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ES2250382T3 - Manguera flexible reforzada con trenzas. - Google Patents

Manguera flexible reforzada con trenzas.

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ES2250382T3
ES2250382T3 ES01925579T ES01925579T ES2250382T3 ES 2250382 T3 ES2250382 T3 ES 2250382T3 ES 01925579 T ES01925579 T ES 01925579T ES 01925579 T ES01925579 T ES 01925579T ES 2250382 T3 ES2250382 T3 ES 2250382T3
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ES
Spain
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hose
tapes
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steel
reinforcement
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ES01925579T
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Luc Bourgois
Paul Dambre
Dirk Meersschaut
Luc Ravelingien
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Bekaert NV SA
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Bekaert NV SA
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Abstract

Un refuerzo trenzado para manguera que comprende cintas que voltean en dirección a la izquierda y a la derecha, estando las cintas que voltean en dirección a la izquierda dobladas de manera tal que ellas subsecuentemente pasan por encima y por debajo de dichas cintas que voltean en dirección a la derecha y viceversa, cada una de dichas cintas comprendiendo una pluralidad de elementos de metal alargados insertados en una matriz de un material de polímero.

Description

Manguera flexible reforzada con trenzas
Campo de la invención.
La invención se relaciona con un refuerzo trenzado para manguera.
Antecedentes de la invención.
Las mangueras, por ejemplo mangueras hidráulicas o neumáticas, comprenden convencionalmente un tubo interior flexible, tal como un tubo interior de plástico o de caucho rodeado por una o más trenzas tubulares de alambres de metal.
Ya que estas mangueras son usadas para transportar fluidos o gases de alta presión, ellas tienen que soportar las fuerzas de la presión dentro de la
manguera.
Para obtener una alta resistencia a la tensión de choque, alambres de acero al carbón de alta resistencia son utilizados como elementos de refuerzo. Ver por ejemplo EP-A-153544.
En aún un esfuerzo continuado por disminuir el peso de un refuerzo para manguera y para incrementar la flexibilidad, existe una tendencia a usar alambres con una alta resistencia a la tensión.
Sin embargo, debido a la alta presión interna, altas tensiones transversales son aplicadas sobre los elementos de refuerzo. Esto tiene como consecuencia que la manguera no puede ser utilizada en toda su total resistencia.
Para minimizar las tensiones sobre los alambres, las cintas pueden ser trenzadas de tal manera que la estructura trenzada no proporcione un 100% de cobertura del tubo interior sino por ejemplo solamente el 80 o 85% de cobertura. La separación entre las cintas adyacentes permite alguna libertad de movimiento de los alambres durante la flexión y/o la aplicación de la presión del fluido a la manguera y trae como resultado una buena transferencia de tensión de alambre a alambre.
Otras formas de minimizar las tensiones aplicadas sobre los alambres es proporcionar un refuerzo para manguera el cual comprende varias capas superpuestas de alambres. Tal estructura de refuerzo, sin embargo, tiene la desventaja de un mayor peso.
Sumario de la invención.
Es un objeto de la presente invención proporcionar un refuerzo trenzado para manguera con una resistencia y fortaleza incrementada. Es también un objeto de la invención disminuir el peso e incrementar la flexibilidad de un refuerzo para manguera mientras se mantiene una alta resistencia.
De acuerdo al primer aspecto de la invención, un refuerzo trenzado para manguera es proporcionado. El refuerzo para manguera comprende un número de cintas que voltean en dirección a la izquierda y a la derecha. Las cintas que voltean en dirección a la izquierda son dobladas de forma tal que ellas subsecuentemente pasen por encima y por debajo de las cintas que voltean en dirección a la derecha; mientras que las cintas que voltean en dirección a la derecha son dobladas de forma tal que ellas subsecuentemente pasen por encima y por debajo de las cintas que voltean en dirección a la izquierda.
Cada una de las cintas comprende una pluralidad de elementos de metal alargados insertados en una matriz de un material de polímero.
Los elementos de metal están preferiblemente localizados de forma paralela en el plano de la cinta.
Los elementos de metal son preferiblemente alambres de acero de alto carbón, pero pueden también ser alambres de acero inoxidables, haces de acero o cuerdas de acero.
Convencionalmente, un refuerzo para manguera comprende hebras trenzadas de alambres de metal.
Debido a que cada hebra pasa alternativamente por encima y por debajo de una hebra dirigida transversalmente, los alambres de las hebras están deformados.
Consecuentemente, son creadas tensiones sobre los alambres, más particularmente sobre los segmentos de alambres entre las cintas transversales que yacen por encima y que yacen por debajo.
Las tensiones creadas en cada segmento dependerán del nivel de estrangulamiento ejercido por los alambres que yacen por encima y por debajo del alambre.
Este estrangulamiento provoca una forma bastante compleja de tensión, que no es simplemente tracción o tensión, sino también incluye fuerzas transversales sobre ciertos puntos a lo largo de los alambres. Los alambres localizados en la parte exterior de la hebra sufren la mayor parte de este efecto de estrangulamiento.
Ha sido mostrado que las fuerzas transversales tienen un impacto negativo sobre la carga de rotura de un alambre de metal.
Consecuentemente, debido al efecto de estrangulamiento, que crea tensiones de contacto transversales, el alambre de alta tensión no puede usarse en toda su capacidad.
Esto significa que la resistencia total de la manguera permanece limitada aunque sea usado un alambre de alta tensión.
Por lo tanto, de acuerdo a la presente invención, los alambres de metal son insertados en una matriz de polímero.
Insertando los alambres de metal en una matriz de polímero el efecto de estrangulamiento es reducido. Consecuentemente, la perdida en la carga de rotura es reducida o incluso evitada.
Una cinta comprende preferiblemente entre dos y diez alambres de acero, más preferiblemente una cinta comprende entre cuatro y ocho alambres.
Las cintas tienen un ancho preferiblemente entre 3 y 25 mm y un grosor preferiblemente entre 0.2 y 5 mm.
Los alambres de acero preferiblemente tienen un diámetro entre 0.10 y 0.90 mm, por ejemplo 0.20 mm.
Los alambres pueden ser alambres redondos o pueden ser aplanados, por ejemplo alambres que tienen una sección transversal rectangular o una sección transversal rectangular con bordes redondeados.
Los alambres de acero insertados en las cintas preferiblemente tienen un contenido de carbón entre 0.70% y 1.20% y una resistencia a la tensión entre 2150 y 4000 N/mm^{2}.
Un posible método de fabricar una cinta es por co-extrusión.
Como material de polímero puede ser usado cualquier material elastomérico, tal como caucho o cualquier material termoplástico.
Un material termoplástico significa cualquier termoplástico y cualquier elastómero termoplástico.
Ejemplo de materiales termoplásticos apropiados son: polietileno (PE), polipropileno (PP), poliestireno (PS), polietileno tereftalato (PET), polietileno naftalato (PEN), polibuteno tereftalato (PBT), polivinilcloruro (PVC), poliéster, poliamida (PA), poliimida (PI), policarbonato (PC), estireno acrilonitrilo (SAN), acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS), poliuretano termoplástico (TPU), poliolefinas termoplásticas (TPO), copoliéteresteres termoplásticos, copolímeros de estos polímeros o materiales simila-
res.
Para asegurar una buena adhesión entre el metal y el material de polímero, un promotor de adhesión puede ser aplicado sobre los elementos de metal. Posibles promotores de adhesión son los agentes de acople bi-funcionales tales como compuestos de silano. Un grupo funcional de estos agentes de acople es responsable del enlace con el metal o los óxidos del metal; el otro grupo funcional reacciona con el
polímero.
Más detalles acerca de estos agentes de acople pueden ser encontrados en la solicitud PCT WO 99/20682.
Otros promotores de adhesión apropiados son los aluminatos, sirconatos o titanatos.
Los alambres de acero pueden también ser recubiertos con un recubrimiento de metal o aleación de metales para asegurar una adhesión satisfactoria al material de polímero.
Recubrimientos apropiados son por ejemplo el cobre o el zinc o aleaciones de estos metales, tal como el latón.
El refuerzo trenzado para manguera puede comprender alambres de acero dispuestos en una capa o puede comprender capas múltiples.
En caso que el refuerzo para manguera comprenda más capas, una capa delgada de polímero puede estar presente entre dos capas diferentes para proporcionar transferencia de tensión de una capa a la
otra.
De acuerdo a un segundo aspecto de la invención una manguera, tubería o tubo que comprende un refuerzo para manguera como se describió anteriormente es proporcionado.
De acuerdo a un aspecto adicional un método de fabricación de un refuerzo para manguera de acuerdo a la presente invención es proporcionado.
Este método comprende los pasos de
-
proporcionar un número de cintas, cada una de dichas cintas comprendiendo una pluralidad de elementos de metal alargados insertados en una matriz de un material de polímero;
-
trenzar dichas cintas para formar el refuerzo.
Breve descripción de los dibujos
La invención será ahora descrita en más detalles con referencia a los dibujos acompañantes donde
- La Figura 1 muestra una manguera reforzada de acuerdo a la presente invención;
- La Figura 2 es una ilustración de una cinta que comprende elementos de metal alargados insertados en una matriz de un material de polímero.
Descripción de las realizaciones preferidas de la invención
La Figura 1 muestra una manguera flexible 10.
La manguera comprende:
-
un tubo interior 12;
-
una estructura de refuerzo 14, que comprende al menos una trenza tubular;
-
una cubierta exterior 16.
El tubo interior y la cubierta exterior pueden estar hechas de cualquier elastómero termoplástico o caucho conocido apropiado que sea útil en aplicaciones para mangueras.
El refuerzo 14 comprende cintas 18 que pasan alternativamente por encima y por debajo de las cintas dirigidas transversalmente 18'.
La Figura 2 muestra una cinta 18.
El ancho de la cinta es de 15 mm, el grosor es de 3 mm.
Una cinta 18 comprende nueve alambres de acero 20 que tienen un diámetro entre 0.10 y 0.90 mm.
Los alambres de acero son por ejemplo alambres de acero con un contenido de carbón entre 0.70% y 1.20% o alambres de acero micro-aleado de alto carbón que comprende de 0.70% a 1.20% de C, 0.10 a 1.2% de Mn y hasta 0.40% de cromo, cobalto, molibdeno, níquel, y/o vanadio. La resistencia a la tensión de los alambres es preferiblemente mayor que 2800 N/mm^{2}.
La cinta comprende poliuretano (PU) como material de la matriz 22. Este material PU es aplicado por extrusión.
Posiblemente, los alambres de acero localizados en los lados exteriores de una cinta pueden ser remplazados por alambres de acero que tienen una resistencia a la tensión más baja que los alambres de acero localizados en la parte central de la cinta.
En una realización preferida los alambres de acero localizados en los lados exteriores de una cinta tienen una resistencia a la tensión que es al menos 10% más baja que la resistencia a la tensión de los alambres de acero localizados en la parte central de la cinta.
Más preferiblemente, la resistencia a la tensión de los alambres de acero localizados en los lados exteriores de una cinta es más del 20% más baja que la resistencia a la tensión de los alambres de acero localizados en la parte central de la cinta.
Por ejemplo, los alambres de acero localizados en los lados exteriores de una cinta pueden ser alambres de acero de tensión mitigada. Estos alambres de acero preferiblemente tienen un alargamiento a la ruptura que excede el 4%.
Alternativamente, los alambres de acero localizados en el lado exterior de una cinta son alambres que tienen un contenido menor de carbón que los alambres de acero localizados en la parte central de la cinta.
El contenido de carbón de los alambres de acero localizados en los lados exteriores de una cinta es por ejemplo menor que 0.80%.

Claims (9)

1. Un refuerzo trenzado para manguera que comprende cintas que voltean en dirección a la izquierda y a la derecha, estando las cintas que voltean en dirección a la izquierda dobladas de manera tal que ellas subsecuentemente pasan por encima y por debajo de dichas cintas que voltean en dirección a la derecha y viceversa, cada una de dichas cintas comprendiendo una pluralidad de elementos de metal alargados insertados en una matriz de un material de polímero.
2. Un refuerzo trenzado para manguera de acuerdo a la reivindicación 1, donde dicha cinta tiene un ancho que oscila de 3 a 25 mm y un grosor que oscila de 0.2 a 5 mm.
3. Un refuerzo para manguera de acuerdo a la reivindicación 1, donde dichos elementos de metal alargados son alambres de acero, haces de acero o cuerdas de acero.
4. Un refuerzo para manguera de acuerdo a la reivindicación 3, donde dichos alambres de acero son alambres de acero redondos o planos.
5. Un refuerzo para manguera de acuerdo a la reivindicación 3, donde dichos elementos de metal alargados son alambres de acero con una resistencia a la tensión mayor que 2150 N/mm^{2}.
6. Un refuerzo para manguera de acuerdo a la reivindicación 1, donde el número de dichos elementos de metal alargados oscila de 2 a 10.
7. Un refuerzo para manguera de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde dicho material de polímero es un material elastomérico o termoplástico.
8. Una manguera, tubería o tubo que comprende un refuerzo para manguera de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.
9. Un método para la fabricación de un refuerzo de manguera de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, dicho método comprende los pasos de
-
proporcionar un número de cintas, cada una de dichas cintas comprendiendo una pluralidad de elementos de metal alargados insertados en una matriz de un material de polímero;
-
trenzar dichas cintas para formar un refuerzo.
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