SU1740849A1 - Шланг - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к гибким трубам с усиливающей арматурой, заделанной в стенку . Цель изобретени  - повышение надежности - достигаетс  тем, что между армирующим слоем и наружной оболочкой размещен упрочн ющий слой, выполненный из эластичного материала, а угол а навивки нитей армирующего сло  к продольной оси шланга равен а arctg(R2 + + г2)/(2 i г2), где г - средний радиус армирующего сло ; R - радиус наружной поверхности внешнего армирующего сло ; //- коэффициент Пуассона армирующего материала . Армирующие слои могут быть выполнены из материалов с различными модул ми упругости, причем Ё1/Е2 П/Г2, где EI и Еа - модули упругости материалов внутреннего и внешнего армирующих слоев соответственно; п и га - средние радиусы укладки внутреннего и внешнего армирующих слоев соответственно. 1 з. п. ф-лы, 1 ил

Description

Изобретение относитс  к бурению, конкретно к шлангам, предназначенным дл  подачи жидкости под давлением в системах дистанционного гидравлического управлени  комплекса подводного устьевого оборудовани  и наземного противовыбросового оборудовани  в антикоррозионном исполнении .

Известны металлические трубки, используемые дл  подачи жидкости поддавле- нием в системах гидроуправлени  противовыбросовым оборудованием, а также резинометаллические шланги и рукава, предназначенные дл  подачи жидкости под давлением в других различных системах гидроуправлени  исполнительными машинами , например в автомобильной, авиационной и других отрасл х промышленности.

Подобные шланги и рукава состо т из центральной резиновой трубки, одного или более числа слоев навитой на нее проволоки (дл  увеличени  прочности шланга под действием внутреннего давлени ) и внешней защитной резиновой оболочки (ГОСТ 6286- 73).

Однако металлические трубки выпускаютс  небольшой длины, неудобны при монтаже-демонтаже , особенно дл  комплекса подводного устьевого оборудовани , имеют большой вес, неустойчивы к р ду агрессивных сред и недостаточно надежны в местах присоединени  и стыковки, особенно при наличии вибрации.

Известные шланги и рукава дл  высокого давлени  тоже имеют большой вес и габариты , так как дл  обеспечени  необходимой прочности требуетс  увеличение числа слоев проволоки. Кроме того, композици  металл-резина подвержена быстрому старению, а резина неустойчива к р ду агрессивных сред, что снижает надежность шлангов и рукавов.

Известен также шланг, предназначенный дл  подачи жидкостей под давлением, имеющий синтетическую полимерную центсл

С

vj 4 О

со

ю

ральную трубку, по крайней мере один слой волокнистого материала, состо щего из нитей прочностью 108-225 гс/текс, с относительным удлинением до разрыва 2-7% и синтетическую полимерную покрышку (защитную внешнюю оболочку).

В этом шланге центральна  полимерна  трубка и внешн   оболочка выполнены из нейлона или полиуретана, имеют относительно большую изгибную жесткость. Отно- сительно больша  жесткость шланга ограничивает допустимый радиус изгиба при навивке его на барабан приемного устройства , что приводит к увеличению его габаритов . Кроме того, в местах перегиба образуютс  местные пластические деформации , привод щие к снижению надежности шланга.

При навивке шланга на барабан приемного устройства внешний защитный слой из полимерного материала, деформиру сь больше внутренних слоев, скользит относительно химволокна, привод  к его истиранию , что снижает долговечность шланга.

При армировании шланга несколькими сло ми из химволокна одного типа каждый последующий слой менее нагружен, что ведет к перерасходу материала и удорожанию издели .

При укладке нитей в несколько армирующих слоев с посто нным углом к оси шланга под действием внутреннего давлени  в одном из слоев всегда возникает сдвигающа  сила по оси шланга, что уменьшает плотность навивки или оплетки, а следовательно , и прочность шланга. Это вызываетс  тем, что одна из составл ющих результирующего усили , возникающа  от кольцевых напр жений - величина переменна .

Цель изобретени  - повышение надежности шланга.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в шланге, содержащем центральную трубку, имеющем армирующие слои и наружную оболочку, между наружной оболочкой и армирующим слоем дополнительно размещена оболочка из эластичного материала, например лавсана, а углы навивки нитей к оси шланга армирующих слоев определ ютс  по направлению вектора результирующего усили  по формуле

a arctg -±4,(1)

2/ г

где а - угол навивки армирующего сло ;.

г - средний радиус армирующего сло ;

R - радиус наружной поверхности последнего армирующего сло ;

(2)

ц - коэффициент Пуассона армирующего материала.

Применение дополнительной оболочки из эластичного материала, например лавса- на, расположенной между армирующим слоем и наружной оболочкой, исключает истирание наружной поверхности нитей при изгибах шланга.

Кроме того, модули упругости волокна 0 армирующих слоев имеют различное значение , и соотношение их определ етс  по формуле Ei n

5 где Ei - модуль упругости материала внутреннего армирующего сло ;

Еа - модуль упругости материала внешнего армирующего сло ;

П - средний радиус укладки внутренне- 0 го армирующего сло ;

Г2 - средний радиус укладки внешнего армирующего сло .

При этом прочность волокна в сло х примерно одинакова, а удлинение при на- 5 грузке у волокна внутреннего сло  больше, чем у волокна внешнего армирующего сло . В этом случае обеспечиваетс  равномерна  загруженность волокна, так как первый более нагруженный слой, удлин  сь, передает 0 часть своей нагрузки наружному слою, менее нагруженному, сохран   достаточный запас прочности,

Дл  снижени  изгибной жесткости всего издели  в известном шланге, при эксплу- 5 атации которого наблюдаютс  случаи его излома в местах перегибов, пределы прочности у материала центральной трубки и наружной оболочки снижаютс  на 20%. Например , вместо нейлона или полиуретана 0 можно применить поливинилхлоридный пластификат.

На чертеже иизображен предлагаемый шланг, частичный разрез.

Шланг имеет наружную поливинилхло- 5 ридную защитную оболочку 1, выполненную из пластификата марки ИТ-105 (ГОСТ 5960- 72) с относительным удлинением до разрыва 240%, котора  разделен тонкой (д 0,2 мм) лавсановой пленкой 2 от армирующего 0 сло  3,

В качестве химволокна первого армирующего сло  примен ют СВМ с относительной разрывной нагрузкой 207 гс/текс и удлинением 4,9%, а во втором (наружнем) 5 слое - терлон СМ-2 с относительной разрывной нагрузкой 187 гс/текс и удлинением 3,3%. Плотность слоев оплеток 100%.

Дл  обеспечени  герметичности шланга предназначена внутренн   центральна 

трубка 4, выполненна  из того же материала , что и наружна  защитна  оболочка, и имеюща  определенное проходное сечение . Толщина стенок наружной защитной оболочки 5i(MM) 1+2; внутренней центральной трубки 5а(мм) 3 + 4; углы укладки нитей к оси шланга первого армирующего сло  а 55° (tg2 «1 2) и угол укладки второго наружного армирующего сло  оц 50°. Линейную плотность нитей (ТЕКС) высокопрочного и высокомодульного хим- волокна определ ют расчетом в зависимости от давлени  и проходного диаметра dy шланга.

Уменьшение изгибной жесткости шланга позвол ет снизить металлоемкость приемного устройства с барабаном, уменьшить диаметры направл ющих шкивов и т. д.

Применение в армирующих сло х волокон с различными механическими характеристиками и различными углами навивки или оплетки позвол ет снизить расход дорогосто щего волокна, стоимость которого составл ет 70%-80% от стоимости всего шланга.

Применение разграничительной эластичной оболочки между внешней защитной оболочкой шланга и армирующим слоем увеличит изгибную выносливость шланга.

Claims (2)

1. Шланг, содержащий центральную трубку, армирующие слои, упрочн ющий

слой и наружную оболочку, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности, упрочн ющий слой размещен между армирующим слоем и наружной обо- лочкой и выполнен из эластичного материала , а угол навивки нитей армирующего сло  к продольной оси шланга выполнен в соответствии с уравнением

a arctg ±7

где «-угол навивки армирующего сло ; г- средний радиус армирующего сло ; R - радиус наружной поверхности внеш- него армирующего сло ;

/и - коэффициент Пуассона армирующего материала.

2. Шланг по п. 1,отличающийс  тем, что армирующие слои выполнены из материалов с различными модул ми упругости , причем

Е2 Г2

где EI - модуль упругости материала внут- реннего армирующего сло ;

Е2 - модуль упругости материала внешнего армирующего сло ;

п - средний радиус укладки внутреннего армирующего сло ;

2 средний радиус укладки внешнего армирующего сло .