ITVI970031A1

ITVI970031A1 - Struttura di tubo flessibile rinforzato.

Info

Publication number: ITVI970031A1
Application number: IT97VI000031A
Authority: IT
Inventors: Rinaldo Mezzalira
Original assignee: Fitt Spa
Priority date: 1997-02-20
Filing date: 1997-02-20
Publication date: 1998-08-20
Also published as: IT1292955B1; ES2179325T3; USRE43942E1; DE69713624D1; AU732003B2; JP2010100062A; EP0960297A2; DE69713624T2; WO1997041719A2; EP0960297B1; US6199594B1; ATE219825T1; JP2001511232A; IL130955A0; AU2638897A; DK0960297T3; PT960297E; JP2013166375A; WO1997041719A3

Description

Campo di applicazione

La presente invenzione ha per oggetto una struttura di tubo flessibile in materiale plastico o in gomma rinforzata con una calza di tessuto tubolare impiegabile nel settore dell'irrigazione o in quello della distribuzione di fluidi in pressione in circuiti aperti o chiusi.

Stato della tecnica

Sono noti tubi flessibili del tipo sopra indicato i quali sono generalmente formati da un primo strato interno tubolare realizzato in materiale plastico o in gomma, sul quale è applicato un tessuto tubolare il cui scopo è quello di aumentare la resistenza alla pressione del tubo contenendone la deformazione e aumentandone le prestazioni.

Uno dei tipi più diffusi ed adatti allo scopo è quello cosiddetto "retinato" in cui il tessuto tubolare di rinforzo è costituito da una serie di fili avvolti a spirale sopra il tubo, secondo righe parallele ed egualmente spaziate, sovrapposte ad altrettanti fili trasversali, secondo file anch'esse parallele ed equidistanti, disposte simmetricamente rispetto all'asse del tubo così da formare un reticolo ad elementi romboidali.

Il tessuto avvolto sulla superficie esterna dello strato interno di materiale plastico è poi ricoperto d un ulteriore strato esterno in materiale plastico gomma, generalmente ma non necessariamente trasparente, che fissa e protegge il tessuto retinato al tubo stesso. Con questo tipo di calza il tubo flessibile è adatto a sopportare una pressione maggiore del tubo senza calza e a contenere la sua deformazione in quanto la tessitura non è cedevole e quindi impedisce allo strato interno di deformarsi.

Un inconveniente del tubo retinato sopra descritto consiste nel fatto che esso ha una flessibilità relativamente bassa, ovvero i raggi di piegatura al quale può essere sottoposto il tubo sono piuttosto ampi rispetto ai tubi magliati.

Un ulteriore tipo di tubo flessibile, altrettanto conosciuto, è quello in cui la calza che avvolge la parte esterna del tubo è realizzata con una magliatura e non con una tessitura.

Dal brevetto europeo EP-A-0527 512, a nome dello stesso richiedente, è noto un tubo provvisto di un particolare rinforzo magliato nel<’>·,quale le singole maglie hanno una forma di anse trapezoidali, con filamenti che si intrecciano negli angoli. Questo tipo di rinforzo magliato ha il pregio di aumentare la resistenza del tubo rispetto a tubi magliati similari.

Come è noto, la magliatura è una speciale

tessitura che si ottiene con uno o più fili i quali si . concatenano tra loro con anse più o meno sinuose

chiamate anche "boccole" o "maglie elementari" che

impartiscono a detto tessuto di maglia una

caratteristica di elevata elasticità.

La cosiddetta "maglia in catena" è costituita da

una serie di fili tra loro paralleli ed alimentati da

più rocche, i quali vengono piegati in modo da fornire

altrettante file di maglie con legatura sia nel senso

di trama sia nel senso di catena, il cui intreccio

provoca una serie trasversale di righe di maglie ed una

serie longitudinale di file di maglie, o coste.

Uno dei tubi flessibili più ricorrenti nel

commercio è quello in cui la magliatura è del tipo in

catena a tricot, intendendosi con tale termine una

maglia in cui ciascun filo forma la maglia intrecciando

con uno o più fili alla sua destra e con uno o più fili

alla sua sinistra.

Se da una parte il tubo flessibile con maglia

tricot presenta una maggiore flessibilità, in quanto

notoriamente la maglia cede con l’aumentare del

diametro del tubo dovuto all'aumento della pressione,

d’altra parte il limite del tessuto di maglia e in

special modo di quello con maglia tricot, è quello che con l'aumentare della pressione il tubo vien sottoposto ad un effetto torsionale da parte del fluido che scorre in pressione all'interno di esso. Ciò è dovuto all'andamento elicoidale delle righe delle maglie che, in contrapposizione all'andamento sostanzialmente longitudinale delle file, provocano una reazione sbilanciata ed in particolare una coppia di torsione del tubo.

Dal brevetto europeo EP-A-0623 776, a nome dello stesso richiedente, è nota una struttura di tubo che comprende, dall'interno all'esterno, almeno uno strato interno di materiale plastico o gomma avente una superficie esterna, una maglia del tipo in catena che presenta righe e file di maglie, in cui la maglia in catena ha una forma tubolare avvolta in un unico strato sulla superficie esterna dello strato interno ed uno strato esterno di protezione delle maglie, ed in cui le file e righe di maglie sono inclinate in direzioni opposte con sostanzialmente la stessa inclinazione rispetto all'asse longitudinale del tubo per eliminare gli effetti della torsione risultanti·dai carichi di pressione entro il tubo.

Questo brevetto anteriore non forniscr alcuna correlazione dei vari parametri della maglia di rinforzo, quali il passo, l'inclinazione e la densità dei fili per unità di lunghezza, né tra loro rispetto ai parametri dimensionali dello stra interno. Pertanto, a causa del gran numero di parametri in gioco e del loro elevato numero di combinazioni possibili, il tecnico del ramo non ha tutte le informazioni per conseguire con certezza i risultati desiderati o quanto meno di ottimizzare l'effetto antitorsionale del tubo.

Scopo principale della presente invenzione è quello di eliminare gli inconvenienti sopra lamentati, in modo da fornire una correlazione tra i vari parametri della calza e quelli dello strato interno tale da eliminare l'effetto torsionale che si genera sul tessuto con maglia, per effetto della pressione del fluido, senza per questo rinunciare alle caratteristiche di flessibilità e di resistenza alla pressione di scoppio.

Questo scopo nonché altri che verranno meglio evidenziati in seguito sono raggiunti da una struttura di tubo flessibile secondo il trovato la quale, in accordo con il contenuto della prima rivendicazione, comprende almeno uno strato tubolare interno di materiale plastico o gomma con un diametro esterno ed un asse longitudinale, un rinforzo magliato del tipo in catena avente righe di maglie sostanzialmente parallele e file di maglie sostanzialmente parallele rispettivi numeri di maglia per unità di lunghezza in direzione longitudinale, detto strato di magliato essendo realizzato in un unico strato di forma tubolare ed essendo avvolto sulla superficie esterna di detto strato tubolare interno coassialmente a quest'ultimo, dette righe di maglie e dette file di maglie essendo di forma sostanzialmente elicoidale con rispettivi passi longitudinali ed inclinazioni opposte rispetto all'asse longitudinale in modo da eliminare l'effetto torsionale esercitato dalla pressione del fluido al suo interno, ed uno strato esterno sovrapposto a detto strato di rinforzo per la protezione di quest'ultimo, caratterizzata dal fatto che il passo longitudinale di dette file di maglie è sostanzialmente proporzionale al quadrato del diametro esterno di detto strato interno.

E' stato sorprendentemente verificato che per eliminare l'effetto torsionale indotto dalla pressione interna del fluido è necessario che il passo delle file di maglie cresca linearmente all'aumèntare del diametro interno ma non in modo lineare bensì con una legge quadratica, per poter contrastare efficacemente l'azione di rotazione indotta dallo svolgimento dei fili elicoidali delle maglie.

Al contempo, il passo longitudinale delle righe di maglie può essere mantenuto sostanzialmente costante ed indipendente dal diametro esterno dello strato interno.

Preferibilmente, il numero di file di maglie per unità di lunghezza del tubo è direttamente proporzionale al diametro esterno dello strato interno.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione verranno meglio evidenziati dalla descrizione che segue di una forma di realizzazione preferita del trovato, fornita a titolo esemplificativo e non limitativo, con l'ausilio degli allegati disegni in cui:

la FIG. 1 mostra un tratto di struttura di tubo flessibile secondo il trovato;

la FIG. 2 è una sezione del tubo di Fig. 1;

la FIG. 3 rappresenta un diagramma dei principali parametri della maglia in catena della calza di rinforzo secondo il trovato, rispetto al diametro esterno dello strato interno.

Con riferimento alle figure citate, il tubo flessibile secondo il trovato, indicato globalmente con il numero di riferimento 1, è formato da uno strato interno 2 in materiale polimerico o elastomerico quale PVC, gomma naturale o sintetica, di forma essenzialmente tubolare con un asse longitudinale Y coincidente con quello del tubo, una superficie inter, di diametro interno φi ed una superficie esterna diametro φo

Sullo strato interno 2 viene lavorata una maglia in catena, indicata complessivamente 3, formata da righe 4 di maglie sostanzialmente elicoidali, tra loro parallele e con angolo di inclinazione a rispetto all'asse Y del tubo 10 di Fig. 2, e file 5 anch'esse sostanzialmente elicoidali con angolo di inclinazione fi rispetto all'asse Y, ma in direzione opposta a quella delle righe 4.

Le righe e le file hanno rispettivi passi longitudinali Pm e Pr. Inoltre, la densità lineare o numero di file per unità di lunghezza (100mm) delle righe o delle maglie è rispettivamente Nm e Nr.

E' noto che aumentando il diametro esterno dello strato interno 2 su cui è avvolta la calza 3 è necessario aumentare il passo delle file per poter contenere l'effetto torsionale. Tuttavia, fino ad ora non era stata stabilita una precisa correlazione tra questi parametri. Sorprendentemente,mediante prove ed esami è stato possibile verificare che la relazione tra questi parametri non è di tipo lineare bensì quadratico .

In altri termini tale legame può essere espresso dalla formula generale:

ove il parametro K dipende dai materiali e dalle unità di misura impiegate.

Nel caso di materiale PVC ed esprimendo tutti i parametri in mm, la costante K della formula (1) è generalmente compresa tra 0.35 e 0.50 mm<-1 >ed è preferibilmente pari a circa 0,45 mm<-1>.

Si osserva che la maglia di rinforzo del tubo di Fig. 1 è formata da maglie in catena del tipo tricot. Tali maglie sono realizzate direttamente sul tubo da macchine cosiddette magliatrici che sono presenti nel mercato e la cui tecnica di formatura della maglia è ben nota.

Con questa disposizione incrociata ed inclinata rispetto all'asse Y del tubo, si realizza l'annullamento della coppia torsionale che è presente sul tubo nel caso di maglia in catena normale, ad esempio con file sostanzialmente longitudinali. Al contrario, con la disposizione delle file in senso trasversale anziché longitudinale,·- si compensa la componente di forza rotazionale che compariva a causa dell'avvolgimento delle righe 5 a spirale.

Con tale tipo di magliatura le forze risultanti dalle file di maglie e dalle righe di maglie si compensano tra loro fino ad annullarsi rendendo quindl· il tubo 1 sostanzialmente insensibile alla torsione indotta dalla pressione del fluido all'interno del tubo .

Si osserva invece che il passo longitudinale Pm delle righe di maglie può essere mantenuto sostanzialmente costante ed indipendente dal diametro esterno φ0 dello strato interno.

Inoltre, il numero Nr di file di maglie per unità di lunghezza del tubo risulta sostanzialmente direttamente proporzionale al diametro esterno φα .

Gli angoli a e β sono genralmente diversi tra loro ma hanno somma approssimativamente costante di valore o leggermente inferiore a 90° al variare del valore del diametro esterno φ0 dello strato interno 3.

In particolare, è stato rilevato che l'angolo di inclinazione β delle file di maglie 5 risulta sostanzialmente proporzionale alla radice quadrata del diametro esterno φα dello strato interno 3.

Utilizzando per il diametro esterno φ0 valori compresi tra 12mm e 37mm e per il diametro interno φ± valori compresi tra 10mm e 32mm, si è osservato che il numero di righe per unità di lunghezza Nm è sostanzialmente costante ed è compreso tra 30 e 40 righe per 100mm, con un valore medio pari a 35 righe per 100mm.

Nelle stesse condizioni, il numero di file per unità di lunghezza Nr è sostanzialmente proporzionale al diametro esterno <Φ>o dello strato interno 3 ed è compreso tra 10 e 16 file per 100mm.

I suddetti parametri sono stati riassunti nella Tabella I sotto riportata e sono stati in gran parte rappresentati nel diagramma della Fig. 3.

TABELLA I

Infine, uno strato esterno 6, in plastica o gomma, blocca la maglia in catena così realizzata sulla superficie del tubo, come del resto in tutte le costruzioni di tubo flessibile note.<'>.

E' importante sottolineare che l'inclinazione delle file e righe di maglie potranno essere leggermente modificate rispetto ai valori sopra indicati in funzione del materiale .del tubo, del suo diametro, del tipo di magliatura, del numero di spole, del passo delle righe e delle file, nonché del tipo e/o del titolo del filo.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1. Struttura di tubo flessibile rinforzato V comprendente : almeno uno strato tubolare interno (2) di materiale plastico o gomma con un diametro esterno (φ0) ed un asse longitudinale (Y); uno strato di rinforzo (3) del tipo magliato in catena avente righe di maglie (4) sostanzialmente parallele e file di maglie (5) sostanzialmente parallele con rispettivi numeri di maglia per unità di lunghezza (Nm, Nr) in direzione longitudinale,· detto strato di rinforzo magliato (3) essendo realizzato in un unico strato di forma tubolare ed essendo formato sulla superficie esterna di detto strato tubolare interno (2) coassialmente a quest 'ultimo; dette righe di maglie (4) e dette file di maglie (5) essendo di forma sostanzialmente elicoidale con rispettivi passi longitudinali (Pm, Pr) ed inclinazioni (a, β) opposte rispetto all'asse longitudinale (Y) in modo da eliminare l'effetto torsionale esercitato dalla pressione del fluido al suo interno; e uno strato esterno (6) sovrapposto a detto strato di rinforzo (3) per la protezione di quest'ultimo; caratterizzata dal fatto . che il passo longitudinale (Pr) di dette file di maglie (5) è sostanzialmente proporzionale al quadrato del diametro esterno ( φ0) di detto strato interno (2).
2 . Struttura di tubo flessibile secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il numero di file di maglie per unità di lunghezza (Nr) è sostanzialmente direttamente proporzionale al diamet' esterno (φ0) di detto strato interno (3).
3 . Struttura di tubo flessibile secondo rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il pas longitudinale (Pm) delle righe di maglie è sostanzialmente costante ed indipendente dal diametro esterno ( φ0) di detto strato interno (2).
4. Struttura di tubo flessibile secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che dette righe (4) e dette file (5) di maglie sostanzialmente elicoidali hanno angoli di inclinazione (a, β) di valore differente e con somma sostanzialmente costante ed uguale o leggermente inferiore a 90° al variare del valore del diametro esterno (φσ) di detto strato interno (3).
5. Struttura di tubo flessibile secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che l'angolo di inclinazione (β) delle file di maglie (5) è sostanzialmente proporzionale alla radice quadrata del diametro esterno (φ0) di detto strato interno (3).
6. Struttura di tubo flessibile secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto detto strato interno (2) ha un diametro esterno (φ0) compreso tra 12mm e 37mm e che ed un diametro interno (φi) compreso tra 10mm e 32mm.
7. Struttura di tubo flessibile secondo rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che iix numero di righe per unità di lunghezza (Nm) è sostanzialmente costante al variare del diametro esterno (φ0) di detto strato interno (2) ed è compreso tra 30 e 40 righe per 100mm, con un numero medio pari a 35 righe per 100mm.
8. Struttura di tubo flessibile secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il numero di file per unità di lunghezza (Nr) è sostanzialmente proporzionale al diametro esterno (φ0) di detto strato interno (3) ed è compreso tra 10 e 16 file per 100mm.