Гибкий рукав высокого давления
Владельцы патента RU 2506485:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Прогресс" (ФГУП "НПП "Прогресс") (RU)
Изобретение относится к гибким рукавам высокого давления, применяемым в системах трубопроводов. Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции фланца гибкого рукава и обеспечение надежности крепления силового каркаса на фланце. Наружная поверхность продольного выступа фланца представляет собой комбинированную поверхность вращения, состоящую из конических, цилиндрических и криволинейных элементов. Конический элемент поверхности продольного выступа является усеченным конусом, основание которого расположено со стороны торца продольного выступа фланца, герметизирующий слой размещен по внутреннему диаметру фланца гибкого рукава в полости для укладки герметизирующего слоя, бортовое кольцо выполнено из синтетического высокопрочного низкорастяжимого корда. 4 з.п. ф-лы,. 2 ил.
Изобретение относится к упругим элементам гидравлических, пневматических и гидропневматических систем различного назначения и, в частности, может быть использовано в качестве гибкой вставки в системах судовых трубопроводов и системах трубопроводов холодильного оборудования.
Известен гибкий армированный рукав (патент 2327076 РФ, МПК F16L 11/08, опубл. 20.06.2008, Бюл. №17), содержащий фланец, бортовые кольца, покровный и герметизирующие слои резины, армирующие силовые слои корда, у которого фланец выполнен с цилиндрическим выступом, на котором по окружности расположены зубцы в виде одного или нескольких рядов гребенок, с полостью для укладки герметизирующего слоя резины, с размещенными полосами обрезиненного корда в зоне фланца.
Недостатком известного гибкого рукава является сложность конструкции фланца рукава из-за наличия зубчатых гребенок на цилиндрическом выступе фланца.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является упрощение конструкции фланца гибкого рукава, обеспечение высокой степени надежности крепления силового каркаса на фланце и увеличение степени герметичности гибкого рукава высокого давления.
Технический результат достигается за счет того, что наружная поверхность продольного выступа фланца представляет собой комбинированную поверхность вращения, состоящую из конических, цилиндрических и криволинейных элементов, при этом конический элемент поверхности продольного выступа является усеченным конусом, основание которого расположено со стороны торца продольного выступа фланца, герметизирующий слой размещен по внутреннему диаметру фланца гибкого рукава в полости для укладки герметизирующего слоя, бортовое кольцо выполнено из синтетического высокопрочного низкорастяжимого корда.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами:
фиг.1 - продольный разрез гибкого рукава высокого давления в зоне крепления резинокордного композита к фланцу гибкого рукава;
фиг.2 - фланец гибкого рукава высокого давления,
где: 2 - продольный выступ фланца, 3 - полость для укладки герметизирующего слоя, d1 - диаметр вершины усеченного конуса наружной поверхности продольного выступа, d2 - диаметр основания усеченного конуса наружной поверхности продольного выступа фланца (d2>d1), α - угол наклона конической поверхности продольного выступа к оси рукава, β - угол наклона торцевой поверхности полости для укладки герметизирующего слоя к оси рукава.
Гибкий рукав высокого давления (фиг.1) содержит фланец 1 гибкого рукава, продольный выступ 2 фланца 1, полость 3 для укладки герметизирующего слоя 7, силовой каркас 4, кромки 5 силового каркаса 4, покровный слой резины 6, герметизирующий слой резины 7, синтетическое высокопрочное низкорастяжимое бортовое кольцо 8, стягивающие полосы 9 из синтетического высокорастяжимого корда, фиксирующие полосы 10 из синтетического высокопрочного низкорастяжимого корда.
Наружная поверхность продольного выступа 2 фланца 1 гибкого рукава представляет собой комбинированную поверхность вращения, состоящую из конических, цилиндрических и криволинейных элементов, при этом конический элемент поверхности продольного выступа является усеченным конусом, основание которого расположено со стороны торца продольного выступа фланца (фиг.2).
Силовой каркас 4 закреплен на конической поверхности продольного выступа 2 фланца 1 синтетическим высокопрочным низкорастяжимым бортовым кольцом 8, вокруг которого обернуты кромки 5 силового каркаса 4 и плотно притянуты к фланцу 1 гибкого рукава стягивающими полосами 9 из синтетического высокорастяжимого корда типа капрон или анид, подверженного тепловой усадке.
Бортовое кольцо 8 выполнено из синтетического высокопрочного низкорастяжимого обрезиненного корда, например арамидных волокон, и расположено на конусной поверхности продольного выступа 2 фланца 1 гибкого рукава в зоне вершины усеченного конуса, что обеспечивает высокую прочность крепления силового каркаса 4 на фланце 1 гибкого рукава.
Фланец 1 гибкого рукава имеет полость 3 для укладки герметизирующего слоя 7 гибкого рукава, расположенную со стороны внутреннего диаметра фланца 1 рукава, при этом герметизирующий слой резины 7 прочно прикреплен к поверхности полости 3 для укладки герметизирующего слоя, за счет переноса герметизирующего слоя резины 7 с наружной поверхности фланца 1 на поверхность его внутреннего диаметра достигается высокая герметичность и надежность гибкого рукава высокого давления.
Торцевая поверхность полости 3 для укладки герметизирующего слоя резины 7 выполнена под углом β<90° к оси рукава (фиг.2), образуя конус, вершина которого направлена в сторону продольного выступа 2 фланца 1, что обеспечивает высокую герметичность и надежность гибкого рукава в целом.
Гибкий рукав высокого давления работает следующим образом.
При подаче внутрь рукава рабочей среды под давлением, нити силового каркаса 4 кромки 5 которого обернуты вокруг синтетического бортового кольца 8 нагружают кольцо сдвигающим усилием в сторону торца продольного выступа 2, что приводит к реактивному усилию со стороны конусной поверхности продольного выступа 2. Стягивающие полосы 9, выполненные из синтетического корда, подверженного тепловой усадке, расположены за бортовым кольцом 8 на кромках 5 силового каркаса 4, и плотно притянуты к силовому каркасу 4, что исключает выскальзывание кромок 5 силового каркаса 4 из-под бортового кольца 8 и, тем самым, обеспечивает надежность крепления силового каркаса 4 к фланцу 1 гибкого рукава высокого давления.
Герметизирующий слой резины 7, размещенный на поверхности внутреннего диаметра продольного выступа 2 фланца 1 гибкого рукава в полости 3 для укладки герметизирующего слоя резины 7 за счет высокой прочности связи с металлом и усилия, создаваемого давлением рабочей среды, образует по внутреннему диаметру фланца 1 гибкого рукава поверхность герметизации. При этом, чем выше давление рабочей среды, тем больше усилие прижатия герметизирующего слоя резины 7 к фланцу 1 гибкого рукава, что увеличивает герметичность гибкого рукава высокого давления.
Конусная форма торцевой поверхности полости 3 для укладки герметизирующего слоя резины 7 с вершиной конуса направленной в сторону продольного выступа 2 фланца 1, устраняет срывающие усилия от проходящего потока рабочей среды, воздействующие на торцевую поверхность герметизирующего слоя резины 7 в зоне контакта конусной поверхности торца полости 3 с герметизирующим слоем резины 7. Наряду с этим, за счет конусной формы с вершиной конуса, направленной в сторону продольного выступа 2 фланца 1 торцевой поверхности полости 3 для укладки герметизирующего слоя резины 7 под воздействием рабочей среды происходит уплотнение герметизирующего слоя резины 7 в зоне перехода цилиндрической поверхности к конусной поверхности торца полости 3 для герметизирующего слоя резины 7, что увеличивает герметичность гибкого рукава высокого давления.
При воздействии рабочей среды, из-за разности углов расположения силового каркаса 4 в зоне перехода силового каркаса 4 к продольному выступу 2 фланца 1 рукава, происходит изменение диаметра рукава в указанной зоне в сторону увеличения, и возникают контактные напряжения герметизирующего слоя в зоне торца продольного выступа 2. Фиксирующие полосы 10 из синтетического высокопрочного низкорастяжимого корда, например арамидных волокон с окружным направлением нитей, выполненные в зоне перехода силового каркаса к продольному выступу 2 фланца 1 гибкого рукава при воздействии давления рабочей среды исключают изменение диаметра рукава в зоне перехода силового каркаса 4 к продольному выступу 2 фланца 1 гибкого рукава, и, тем самым, исключают дополнительные контактные напряжения герметизирующего слоя резины 7 в зоне торца продольного выступа 2, что обеспечивает высокую герметичность и надежность гибкого рукава высокого давления в целом.
Предложенное изобретение упрощает конструкцию гибкого рукава высокого давления, увеличивает герметичность гибкого рукава и обеспечивает высокую степень надежности крепления силового каркаса на фланце.
Предприятие имеет положительный опыт изготовления гибких рукавов высокого давления заявляемой конструкции.
1. Гибкий рукав высокого давления, содержащий фланец, бортовое кольцо/бортовые кольца, покровный и герметизирующий слои резины, силовой каркас, отличающийся тем, что наружная поверхность продольного выступа фланца представляет собой комбинированную поверхность вращения, состоящую из конических, цилиндрических и криволинейных элементов, конический элемент поверхности продольного выступа является усеченным конусом, основание которого расположено со стороны торца продольного выступа фланца, при этом герметизирующий слой резины размещен по внутреннему диаметру фланца в полости для укладки герметизирующего слоя резины и бортовое кольцо выполнено из синтетического высокопрочного низкорастяжимого корда.
2. Гибкий рукав по п.1, отличающийся тем, что торцевая поверхность полости для укладки герметизирующего слоя резины выполнена под углом к оси рукава, образуя конус, вершина которого направлена в сторону продольного выступа фланца, при этом герметизирующий слой резины прочно соединен с поверхностью полости для укладки герметизирующего слоя.
3. Гибкий рукав по п.1, отличающийся тем, что бортовое кольцо выполнено из синтетического высокопрочного низкорастяжимого корда, например арамидных волокон, и расположено на конусной поверхности продольного выступа фланца рукава в зоне вершины усеченного конуса.
4. Гибкий рукав по п.1, отличающийся тем, что кромки силового каркаса за бортовым кольцом в зоне конической поверхности продольного выступа плотно притянуты к фланцу стягивающими полосами из синтетического обрезиненного корда, например анидного корда, подверженного тепловой усадке с окружным направлением нитей.
5. Гибкий рукав по п.1, отличающийся тем, что в зоне перехода силового каркаса на продольный выступ фланца уложены фиксирующие полосы из синтетического высокопрочного низкорастяжимого корда с окружным направлением нитей, например арамидных волокон.
