся пакетной части в ее расширенном состоянии, несмотря на неправильную конфигурацию расширяющейся пакетной части в ее нерасширенном состоянии.

Количество складок, обеспечивающих уменьшение размера расширяющейся пакетной части в ее нерасширенном состоянии по сравнению с ее расширенным состоянием, может изменяться от варианта к варианту ее выполнения. Согласно предпочтительным в настоящее время вариантам выполнения накачиваемого гибкого устройства, соответствующего настоящему изобретению, в накачиваемом гибком устройстве, соответствующем настоящему изобретению, указанное множество изогнутых внутрь складок содержит 4-24 складки, например 6-18 складок, предпочтительно 12 складок или 4-6, 6-8, 8-10, 10-12, 1214, 14-16, 16-18, 18-20, 20-22, 22-24 складки.

Накачиваемое гибкое устройство, соответствующее настоящему изобретению, может быть выполнено из однородного материала, такого как каучук, предпочтительно натуральный каучук, или подобного очень гибкого и эластичного материала. Высокая эластичность материала, в частности натурального каучука, позволяет расширяющейся пакетной части при преобразовании из нерасширенного состояния в расширенное состояние сильно деформироваться, и в случае воздействия избыточного давления на внутреннюю поверхность расширяющейся пакетной части расширяющаяся пакетная часть может лопнуть. Для предотвращения любой избыточной деформации и возможного повреждения расширяющейся пакетной части вследствие наличия высокого давления газа во внутренней камере расширяющейся пакетной части расширяющуюся пакетную часть, соответствующую предпочтительному в настоящее время варианту выполнения накачиваемого гибкого устройства, соответствующего настоящему изобретению, снабжают внутренней армирующей структурой, которая может быть выполнена как армирующая структура из волокна или сетки, основным назначением которой является предотвращение расширения расширяющейся части за пределы конкретного максимального размера, определяемого армирующей структурой. Следовательно, благодаря применению армирующей структуры накачиваемое гибкое устройство, с одной стороны, не может расширяться свыше заданного предела или размера, что предотвращает сильную деформацию в расширенном состоянии, и, с другой стороны, увеличивается предел максимального давления за счет возможности значительного повышения внутреннего давления в расширяющейся пакетной части вследствие наличия армирующей структуры без существенного риска разрыва расширяющегося пакета из-за избыточного внутреннего давления или, как альтернативы, чрезмерной деформации, вызывающей разрыв или разрушение по-другому стенки расширяющейся пакетной части. Цельная армирующая структура, как будет описано ниже, может быть заделана в стенку расширяющейся пакетной части как единое целое с ней.

В альтернативном варианте или дополнительно накачиваемое гибкое устройство, соответствующее настоящему изобретению, может быть снабжено внешним износостойким покрытием в дополнение к цельной армирующей структуре или вместо нее. Наличие износостойкого покрытия может содействовать заданию определенных механических характеристик по износостойкости или, в случае, если накачиваемое гибкое устройство подвергается воздействию определенных агрессивных сред, служит для предотвращения порчи или разрушения агрессивной средой материала расширяющейся пакетной части.

Для получения характеристики, обеспечивающей пребывание расширяющейся пакетной части сжатой в ее нерасширенном состоянии, изогнутые внутрь складки могут, согласно одному варианту выполнения накачиваемого гибкого устройства, соответствующего настоящему изобретению, проходить к оконечности расширяющейся пакетной части, противоположной его впускной части. Однако согласно предпочтительному в настоящее время варианту выполнения накачиваемого гибкого устройства, соответствующего настоящему изобретению, на расширяющейся пакетной части против ее соединения как единое целое с впускной частью находится нескладчатая часть для получения средства, содействующего развертыванию изогнутых внутрь складок в гладкую предусмотренную конфигурацию расширяющейся пакетной части в расширенном состоянии.

В зависимости от предусмотренного варианта применения устройства, соответствующего настоящему изобретению, длина и ширина впускной части могут изменяться. Ширина впускной части должна удовлетворять требованиям обеспечения адекватного впуска для обеспечения расширения расширяющейся пакетной части за счет введения накачивающего газа, причем указанный газ может представлять собой сжатый воздух, или инертный газ, или, по существу, инертный газ, например такой, как азот. В

- 2 006475 случае, если требуется соединение расширяющейся пакетной части с источником накачивающего газа, впускная часть может иметь длину, существенно превышающую характеристический внешний размер расширяющейся пакетной части, или длину, по существу, идентичную характеристическому внешнему размеру расширяющейся части, или длину, которая существенно меньше характеристического внешнего размера расширяющейся пакетной части.

Накачиваемое гибкое устройство, как указано выше, выполнено из очень гибкого и очень эластичного материала, предпочтительно из натурального каучука.

Настоящее изобретение также относится к способу изготовления устройства, соответствующего настоящему изобретению, и более подробно способ содержит следующие операции:

1) получение корпуса-основы, имеющего внешнюю конфигурацию, соответствующую конфигурации накачиваемого гибкого устройства, когда оно находится в нерасширенном состоянии,

2) нанесение антиадгезионного покрытия на корпус-основу,

3) помещение корпуса-основы, имеющего антиадгезионное покрытие, в латексную ванну и удерживание корпуса-основы в латексной ванне в течение периода времени, составляющего 1-20 мин, например

2-10 мин,

4) перемещение корпуса-основы, имеющего внешнее латексное покрытие, в ванну с латексным связующим материалом,

5) повторение операции 3) и, по выбору, также операции 4) и повторение операции 3),

6) вулканизацию латексного материала посредством воздействия на латексный материал повышенной температурой в течение продолжительного периода времени, например при температуре 65°С в течение 2 ч, и

7) удаление вулканизированного латексного тела с корпуса-основы.

Предпочтительно, латексное тело армируют посредством нанесения армирующей структуры на латексное тело, и способ, соответствующий настоящему изобретению, предпочтительно дополнительно содержит следующие операции:

8) введение газа в латексное тело под повышенным давлением газа для преобразования латексного тела из нерасширенного состояния в расширенное состояние,

9) нанесение внешней армирующей структуры на латексное тело в его расширенном состоянии и прикрепление армирующей структуры к внешней поверхности латексного тела и, по выбору,

10) повторение операций 4) и 3) два или более раз и, наконец, повторение операции 6) вулканизации.

Теперь настоящее изобретение будет дополнительно описано со ссылками на чертежи, где фиг. 1 - общий схематический вид в перспективе первого и в настоящее время предпочтительного варианта выполнения предварительно сжатого накачиваемого и расширяющегося устройства, соответствующего настоящему изобретению, предназначенного для использования в качестве корпуса клапана в запирающем клапане для трубы, фиг. 2 - вид поперечного сечения первого и в настоящее время предпочтительного варианта выполнения предварительно сжатого накачиваемого и расширяющегося устройства, соответствующего настоящему изобретению, также показанного на фиг. 1, фиг. 3а и 3Ь - схематические виды в перспективе с частичными вырезами предусмотренного первого и в настоящее время предпочтительного варианта выполнения предварительно сжатого накачиваемого и расширяющегося устройства, соответствующего настоящему изобретению, показанного на фиг. 1 и 2, иллюстрирующие две операции введения в предварительно сжатом состоянии устройства, соответствующего настоящему изобретению, в трубу, как показано на фиг. 3а, и обеспечения перекрытия трубы посредством накачивания и расширения устройства, как показано на фиг. 3, фиг. 4а и 4Ь - схематические виды в перспективе с частичными вырезами другого варианта применения предварительно сжатого накачиваемого и расширяющегося устройства, соответствующего настоящему изобретению, применяемого в качестве камеры мяча, такого как футбольный мяч, фиг. 5а - схематический вид в перспективе с частичным вырезом альтернативы первому и в настоящее время предпочтительному варианту выполнения предварительно сжатого накачиваемого и расширяющегося устройства, соответствующего настоящему изобретению, также показанного на фиг. 1 , показывающий внутреннюю армирующую волокнистую сетчатую структуру, фиг. 5Ь - вид поперечного сечения, подобный показанному на фиг. 2, показывающий внутреннюю армирующую структуру, также показанную на фиг. 5а, фиг. 5с - схематический вид сечения сегмента стенки устройства, показанного на фиг. 5а, в расширенном состоянии, и фиг. 5а - вид, подобный виду, показанному на фиг. 5с, стенки расширяющегося устройства, показанного на фиг. 5а, в нерасширенном или предварительно сжатом состоянии.

Настоящее изобретение относится, в целом, к способу получения накачиваемого и расширяющегося резинового рукава или трубы, имеющей в ее накачанном и расширенном состоянии, по существу, сферическую конфигурацию и включающей впускную трубку для впуска расширяющего газа, такого как сжатый атмосферный воздух или сжатый азот, представляющий собой, по существу, инертный газ, во внутреннее пространство накачиваемого и расширяющегося устройства, которое имеет компактную конфи

- 3 006475 гурацию, поскольку устройство выполнено в предварительно сжатом состоянии, в котором оно находится до начала накачивания, что позволяет легко вставлять накачиваемое расширяющееся устройство, соответствующее настоящему изобретению, в узкую прорезь, канал или отверстие устройства или системы и т.д., в которые необходимо поместить устройство перед накачиванием и расширением устройства. Конкретный вариант применения устройства, соответствующего настоящему изобретению, относится к использованию в соответствии со способом закупоривания, описанным в опубликованной международной заявке на патент № \¥О 01/11283, соответствующей заявке на европейский патент № 1198683.

На фиг. 1 показан первый и в настоящее время предпочтительный вариант выполнения предварительно сжатого накачиваемого и расширяющегося устройства, соответствующего настоящему изобретению, обозначенный в целом ссылочной позицией 10. Устройство 10, по существу, содержит две выполненные как единое целое части, а именно предварительно сжатую сферическую часть 12 и трубчатую впускную часть 14. Впускная часть 14 имеет, по существу, круглую цилиндрическую конфигурацию, тогда как предварительно сжатая сферическая часть 12 образует конфигурацию сферы, внешняя поверхность которой сжата или сложена двенадцатью изогнутыми внутрь складками, придающими предварительно сжатой сферической части узкую конфигурацию, имеющую общий поперечный диаметр, составляющий менее 50% диаметра несжатой сферы, предпочтительно менее 40%, более предпочтительно менее 30% диаметра несжатой сферы. Одна из изогнутых внутрь складок обозначена ссылочной позицией 16, и между любыми двумя изогнутыми внутрь складками образовано выступающее наружу ребро, одно из которых обозначено ссылочной позицией 18. Против впускной части 14 предварительно сжатая сферическая часть 12 имеет гладкую и несжатую оконечную секцию 20, и между впускной частью 14 и изогнутыми внутрь складками 18 расположена гладкая, по существу, коническая часть 22.

На фиг. 2 показан вид поперечного сечения устройства 10, изображающий изогнутые внутрь складки 16, ребра 18 и внутреннюю поверхность гладкой оконечной части 20. Как видно на фиг. 2, изогнутые внутрь складки 16 проходят до точек, находящихся вблизи внутреннего контура гладкой оконечной части 20, и каждая из складок 16 проходит внутрь на глубину, составляющую более 50% радиуса между любыми двумя противоположными ребрами 18. Расстояния в глубину, образуемые каждой из изогнутых внутрь складок 18, составляют в варианте, показанном на фиг. 2, приблизительно 55% радиуса, составляемого любым из двух противоположных ребер 18, или более 27% общего диаметра или ширины тела, образуемого предварительно сжатой сферической частью 12.

На фиг. 3 а и 3Ь показан предусмотренный в качестве основного вариант применения предварительно сжатого накачиваемого и расширяющегося устройства 10, соответствующего настоящему изобретению, который относится к использованию устройства в качестве накачиваемого закупоривающего устройства, которое вводят в трубу 30. В этом контексте сделана ссылка на указанную выше заявку на европейский патент. На фиг. 3а показана труба 30, в которой высверлено отверстие 32 небольшого диаметра для прикрепления к трубе 30 ответвляющейся трубы 34, которая также соединяется с запорным клапаном 36, на верхней части которого установлен колпачок 38 для вставки. Когда запорный клапан 36 открыт, как показано на фиг. 3а, предварительно сжатая сферическая часть 12 устройства 10 перемещается из колпачка 38 для вставки, в котором первоначально расположена часть 12, через открытый запорный клапан 36 и далее в трубу 30. После этого, как показано на фиг. 3Ь , предварительно сжатое накачиваемое и расширяющееся устройство 10 накачивают и повышают в нем давление, обеспечивая расширение предварительно сжатой сферической части 12 с получением расширенной сферической конфигурации, показанной на фиг. 3Ь.

Предварительно сжатое накачиваемое и расширяющееся устройство 10, соответствующее настоящему изобретению, предпочтительно изготовлено из натурального каучука, представляющего собой предпочтительный гибкий эластично деформируемый материал. Устройство 10 может быть выполнено из натурального каучука способом многоэтапного нанесения каучука, согласно которому сначала используют сердцевину в качестве основы для отложения натурального каучука в предусмотренной конфигурации на внешнюю поверхность сердцевины или основы. В альтернативном варианте или в дополнение к этому можно использовать армирующие волокна или армирующие сетки в сочетании с натуральным каучуком для укрепления, в первую очередь, расширяющейся предварительно сжатой сферической части 12. В альтернативном варианте, в соответствии с настоящим изобретением для получения предварительно сжатого накачиваемого и расширяющегося устройства 10 можно использовать полимерные или эластомерные материалы, обладающие высокой гибкостью и высокой эластичностью.

На фиг. 5а показан модифицированный или альтернативный пример первого и в настоящее время предпочтительного варианта выполнения предварительно сжатого накачиваемого и расширяющегося устройства, соответствующего настоящему изобретению и показанного на фиг. 1, 2, 3а и 3Ь. Модифицированный вариант обозначен в целом ссылочной позицией 10', и на чертежах компоненты или элементы, соответствующие компонентам или элементам, описанным выше со ссылками на фиг. 1, 2, 3а и 3Ь, соответственно, или выполняющие такие же функции, обозначены аналогичными ссылочными позициями, но с добавлением штриха для указания отличия. По существу, модифицированный вариант 10' отличается от описанного выше первого варианта 10 осуществления изобретения тем, что сферическая часть 12' усилена применением внутренней армирующей сетки или нитяной обмотки, образующей армирующую

- 4 006475 структуру, которая дополнительно определяет конкретный максимальный размер расширяющегося устройства 10', когда устройство подвергается воздействию внутреннего давления газа. Армирующая структура может быть применена только в сферической части 12' или, в альтернативном варианте, может быть также включена во впускную часть 14. Применение армирующей структуры делает операцию расширения устройства менее критической с точки зрения максимального допустимого внутреннего давления, поскольку армирующая структура допускает воздействие на каучуковый пакет высокой гибкости и высокой эластичности внутреннего давления, которое значительно превышает внутреннее давление подобного пакета, не имеющего армирующей структуры. При создании внутреннего давления газа армирующая структура также предотвращает деформацию сферической части 12' с отклонением от, по существу, сферической конфигурации и, таким образом, предотвращает любую протечку в области деформированной внешней поверхности пакета, улучшая закупоривающие характеристики устройства.

Армирующая структура показана более подробно на фиг. 5с и 56 в качестве армирующей структуры, составленной из нитей или жил из кевлара, стекловолокна или углеродного волокна или любого другого нерастяжимого волокнистого материала, совместимого с материалом, из которого выполнена сферическая часть 12. Одна из нитей или жил обозначена ссылочной позицией 50 на фиг. 5с и 56, причем нить или жила расположена между двумя слоями 52 и 54 каучука, которые изготовлены в ходе отдельных операций и соединены друг с другом в пространстве, образованном между нитью или жилой 50 и соседними жилами.

Модифицированный вариант 10' осуществления изобретения дополнительно отличается от описанного выше первого варианта 10 осуществления изобретения тем, что применено внешнее износостойкое покрытие 60, которое может представлять собой любое соответствующее покрытие, совместимое с материалом слоев 52 и 54, которые предпочтительно выполнены из натурального каучука, причем усиливающий слой может служить в качестве механически износостойкого слоя или, в альтернативном варианте или дополнительно, в качестве химического барьерного слоя, предотвращающего повреждение любой агрессивной текучей средой натурального каучука слоев 52 и 54. Примеры износостойких материалов перечислены ниже.

На фиг. 5Ь показана армированная и сжатая сферическая часть 12' в виде, подобном показанному на фиг. 2, и на фиг. 56 показана деталь внешней поверхности сжатой сферической части 12', иллюстрирующая более подробно комбинацию из двух слоев 52 и 54 из натурального каучука и внешнего износостойкого покрытия 60.

Накачиваемое гибкое устройство, соответствующее настоящему изобретению, изготовляют следующим способом.

Выполняют корпус-основу, который может быть изготовлен из металлического материала, такого как алюминий, нержавеющая сталь, чугун или любой другой металл, или из твердого пластмассового материала, или из дерева. Корпус-основу снабжают внешним антиадгезионным покрытием, выполняемым из латексного связующего материала, включающего воду, спирт, хлорид натрия и антиадгезионный материал, такой как тальк.

Корпус-основу с покрытием затем помещают в латексную ванну и оставляют на период времени, обеспечивающий отложение латексного слоя толщиной 1 мм на корпусе-основе. Надлежащее время отложения, зависящее от температуры и вязкости латекса, составляет 2-10 мин. После этого корпус-основу, имеющий один слой латекса толщиной 1 мм, нанесенный на внешнюю поверхность корпуса-основы, помещают в другой латексный связующий состав, идентичный описанному выше латексному связующему составу, но не включающий антиадгезионного материала. Наконец, корпус-основу вновь помещают в латексную ванну на такой же период времени для отложения дополнительного слоя латекса толщиной 1 мм.

Затем слой латекса толщиной 2 мм, отложившийся на корпусе-основе, подвергают вулканизации посредством нагрева в течение приблизительно 2 ч до температуры 65°С. В зависимости от реальной температуры при вулканизации, процесс может быть продлен или ускорен посредством понижения или повышения, соответственно, температуры при обработке.

После вулканизации каучуковое или латексное тело снимают с корпуса-основы и расширяют до его объемного размера посредством создания внутреннего давления, составляющего, например, 2 бар, при помощи источника сжатого газа. В том случае, если армирование или покрытие устройства внешним износостойким слоем не предусматривается, приведение предварительно сжатой сферической части в расширенное состояние просто служит для проверки завершенного изделия. Однако, если предусматривается наложение армирующей структуры, устройство в расширенном состоянии снабжают внешней армирующей структурой из волокна или сетки, которую можно наносить в форме обмотки из нити или жилы, предварительно сплетенной сетки или просто произвольно наложенных волокон, возможно, при помощи технологии электростатического нанесения, хорошо известной в данной области как Р1оск®.

В случае, если используется предварительно сплетенная армирующая структура, структуру предварительно покрывают изнутри и, возможно, также снаружи латексным связующим материалом перед наложением предварительно сплетенной сетчатой структуры на каучуковое тело, включая сферическую часть и, возможно, также трубчатую впускную часть. Расширенное каучуковое тело, имеющее армирующую структуру из нити, жилы или сетки, наложенную на внешнюю поверхность, затем помещают в

- 5 006475 ванну с латексным связующим материалом, после чего выполняют двухэтапный процесс нанесения латекса, аналогичный описанному выше, для отложения двух слоев латекса толщиной 1 мм.

Наконец, после этого двухэтапного нанесения латекса завершенное изделие вулканизируют, как описано выше. Описанный выше способ по понятным причинам может быть модифицирован многими путями, например посредством нанесения более чем двух слоев латекса, посредством нанесения разных количеств слоев латекса с армирующей структурой или без нее, и может быть также модифицирован дополнительной операцией нанесения внешнего износостойкого покрытия. В качестве альтернатив натуральному каучуку или латексу можно использовать силикон или другой очень гибкий или эластичный эластомер.

Предпочтительно, армирующим волокном может быть кевларовое волокно, например волокно кевлар 29, имеющее сопротивление разрыву, составляющее минимум 240 Н и обеспечивающее прочность в пределах 1000-4000 Н/мм², или, в альтернативном варианте, им может быть углеродное волокно, волокно из полиэфира или из любого другого полимера, такого как полиамид. В другом альтернативном варианте можно применять волокно зилон, предпочтительно в качестве внешнего износостойкого покрытия, поскольку волокно зилон обладает высокой износостойкостью, а также стойкостью к большинству агрессивных химических составляющих.

Согласно описанному выше был изготовлен опытный образец устройства 10', имеющий внешний диаметр в расширенном состоянии около 20 см, и был испытан под давлением 20 бар, которое поддерживалось в течение нескольких суток для проверки надежности изделия.

Устройство, соответствующее настоящему изобретению, кроме варианта применения в качестве запирающего клапана, показанного на фиг. 3а и 3Ь, может использоваться во многих альтернативных вариантах применения, в которых узкий рукав или закупоривающее тело необходимо ввести внутрь окружающего его внешнего тела через небольшую прорезь или отверстие внешнего тела. Пример такого альтернативного варианта применения устройства, соответствующего настоящему изобретению, показан на фиг. 4а и 4Ь в отношении футбольного мяча, причем на фиг. 4а показано нерасширенное предварительно сжатое устройство 10, вставленное в кожаную сферу футбольного мяча через небольшое отверстие в ее верхней части, тогда как на фиг.4Ь устройство 10 накачано и под давлением расширено для обеспечения расширения футбольного мяча в присущую ему сферическую конфигурацию.

Предполагается, что объект изобретения, касающийся получения сжатого узкого накачиваемого тела, которое можно вставлять в небольшое отверстие, можно также использовать для усовершенствования производства сферических гибких тел или элементов, поскольку конфигурация сферической части 12 устройства 10 в сжатом состоянии уменьшает общую ширину или размер устройства 10 по сравнению с несжатой сферой. Таким образом, на промышленном предприятии для производства расширяемых сфер технология предварительного сжатия, соответствующая настоящему изобретению, может давать преимущества в отношении рационального использования производственной базы, поскольку количество изделий, которые можно изготовлять на конкретной площади и ограниченное внешними границами ванны для нанесения покрытия, в которой изготовляются сферические изделия, может быть увеличено по меньшей мере в 4 раза в случае, если сферические изделия изготовляют в сжатом состоянии, а не в несжатой сферической конфигурации.

Хотя настоящее изобретение было описано выше со ссылками на предпочтительный в настоящее время вариант выполнения устройства, соответствующего настоящему изобретению, специалист в данной области техники может на основе приведенного выше описания придти к по-разному конфигурированным вариантам осуществления изобретения и альтернативам, и такие по-разному конфигурированные варианты или альтернативы, которые легко может представить или создать специалист в данной области техники, таким образом, следует рассматривать как часть настоящего изобретения, определяемого прилагаемой формулой изобретения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Накачиваемое гибкое устройство для использования в качестве расширяющегося закупоривающего устройства, содержащее впускную часть, имеющую, по существу, трубчатую конфигурацию, расширяющуюся пакетную часть, соединенную как единое целое с впускной частью и выполненную из очень гибкого и очень эластичного материала, такого как натуральный каучук, синтетический каучук, пластмассовый, полимерный или эластомерный материалы или их комбинации, причем указанный расширяющийся пакет может быть изменен из нерасширенного состояния в расширенное состояние посредством накачивания пакета благодаря введению накачивающего газа в его внутреннее пространство через впускную часть, при этом расширяющийся пакет образует в расширенном состоянии сферу, а в его нерасширенном состоянии включает множество изогнутых внутрь складок, проходящих параллельно впускной части и проходящих от точек, смежных с впускной частью, вдоль основной части внешней поверхности расширяющейся пакетной части, при этом изогнутые внутрь складки уменьшают общий диаметр расширяющегося устройства в нерасширенном состоянии по меньшей мере на 30%, предпочтительно на 40%, более предпочтительно на 50%, еще более предпочтительно на 60 или 70%, то есть на 30- 6 006475

35, 35-40, 40-45, 45-50, 50-55, 55-60, 60-65, 65-70% по сравнению с геометрической конфигурацией, образуемой расширяющимся пакетом в нерасширенном состоянии, не включающим множество изогнутых внутрь складок, при этом впускная часть и расширяющаяся пакетная часть выполнены из идентичных материалов и в ходе одной производственной операции.

2. Накачиваемое гибкое устройство по п.1, в котором множество изогнутых внутрь складок содержит 4-24 складки, например 6-18 складок, предпочтительно 12 складок или 4-6, 6-8, 8-10, 10-12, 12-14, 14-16, 16-18, 18-20, 20-22, 22-24 складки.

3. Накачиваемое гибкое устройство по любому из пп.1 или 2, в котором расширяющаяся пакетная часть дополнительно включает армирующую структуру из волокна или сетки, включенную как единое целое в указанный материал расширяющейся пакетной части и служащую для предотвращения расширения расширяющейся пакетной части с превышением определенного максимального размера, задаваемого армирующей структурой.

4. Накачиваемое гибкое устройство по любому из пп. 1-3, дополнительно содержащее внешнее износостойкое покрытие.

5. Накачиваемое гибкое устройство по любому из пп.1-4, в котором расширяющаяся пакетная часть содержит нескладчатую часть, противоположную ее соединению как единое целое с впускной частью.

6. Накачиваемое гибкое устройство по любому из пп.1-5, в котором множество складок проходят до оконечности расширяющейся пакетной части, противоположной ее соединению как единое целое с впускной частью.

7. Накачиваемое гибкое устройство по любому из пп.1-6, в котором трубчатая конфигурация впускной части имеет продольную протяженность, причем указанная протяженность меньше характеристического размера расширяющегося пакета в расширенном состоянии, по существу, идентична характеристическому размеру или больше характеристического размера.

8. Способ изготовления накачиваемого гибкого устройства по любому из пп.1-7, причем способ содержит следующие операции:

1) получение корпуса-основы, имеющего внешнюю конфигурацию, соответствующую конфигурации накачиваемого гибкого устройства, когда оно находится в нерасширенном состоянии,
2) нанесение антиадгезионного покрытия на корпус-основу,
3) помещение корпуса-основы, имеющего внешнее антиадгезионное покрытие, в латексную ванну и удерживание корпуса-основы в латексной ванне в течение периода времени, составляющего 1-20 мин, например 2-10 мин,
4) перемещение корпуса-основы, имеющего внешнее латексное покрытие, в ванну с латексным связующим материалом,
5) повторение операции 3) и, по выбору, также операции 4) и повторение операции 3),
6) вулканизацию латексного материала посредством воздействия на латексный материал повышенной температурой в течение продолжительного периода времени, например при температуре 65°С в течение 2 ч, и
7) удаление вулканизированного латексного тела с корпуса-основы.

9. Способ по п.8, дополнительно содержащий следующие операции:
8) введение газа в латексное тело под повышенным давлением газа для преобразования латексного тела из нерасширенного состояния в расширенное состояние,
9) нанесение внешней армирующей структуры на латексное тело в его расширенном состоянии и прикрепление армирующей структуры к внешней поверхности латексного тела и, по выбору,
10) повторение операций 4) и 3) два или более раз и, наконец, повторение операции 6) вулканизации.