ES2963320T3 - Tubería con capa de refuerzo - Google Patents

Abstract

Esta capa (4) para construir una manguera (H) se extiende alrededor de un eje longitudinal (X). Esta capa es capaz de alargarse más en un sentido que en el otro con respecto al eje longitudinal (X). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Tubería con capa de refuerzo

[0001] La invención se refiere a una tubería para el paso de un fluido, dicha tubería comprende una capa.

[0002] Por la palabra “capa”, se entiende que ésta puede ser parte de una construcción de tubería, que puede tratarse de un tubo, una capa de un tubo, un conducto, plegado o soldado. Puede haber varias capas en la construcción de la tubería. Una capa puede estar conectada a la otra capa o parcialmente conectada a otra capa, o no conectada a otra capa.

[0003] Las tuberías destinadas a utilizarse para la circulación de fluido, tales como las mangueras, pueden necesitar una longitud muy larga, lo que aumenta el peso de la tubería cuando ésta se debe enrollar y almacenar. Para reducir el peso y el volumen de la tubería, se conoce que existen tuberías con propiedades extensibles, gracias a las cuales la tubería se alarga y se ensancha cuando el agua circula dentro de la misma. Esto garantiza que la tubería presente una longitud suficiente de tubería y mantenga un gran flujo, y se retraiga cuando se detiene la circulación de agua dentro de la misma. La tubería retraída presenta un peso y un volumen reducidos que facilitan su transporte y su alojamiento después de su uso.

[0004] Una tubería de este tipo comprende al menos una capa de material sintético extensible y un refuerzo textil. El inconveniente de este tubería es que el refuerzo textil utilizado, que es un tejido de punto, tiene tendencia a estirarse en diámetro, lo que confiere a la tubería una masa lineal importante.

[0005] La patente DE 20 2014 004448 U1 describe una tubería que comprende un primer tubo hecho de un material elástico e impermeable y un segundo tubo hecho de un material elástico y flexible. El primer tubo está situado dentro del segundo tubo. El primer tubo y el segundo tubo presentan extremos distales fijados ente sí, y el segundo tubo está adaptado para dilatarse longitudinalmente y/o transversalmente cuando el primer tubo se extiende dentro del segundo tubo.

[0006] La patente US 2015/061281 A1 describe un conjunto de tuberías expandibles axialmente incluyendo al menos una tubería interna y una tubería externa. La tubería interna es expansible axialmente y radialmente. La tubería externa solo es expansible axialmente. La tubería externa expansible axialmente se utiliza para envolver la tubería interna y limitar la expansión radial de la tubería interna expansible axialmente y radialmente dentro de un rango predeterminado.

[0007] La patente EP 0510 784 A1 describe una tubería para revestir canalizaciones a presión con un tejido formado por hilos y trama de plástico y un revestimiento a un lado aplicado sobre el tejido. La tubería está caracterizada por el hecho de que la extensibilidad del tejido en la dirección transversal de la tubería es al menos un tercio mayor que en su dirección longitudinal.

[0008] Son estos inconvenientes los que la invención pretende remediar proponiendo una tubería que comprende una capa de refuerzo.

[0009] Con este fin, la invención se refiere a una tubería para el paso de un fluido según la reivindicación 1.

[0010] Según aspectos ventajosos pero no obligatorios de la invención, tal capa de refuerzo puede incorporar una o varias de las características siguientes, tomadas en consideración en cualquier combinación técnicamente admisible:

- La capa está compuesta de textil.

- La capa está compuesta de una tejedura centrada en un eje longitudinal, la tejedura comprende elementos de trama que se alinean circunferencialmente alrededor del eje longitudinal y elementos de urdimbre que se alinean a lo largo del eje longitudinal.

- Al menos uno de los elementos de urdimbre es extensible.

- El al menos un elemento de urdimbre extensible presenta una capacidad de elongación comprendida entre el 10 % y 50 % de su longitud inicial, y preferiblemente entre el 25 y 50 % de su longitud inicial.

- Al menos uno de los elementos de urdimbre está compuesto de nailon, de elastano, de licra.

- Los elementos de urdimbre se eligen entre hilos, hilos recubiertos, pliegues, cordones, filamentos.

- Los elementos de trama no son extensibles.

- La capa, en ausencia de presión, está ondulada alrededor de la capa interna.

- Las capas interna y/o externa están compuestas de SEBS o de látex o de TPE.

[0011] La invención se comprenderá mejor y otras ventajas de ésta resultarán más claras a la luz de la descripción siguiente de una capa de refuerzo y de una tubería de acuerdo a su principio, dada a modo de ejemplo no limitativo y con referencia a los dibujos anexos en los cuales:

- La figura 1 es una vista en perspectiva de una parte de una tubería no cubierta por las reivindicaciones; - La figura 2 es una vista a mayor escala del detalle II de la figura 1 de una capa de la tubería de la figura 1; - La figura 3 es una vista en perspectiva a mayor escala del detalle III de la figura 1;

- La figura 4 es una vista lateral de la tubería de la figura 1 en estado retraído;

- La figura 5 es una vista en corte a lo largo del plano V-V de la tubería de la figura 4;

- La figura 6 es una vista lateral de la tubería de la figura 4 bajo presión;

- La figura 7 es una vista en corte a lo largo del plano VII-VII de la tubería de la figura 6;

- La figura 8 es una vista en perspectiva de una parte de otra tubería no cubierta por las reivindicaciones; - La figura 9 es una vista en perspectiva de una parte de una tubería según una forma de realización de la invención;

- La figura 10 es una vista a mayor escala del detalle X ilustrado en la figura 9.

[0012] La figura 1 muestra una tubería H destinada a utilizarse para la circulación de fluido, por ejemplo una manguera. La tubería H comprende una capa 4 que se extiende a lo largo de un eje longitudinal X. La capa 4 está dispuesta radialmente alrededor de una capa interna 2 de la tubería H. La capa interna 2 está compuesta de un material extensible natural como el caucho, o está hecha de un material sintético extensible, particularmente de un material elastómero termoplástico como el estireno-etileno-butileno-estireno (SEBS por sus siglas en inglés).

[0013] La capa 4 se crea en la forma de una tira plana cerrada a lo largo de su longitud mediante la unión de los bordes longitudinales 46, como se muestra en la figura 3. Por ejemplo, los bordes 46 se pueden coser mediante costura, soldadura, soldadura por ultrasonidos, encolado, etc. La tira plana se puede unir borde con borde o solapándose.

[0014] Por la palabra "capa", se entiende que ésta puede ser como un conducto alrededor de la capa interna. Este conducto puede estar conectado, no estar conectado, o estar parcialmente conectado a la capa interna o a otras capas.

[0015] Según otra forma de realización que no está mostrada, la capa 4 puede no ser una tejedura, como por ejemplo una red, un material fibroso, un material de punto, u otro material textil que comprenda al menos un elemento extensible que se extienda longitudinalmente.

[0016] Según una forma de realización, la capa 4 está compuesta de textil.

[0017] Como se puede ver en la figura 2, la capa 4 hecha de textil está compuesta de una tejedura que comprende una urdimbre compuesta de elementos 40, que se extienden paralelamente al eje longitudinal X. La tejedura que forma la capa 4 comprende también una trama compuesta de elementos 42 que están posicionados circunferencialmente alrededor del eje longitudinal X.

[0018] Al menos un elemento de urdimbre 40 es extensible. Por extensible, se entiende que este elemento de urdimbre 40 tiene la posibilidad de estirarse en longitud y de volver de manera reversible a su longitud inicial o nominal, es decir a su longitud en reposo, en ausencia de fuerzas de tracción. Por ejemplo, la posibilidad de elongación del elemento de urdimbre 40 puede estar comprendida entre el 10 % y 50 % de su longitud inicial, más preferiblemente entre el 25 % y 50 % de su longitud inicial.

[0019] Los elementos de urdimbre 40 pueden estar compuestos de hilos, tal como se muestra en el ejemplo, o de hilos recubiertos, mechas de fibras o de napas, o cordones, entre otros.

[0020] Según un ejemplo, la capa 4 puede comprender hilos de urdimbre extensibles 40.

[0021] Los elementos de trama 42 son no extensibles. Por no extensibles, se entiende que los elementos 42 que constituyen la trama no se pueden estirar en longitud, la cual corresponde a la dirección circunferencial de la tubería H. Por ejemplo, la posibilidad de elongación de los elementos 42 puede ser inferior al 1 % de su longitud inicial.

[0022] Los elementos de trama 42 se pueden elegir entre hilos, hilos recubiertos, pliegues, cordones, filamentos.

[0023] Opcionalmente, al menos un elemento de urdimbre 40 es no extensible. Esto permite controlar la elongación de la capa 4. La urdimbre 40 puede comprender al menos un elemento extensible y al menos un elemento no extensible, la longitud del elemento no extensible siendo de una dimensión similar al valor de elongación deseado de la capa 4.

[0024] En reposo, lo que significa en ausencia de presión, la capa 4 está inicialmente retraída. La tubería H está retraída y presenta una forma ondulada. El término "ondulado" significa que la capa 4 aparece como un “acordeón” alrededor de la capa interna 2, que es recta (ver la figura 4). Bajo la acción de la presión del agua que alarga y agranda la capa interna 2, como se indica mediante las flechas F1 y F2 en las figuras 6 y 7, la capa 4 se despliega con el fin de extenderse, con una capacidad de elongación suplementaria cuando se alcanza su longitud máxima, para absorber los choques potenciales de la alta presión.

[0025] Los hilos de urdimbre 40 y los hilos de trama 42 se pueden tejer juntos según un patrón alternativo, los hilos de trama 42 pasan alternativamente por encima y por debajo de los hilos de urdimbre 40.

[0026] Al menos un elemento extensible de los elementos de urdimbre 40 está compuesto de por lo menos uno de los siguientes: elastano, licra, nailon.

[0027] Las propiedades elásticas del nailon, el elastano o la licra permiten la retracción de la tubería H en ausencia de presión ejercida por un fluido y el retorno de la capa 4 a su longitud nominal.

[0028] El solicitante descubrió que el hilo de nailon de la urdimbre tenía la ventaja de incrementar la resistencia al desgaste y, así, la vida útil de la tubería H en caso de uso normal. El término “uso normal” designa el uso de una presión de agua doméstica y, por ejemplo, de una presión comprendida entre 1 y 10 bar.

[0029] Como ejemplo, el nailon utilizado puede ser de una masa lineal comprendida entre 200 y 800 denieres.

[0030] El solicitante estima que la tubería H puede extenderse hasta el 10 % de su longitud nominal o más durante el uso normal, a causa de la extensión de la capa 4.

[0031] Alternativamente, los hilos de urdimbre 40 pueden estar hechos de cualquier otro material sintético extensible.

[0032] La naturaleza elástica del SEBS permite la elongación y la retracción de la tubería H. Esta retracción se ve favorecida por la naturaleza elástica de los hilos de urdimbres 40 de nailon, elastano o licra.

[0033] Según un aspecto opcional de la invención, los hilos de urdimbre 40 pueden ser recubiertos. En este caso, los hilos 40 comprenden un núcleo en elastano rodeado por un conducto que puede ser, por ejemplo, de un material no extensible, como el polietileno tereftalato (PET).

[0034] Los elementos de trama 42 no extensibles están preferiblemente hechos de PET y/o de Kevlar y/o de aramida y/o de poliamida y/o de fibras de origen biológico o naturales como las fibras de lino o de cáñamo. Alternativamente, los elementos de trama 42 también pueden estar hechos de cualquier otro tipo de material no extensible. Por ejemplo, los elementos de trama 42 pueden tener una masa lineal de 5500 decitex, o una masa lineal comprendida entre 700 y 900 denieres.

[0035] Los hilos de urdimbre y/o de trama pueden estar recubiertos, por ejemplo de SEBS, o de materiales compatibles con el SEBS, tales como los materiales a base de estireno, etileno o butileno de la familia de los elastómeros termoplásticos estirénicos (TPE-S por sus siglas en inglés) que permiten favorecer el encolado con otra capa.

[0036] Por ejemplo, la densidad de los elementos de trama 42 puede estar comprendida entre 50 y 60 elementos por pulgada de longitud a lo largo del eje longitudinal X.

[0037] La figura 8 muestra una tubería que difiere de la tubería de la figura 1 en que una capa externa 5 se añade a la tubería H y rodea la capa 4. En particular, esta capa 5 es una capa de protección de caucho o de SEBS, por ejemplo.

[0038] Como se ilustra, esta capa suplementaria 5 es inicialmente una tira que a continuación se pliega con el fin de rodear la capa 4. La tira se cierra mediante una costura 50. Otros medios se pueden utilizar para cerrar la tira.

[0039] En una tubería particular, esta capa suplementaria 5 no está conectada a la capa 4 que rodea.

[0040] En otras tuberías esta capa suplementaria 5 está unida a la capa 4.

[0041] Una forma de realización de la invención se muestra en las figuras 9 y 10. En esta forma de realización, los elementos comunes a la tubería de las figuras 1-7 tienen las mismas referencias y funcionan de la misma manera.

[0042] La figura 9 muestra una tubería T destinada a utilizarse para la circulación de fluido, como una manguera. Como en la primera forma de realización, la tubería T comprende una capa 4, aquí llamada “capa de refuerzo”, que se extiende a lo largo de un eje longitudinal X. La capa de refuerzo 4 está dispuesta radialmente entre una capa interna 2 y una capa externa 6 de la tubería T. La capa de refuerzo 4 rodea coaxialmente la capa interna 2.

La capa interna 2 y la capa externa 6 están cada una hecha de un material sintético extensible, particularmente de un material elastómero termoplástico como el estireno-etileno-butileno-estireno (SEBS).

[0043] La capa externa 6 proporciona su apariencia exterior a la tubería T y le confiere una resistencia a la abrasión y una superficie externa lavable. El espesor de la capa externa 6 puede ser por ejemplo del orden de 1 mm para una tubería de un diámetro interior de 10,5 mm y de un diámetro exterior de 15 mm.

[0044] En el ejemplo mostrado, la capa de refuerzo 4, y la tubería T en su conjunto, tienen una forma tubular centrada sobre el eje X. En una variante no mostrada, la capa de refuerzo 4 puede presentar una forma parcialmente aplanada. En tal caso, la tubería T puede tener, por ejemplo, un espesor del orden de 6 mm y una anchura comprendida entre 18 y 22 mm, la capa interna 2 y la capa externa 6 con un espesor del orden de 2,25 mm.

[0045] Además, las capas interna y externa 2 y 6 se fusionan puntualmente con un intervalo regular a lo largo de toda la longitud de la tubería T. La fusión se realiza mediante orificios puntuales 45 es decir aberturas radiales, instaladas en la capa de refuerzo 4, permitiendo al material de las capas interna 2 y externa 6 fusionarse a través de los orificios para formar conexiones de material puntuales entre la capa interna 2 y la capa externa 6. Esto permite evitar, en caso de rotura de una porción de la capa interna 2, que esta porción no se retraiga dentro de la capa de refuerzo 4 sin posibilidad de recuperación de ésta, cuando la capa externa 6, al permanecer estirada, comporta el deterioro definitivo de la tubería T. Alternativamente, el intervalo en el que se reparten las conexiones no es obligatoriamente regular.

[0046] Alternativamente, estas fusiones puntuales se realizan únicamente en los dos extremos de la tubería T.

[0047] En el ejemplo mostrado en las figuras 9 y 10, los elementos de trama 42 son tiras. Por el término “tiras”, se entiende que cada tira de trama tiene una anchura, es decir una dimensión a lo largo del eje longitudinal X, que es mayor que su espesor en la dirección radial de la tubería T. Las tiras que constituyen los elementos de trama 42 también pueden denominarse cintas, o mechas de fibras/napas, estos términos tienen las mismas características dimensionales de anchura y de espesor.

[0048] Como se ve en la figura 10, las tiras 42 están constituidas por una multitud de hilos, o de filamentos, 420 agrupados uno al lado del otro y planos.

[0049] Los elementos de trama 42 pueden estar compuestos también de hilos, hilos recubiertos, o cordones, entre otros.

[0050] Según una forma de realización opcional, las tiras 42 que forman la trama están constituidas por un sola cinta continua 43, mostrada en la figura 9, tejida de manera helicoidal con los hilos de urdimbre 40. En otras palabras, las tiras de trama 42 no se forman mediante tiras independientes discontinuas en cada extremo, como es el caso en una parte de tejido no cilíndrico, sino mediante una sola tira continua enrollada alrededor del eje central X de la tubería T.

[0051] La tubería T se fabrica según un método que comprende las etapas sucesivas que consisten en: a) extruir la capa interna 2, b) tejer la capa de refuerzo que rodea la capa interna 2, y finalmente c) extruir la capa externa 6 alrededor de la capa de refuerzo 4.

[0052] La capa externa 6 se adhiere preferiblemente a la capa de refuerzo 4. Para ello, las tiras 42 que forman la trama se estructuran de manera que aumenten el coeficiente de fricción entre la capa de refuerzo 4 y la capa externa 6. Esto puede, por ejemplo, obtenerse eligiendo las propiedades del PET que constituye las tiras de tramas 42, o adoptando un tipo de tejedura particular tal como un ligamento de tipo lona.

[0053] Ventajosamente, la capa de refuerzo 4 y la capa externa 6 están pegadas entre sí.

[0054] Según un aspecto opcional de la invención, el diámetro de los hilos de urdimbre 40 puede aumentarse, particularmente aumentando la cantidad de elastano por longitud de hilo, lo que permite aumentar la posibilidad de elongación de la tubería T.

termoplásticos

[0055] Según una forma de realización no mostrada de la invención, los hilos de trama 42 se pueden formar mediante una tira trenzada. En tal caso, se favorece la fluencia de los materiales de las capas interna y externa 2 y 6 a través de la capa de refuerzo 4.

[0056] Según un aspecto opcional, la capa de refuerzo 4 puede estar constituida por una tejedura de doble espesor, incluyendo un espesor interno extensible y un espesor externo que actúa como capa de protección.

[0057] Según otra forma de realización no mostrada, la capa externa 6 también puede estar hecha de textil y no de material sintético extruido. Por ejemplo, la capa externa textil puede tener la forma de un manguito.

[0058] Según otra forma de realización no mostrada, solo la capa interna 2 se puede unir a la capa de refuerzo 4, o solo la capa externa 6 se puede unir a la capa de refuerzo 4.

[0059] Según otra forma de realización no mostrada, la capa de refuerzo 4 puede no ser una tejedura, por ejemplo una red, un material fibroso, un tejido de punto, u otro material textil que comprenda al menos un elemento extensible que se extienda longitudinalmente.

[0060] De manera más general, la capa 4 tiene mayores capacidades de elongación en una dirección que en la otra con respecto al eje longitudinal X. En otras palabras, la capa de refuerzo 4 tiene la posibilidad de estirarse en longitud y de volver de manera reversible a su longitud inicial o nominal, es decir a su longitud en reposo, en ausencia de esfuerzos de tracción, mayor en una de las direcciones longitudinal, a lo largo del eje longitudinal X, y transversal, perpendicularmente al eje longitudinal X, que en la otra de estas direcciones.

[0061] En el ejemplo mostrado y de manera preferencial, la capa de refuerzo 4 tiene una mayor capacidad de elongación en la dirección longitudinal que en la dirección transversal es decir la posibilidad de estirarse en longitud y de volver de manera reversible a su longitud inicial o nominal, mayor a lo largo del eje longitudinal X que perpendicularmente al eje longitudinal X.

[0062] La capa de refuerzo 4 puede presentar una construcción extensible, es decir cuya elongación diferenciada según la dirección es posible debido a su estructura y a la manera en la cual se fabrica a partir de la materia prima. Puede tratarse, por ejemplo, de una construcción de mallas, por ejemplo una red, cuyas mallas presentan dimensiones axiales diferentes de las dimensiones transversales. Una red de este tipo se puede fabricar por extrusión.

[0063] Alternativamente, la capa de refuerzo 4 puede estar hecha de un material extensible, es decir que la elongación diferenciada según la dirección es posible debido a la composición del material utilizado para su fabricación. En este caso, la capa de refuerzo puede ser por ejemplo, una red hecha de material elástico.

[0064] Según otra forma de realización no ilustrada, la capa 4 puede estar compuesta de un material que conserva sus dimensiones en un tejido tubular flexible dúctil.

[0065] Las características de las formas de realización y las variantes descritas arriba se pueden combinar con el fin de formar nuevas formas de realización de la invención, siempre que estén cubiertas por las reivindicaciones.

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Tubería (T) para el paso de un fluido que comprende:

- una capa interna (2) de material extensible,

- una capa de refuerzo (4) que rodea la capa interna (2), esta capa de refuerzo se extiende alrededor de un eje longitudinal (X) y presenta mayores capacidades de elongación en una dirección que en la otra con respecto al eje longitudinal (X), y

- una capa externa (6) que rodea la capa de refuerzo (4),

en el cual la capa interna (2) y la capa externa (6) están hechas cada una de un material extensible, y la capa de refuerzo (4) comprende orificios puntuales a través de los cuales el material de las capas interna y externa (2, 6) se fusiona, a lo largo de toda la longitud de la tubería, para formar las conexiones de material puntuales entre la capa interna (2) y la capa externa.

2. Tubería según la reivindicación 1, en la cual la capa de refuerzo (4) presenta mayores capacidades de elongación en la dirección del eje longitudinal (X) que en una dirección perpendicular al eje longitudinal (X).

3. Tubería según la reivindicación 1 o 2, en la cual la capa de refuerzo (4) está compuesta de textil.

4. Tubería según la reivindicación 3, en la cual la capa de refuerzo (4) está compuesta de una tejedura centrada en un eje longitudinal (X), la tejedura comprende elementos de trama (42) que se alinean circunferencialmente alrededor del eje longitudinal (X) y elementos de urdimbre (40) que se alinean a lo largo del eje longitudinal (X).

5. Tubería según la reivindicación 4, en la cual al menos uno de los elementos de urdimbre (40) es extensible.

6. Tubería según la reivindicación 5, en la cual al menos un elemento extensible de la urdimbre (40) presenta una capacidad de elongación comprendida entre el 10 % y 50 % de su longitud inicial, y preferiblemente entre el 25 y 50 % de su longitud inicial.

7. Tubería según cualquiera de las reivindicaciones 5 y 6, en la cual al menos uno de los elementos de la urdimbre (40) está compuesto de nailon, de elastano.

8. Tubería según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7, en la cual los elementos de urdimbre (40) se eligen entre hilos, hilos recubiertos, pliegues, cordones, filamentos.

9. Capa según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 8,caracterizada por el hecho de quelos elementos de trama (42) son no extensibles.

10. Tubería según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la cual la capa de refuerzo (4), en ausencia de presión, está ondulada alrededor de la capa interna (2).

11. Tubería según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la cual las capas interna (2) y/o externa (6) están compuestas de SEBS o látex o TPE.