Коаксиальный шланг, в частности для электростатических смазочных систем, способ электростатического смазывания и электростатическая смазочная система
Группа изобретений относится к нагреваемому коаксиальному шлангу, подходящему для смазочных систем, в частности для электростатического смазывания металлических изделий твердыми смазочными материалами. Коаксиальный шланг имеет гибкую внешнюю трубу (1), гибкую внутреннюю трубу (3) для циркуляции второй текучей среды внутри нее. Внутренняя труба вместе с внешней трубой образует кольцевое пространство (7) для циркуляции первой текучей среды. Внутренняя труба содержит: внутренний слой, изготовленный из политетрафторэтилена (4), предназначенный для содержания второй текучей среды; внутреннюю оплетку (5), предназначенную придать внутренней трубе устойчивость к давлению; внешний слой (6) из полиамидного материала, предназначенный предотвратить прохождение первой текучей среды через оплетку. Также раскрыты смазочная система, оборудованная коаксиальными шлангами, и способ электростатического смазывания, в котором внутренние и внешние трубы коаксиального шланга обеспечивают циркуляцию теплопередающей текучей среды и смазочного материала. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил.
Настоящее изобретение относится к нагреваемому коаксиальному шлангу, особенно подходящему для смазочных систем, в частности, для электростатического смазывания металлических изделий твердыми смазочными материалами, более конкретно, использование защитных масел или смазочных материалов с температурой каплеобразования выше комнатной температуры.
Общепринятой практикой является нанесение смазочного материала на металлические листы, предназначенные для использования в конкретных типах обработки, таких как формование. Смазывание обычно выполняется на металлических полосах, из которых получаются листы.
Электростатическое смазывание является особенно предпочтительным из-за его равномерности нанесения и высокой дисперсности. Особенно полезным зарекомендовало себя использование смазочных материалов, которые являются твердыми при комнатной температуре, с диапазоном температур каплеобразования, например, от 30°C до 50°C.
Публикация патентной заявки WO 2004/089553 описывает систему для электростатического смазывания, в которой используются конкретные технологии для смазывания смазочными материалами этого типа, температура каплеобразования которых создает проблемы по сравнению с маслами, которые являются жидкими при комнатной температуре, из-за необходимости сохранять смазочный материал жидким во всей системе так, чтобы создавать циркуляцию упомянутого смазочного материала. В частности, все трубы и насосы, в которых циркулирует смазочный материал, запитываются с помощью нагреваемого смесителя, где упомянутый смазочный материал поддерживается в жидком состоянии, нагреваются путем циркуляции (диатермической) теплопередающей текучей среды, поддерживаемой при подходящей температуре (для примера 90°C-110°C), которая циркулирует в кольцевом пространстве коаксиальных шлангов или в циркуляционных камерах в корпусе насосов и фильтров. Контур включает в себя следующие элементы, расположенные последовательно: нагреваемый насос для смазочного материала и нагреваемый двойной фильтр.
Циркуляция теплопередающей текучей среды происходит с помощью специальных насосов и поддерживается при соответствующей управляемой температуре. Согласно возможному варианту осуществления, текучая среда поддерживается при соответствующей температуре внутри контура, оборудованного специальным нагревателем, и выводится из упомянутого контура в нескольких пунктах с помощью насосов, которые подают ее на различные части системы (например, кольцевые пространства нагревателей или смесителей или в камере, где происходит осаждение) в специальных трубах или кольцевых пространствах, чтобы поддерживать соответствующую температуру в распыляющих лопатках, в нижней части, где избыточный смазочный материал собирается для рециркуляции, и в другие области. В частности, некоторые пункты доставки используются для подачи текучей среды в кольцевые пространства коаксиальных шлангов, при этом смазочный материал циркулирует внутри внутренней трубы. Текучая среда должна быть доведена до подходящего давления, чтобы обеспечить достаточную скорость протока в кольцевом пространстве; как правило, она вводится на одном конце кольцевого пространства и вытекает из противоположного конца, откуда она выводится для транспортировки обратно в контур нагревателя. Также возможно, если будет сочтено целесообразным, соединить несколько кольцевых пространств нескольких коаксиальных шлангов последовательно или одно кольцевое пространство с другими нагревательными элементами для других компонентов системы. Также возможно предусмотреть несколько нагревателей или нагревательных контуров для ввода текучей среды в разные части системы или другие типы решений, в зависимости от знаний специалиста в данной области техники и требований.
Коаксиальные шланги, обычно используемые в известных системах, представляют собой, в общем, гибкие трубы с внешней резиновой трубой, устойчивой к нагреву и уровням давления, необходимым для поддержания циркуляции диатермической текучей среды. Внутренняя труба, принимая во внимание ее меньший диаметр, может быть преимущественно изготовлена из политетрафторэтилена, который устойчив к нагреванию и наделен высокой химической стойкостью. Гибкость, которой такие трубы наделяются, очень выгодна при наладке системы и позволяет выполнять быструю замену и техническое обслуживание, а также возможность быстрого изменения конфигурации системы там, где это необходимо.
Однако принятое решение не является вполне удовлетворительным, в частности, из-за определенных особенностей в предполагаемом к использованию процессе.
Одним событием, которое может часто происходить, является схлопывание и последующий разрыв внутренней трубы, изготовленной из политетрахлорэтилена, который является более хрупким, чем резиновая труба, и которые могут происходить, в частности, когда упомянутая труба пустая или находится под недостаточным давлением. В частности, давление теплопередающей текучей среды в кольцевом пространстве достигает максимальных рабочих уровней в таких ситуациях, как холодные запуски, когда вязкость теплопередающей текучей среды и, следовательно, ее давление выше, чтобы обеспечить достаточную скорость протока. Это приводит к сложным настройкам, которые не являются полезными с точки зрения функционирования системы. Тот факт, что смазочный материал является твердым при холодном запуске, затрудняет быстрое приведение внутренней трубы к достаточным уровням давления, и схлопывание все еще может произойти, несмотря на принятые меры предосторожности. Схлопывание внутренней трубы, в дополнение к разрыву, приводит к недостаткам, которые ухудшают нормальные рабочие условия. WO 2004/089553 также предлагает использование гибкой внутренней трубы с армирующей оплеткой или без нее, которая обеспечивает хорошую гибкость с устойчивостью к внутреннему давлению. Однако выбор материалов был сделан исключительно для обеспечения разделения двух текучих сред, в то время как проблема схлопывания внутренней трубы была проигнорирована. Внешний слой, обычно изготовленный из термостойкого синтетического каучука и спроектированная для защиты от текучей среды армирующая оплетка, не позволяют распределять внешнюю нагрузку, чтобы предотвратить схлопывание трубы.
Еще один недостаток касается внешней трубы, которая, несмотря на качество резины, является склонной к повышенной хрупкости из-за температур, которым она подвергается, что означает разрывы и утечки, особенно если труба изгибается, используя возможности гибкости.
Все это представляет собой ограничение для использования гибких труб, в результате чего является предпочтительным использование обычных жестких коаксиальных шлангов с существенными последствиями для стоимости и сложности конструирования системы.
Проблема, изложенная выше, теперь была преодолена посредством коаксиального шланга, в частности, для электростатических смазочных систем, имеющих: гибкую внешнюю трубу; гибкую внутреннюю трубу для циркуляции второй текучей среды внутри нее, образующую вместе с внешней трубой кольцевое пространство для циркуляции первой текучей среды; трубу, отличающуюся тем, что внутренняя труба содержит: внутренний слой, изготовленный из политетрафторэтилена, предназначенный для содержания второй текучей среды; внутреннюю оплетку, предназначенную придать внутренней трубе устойчивость к давлению; внешний слой, изготовленный из полиамидного материала, предназначенный для предотвращения прохождения первой текучей среды через оплетку.
Изобретение также относится к процессу электростатического смазывания, в котором внутренние и внешние трубы коаксиального шланга, как определено выше, обеспечивают циркуляцию теплопередающей текучей среды при заданной температуре (например, между 90°C и 120°C) и смазочного материала, в частности, смазочного материала с температурой каплеобразования выше 30°C (например, между 30°C и 50°C). Согласно предпочтительному аспекту, теплопередающая текучая среда представляет собой первую текучую среду и циркулирует в кольцевом пространстве, в то время как смазочный материал представляет собой вторую текучую среду и циркулирует во внутренней трубе. Изобретение также относится к системе для электростатического смазывания, оборудованной одним или более коаксиальными шлангами, как определено выше.
Согласно еще одному аспекту, оплетка изготавливается из сетки или вязки соответствующего материала, например, вязанных металлических проволок, в частности из нержавеющей стали.
Согласно еще одному аспекту, упомянутый внешний слой представляет собой гибкий полиамидный материал, который может противостоять температурам, по меньшей мере, до 120°C. Предпочтительным материалом является полиамид 12.
Согласно еще одному аспекту, внешняя труба имеет форму гофрированной трубы, которая позволяет использовать более термостойкие материалы, чем каучуки, без существенного уменьшения гибкости трубы, несмотря на ее диаметр. Предпочтительно, внешняя труба изготавливается из политетрафторэтилена. Согласно еще одному аспекту, внешняя труба характеризуется внешней оплеткой для придания устойчивости к давлению, и такая внешняя оплетка может быть изготовлена из сетки или вязки из соответствующего материала, например, вязаных металлических проволок, в частности из нержавеющей стали.
Изобретение будет теперь лучше проиллюстрировано с помощью описания предпочтительного варианта осуществления, представленного в виде неограничивающего примера, с помощью прилагаемого чертежа 1, который схематично показывает вид в продольном разрезе части коаксиального шланга, согласно настоящему изобретению, на одном его конце. Со ссылкой на фиг. 1 показывается внешняя труба 1, которая может быть изготовлена из политетрафторэтилена (который характеризуется отличной химической стойкостью и выдерживает температуры до 250°С, что значительно превышает обычную температуру теплопередающей текучей среды в системе, упомянутого выше вида) с гофрированной структурой. Вторая оплетка 2 служит для придания внешней трубе устойчивости к давлению и изготавливается, например, из вязанных проволок нержавеющей стали. Данная вязка может быть легко изготовлена, согласно требованиям, известным способом, используя знания специалиста в данной области техники.
Внутренняя труба 3 содержит первый слой 4, изготовленный из политетрафторэтиленовой трубы, которая устойчива к нагреву и коррозии, вызываемой, в частности, смазочным материалом, как определено выше. Трубы, изготовленные из этого материала, уже использовались в качестве внутренней трубы для коаксиальных шлангов в соответствии с предшествующим уровнем техники, в смазочных системах со смазочными материалами указанного выше типа, хотя и с неоптимальной толщиной. Оптимальная толщина этого слоя может быть легко идентифицирована специалистом в данной области техники, чтобы достичь оптимального компромисса с точки зрения гибкости и прочности в свете изменений, внесенных в структуру внутренней трубы.
Согласно настоящему изобретению, предлагается первая оплетка 5, которая предназначается для придания устойчивости к давлению; это также изготовляется, например, из вязаных проволок нержавеющей стали.
Имеется второй слой 6, предназначенный для предотвращения прохождения первой текучей среды, присутствующей в кольцевом пространстве 7, образованном между внешней трубой и внутренней трубой, и для распределения нагрузки из-за давления первой текучей среды на первую оплетку. Учитывая химическую стойкость и температуру первого слоя, и тот факт, что давление теперь выдерживается с помощью оплетки (будь такое давление больше внутри внутренней трубы или внутри кольцевого пространства), достаточно использовать материал, который устойчив к температуре теплопередающей текучей среды, без влияния гибкости внутренней трубы.
Таким образом, внешний слой может быть изготовлен из более гибкого материала, чем внутренний слой. Полиамидным материалом, который является предпочтительным для второго слоя, является полиамид 12. Толщина может составлять, например, от 0,5 до 1,5 мм, составляя, например, 1 мм.
Устойчивость внутренней трубы к внешнему давлению (обусловленная наличием второго слоя) также может быть учтена при проектировании внутреннего слоя, который, как сказано, предпочтительно будет изготовлен из политетрафторэтилена. Поскольку больше не существует какого-либо риска схлопывания трубы, можно будет достичь достаточной устойчивости для этого слоя с меньшей толщиной, чем толщина внутренней трубы коаксиальных шлангов согласно предшествующему уровню техники, обеспечивая преимущества с точки зрения гибкости и теплообмена, например, от 0,5 до 1,5 мм.
В качестве примера значения диаметра, обычно используемые в коаксиальных шлангах, согласно настоящему изобретению, составляют от 3/4" до 1" для внешней трубы и от 1/4" до 3/8" для внутренней трубы. Уровни давления, испытываемые в трубах, могут составлять, например, от 0,1 до 1,5 МПа. Эти параметры могут, тем не менее, отличаться от примеров, если это целесообразно, в зависимости от обстоятельств.
Коаксиальный шланг может комплектоваться оконечными и соединительными элементами в соответствии с потребностями. Например, фиг. 1 показывает пример возможного варианта осуществления соединительного элемента на конце коаксиального шланга. Внутренняя труба 3 устанавливается на уплотняющем конце 9 трубопровода 8 для ввода или отвода первой текучей среды. Конец соответствующим образом сформирован так, чтобы обеспечить возможность установки внутренней трубы таким образом, чтобы образовать уплотнение, и наделен, например, подходящей конусностью и выступами или поперечными канавками для предотвращения ее удаления. Внутренняя прессованная втулка или другое подходящее средство закрепляет первую трубу герметично на трубопроводе 8.
Внешний элемент 11 заключает в себе трубопровод 8 в сквозном отверстии на одном конце и соответствующим образом закреплен на нем (герметично) любым известным способом (например, сваривается - как показано на чертеже), образуя уплотнение между кольцевым пространством 7 и внешней средой. Выемка 12, которая является, например, цилиндрической, заключает в себе конец 9 трубопровода 8, а также, опционально, (как показано в примере на фиг. 1) конец внутренней трубы с втулкой на ней. Уплотнительная часть 13, изготовленная соответствующим образом (например, аналогично концу 9 трубопровода), позволяет герметично устанавливать внешнюю трубу и вторую оплетку. Также в этом случае герметичное крепление внешней трубы и второй оплетки может быть достигнуто с помощью второй запрессованной втулки 14. Выемка 12, которая имеет подходящую ширину, соединяется с внутренней средой кольцевого пространства 7, для прохождения первой текучей среды. Отверстие 15 позволяет вводить первую текучую среду в кольцевое пространство или отводить из него. Отверстие и трубопровод могут быть соединены известным образом с первой и второй линиями текучей среды соответственно и могут характеризоваться резьбами для соединения или другими соответствующими устройствами. Ясно, что элементы соединения, как и любые другие элементы (например, соединения для ввода или промежуточного дренажа), могут быть изготовлены в соответствии со знаниями специалиста в данной области техники любым другим способом, который считается целесообразным.
1. Коаксиальный шланг, в частности для электростатических смазочных систем, имеющий:
гибкую внешнюю трубу (1);
внутреннюю трубу (3), которая является гибкой, для циркуляции второй текучей среды внутри нее, образующую вместе с внешней трубой кольцевое пространство (7) для циркуляции первой текучей среды;
при этом коаксиальный шланг отличается тем, что внутренняя труба содержит: внутренний слой, изготовленный из политетрафторэтилена (4), предназначенный для содержания второй текучей среды;
внутреннюю оплетку (5), предназначенную придать внутренней трубе устойчивость к давлению;
внешний слой (6), изготовленный из полиамидного материала, предназначенный предотвращать прохождение первой текучей среды через оплетку.
2. Коаксиальный шланг по п. 1, в котором упомянутый внешний слой изготовлен из полиамида 12.
3. Коаксиальный шланг по любому из предшествующих пунктов, в котором внешняя труба имеет форму гофрированной трубы для повышения гибкости.
4. Коаксиальный шланг по любому из предшествующих пунктов, в котором внешняя труба изготовлена из политетрафторэтилена.
5. Коаксиальный шланг по любому из предшествующих пунктов, в котором внутренняя оплетка изготовлена из соответствующего вязаного материала.
6. Коаксиальный шланг по п. 5, в котором упомянутая внутренняя оплетка изготовлена из вязаной металлической проволоки, в частности нержавеющей стали.
7. Коаксиальный шланг по любому из предшествующих пунктов, в котором внешняя труба армирована снаружи второй оплеткой (2), изготовленной из вязаной металлической проволоки, более конкретно нержавеющей стали.
8. Способ электростатического смазывания, в котором внутренние и внешние трубы коаксиального шланга по любому из предшествующих пунктов обеспечивают циркуляцию теплопередающей текучей среды при заданной температуре, например, между 90°C и 120°C и смазочного материала, в частности смазочного материала с температурой каплеобразования выше 30°С, более конкретно между 30°С и 50°С.
9. Способ по п. 8, в котором теплопередающая, текучая среда представляет собой первую текучую среду и циркулирует в кольцевом пространстве, в то время как смазочный материал представляет собой вторую текучую среду и циркулирует во внутренней трубе.
10. Электростатическая смазочная система, оборудованная одним или более коаксиальными шлангами по любому из пп. 1-7.
