202149. lajstromszámú szabadalom • Nagyszilárdságú, hajlékony acélsodrony erősített szerkezetekhez
HU 202149B 1 A találmány tárgya többrétegű, nagyszilárdságú, hajlékony acélsodrony, amelyet erősített szerkezetekhez, különösen a nagynyomású, szálerősített gumitömlők készítéséhez lehet alkalmazni, de használható más erősített gumitermékek gyártásához is. Ismeretes, hogy a gumiipari termékek, ezek közül és különösen a nagynyomású mélyfúró tömlők szilárdsági tulajdosnágainak biztosítására acélból készült nagyszilárdságú sodratokat alkalmaznak. Az acélsodratok szerkezete általában többrétegű, gyakran hétszálas (1+6), tizenkétszálas (3+9), tizenkilencszálas (1+6+12), és újabban huszonnégyszálas, Warrington kialakítású. Ezen acélszerkezetektől elvárt követelmény egyrészt a nagy szakítószüárdsági értékben a feszültségmentes állapotban, és a kiváló tapadó felületben testesül meg. Mindezideig az előzőekben ismertetett szerkezetekkel e követelményeket csak részben sikerült kielégíteni. Az (1+6), (3+9), és az (1+6+12) szálas szerkezeteknél a geometriai kialakítás következtében laza szerkezet jön létre, amely kedvezőtlenül hat az acélszerkezet össz-szakítóerejére, a spirális kialakítás következtében pedig - a gyártás tökéletlensége miatt - belső feszültségek maradnak a sodronyban. Ezek károsan befolyásolják a sodronyok felhasználását. Az eddig alkalmazott sodronyok egyik legnagyobb hátránya a viszonylag sima külső felület, mely szerint meglehetősen sekély menethomyokkal rendelkeznek. Ezért jelenleg az acélsodrony és a gumi közötti megfelelő tapadási érték elérése céljából a huzalokat sárgaréz, bronz vagy vörösréz bevonattal látják el, és speciális, jól tapadó gummikeveréket alkalmaznak. Az ismert acélsodronyok általában kör-keresztmetszetű szálakból épülnek fel, és a burkolóhuzalok a jó térkitöltés érdekében egymással érintkeznek, vagy közöttük minimális hézag helyezkedik el. Ez a kialakítás egyrészt azzal a hátránnyal jár, hogy erősített gumiszerkezeteknél csak a burkolóhuzalok külső felülete mentén alakul ki fém-gumi tapadás, másrészt az erősített gumitermékek gyártásáról a felvezetőgyűrűk és -fésűk erős koptató hatásnak vannak kitéve, mivel a sodrony külső felülete hullámos, így a felvezetőgyűrűkkel pontszerűen érintkezik, és nagy súrlódóerők lépnek fel. A pontszerű érintkezés következtében a sodrony felületi rétege is károsodik, horganyzott sodronyok esetén a bevonat megsérül és a gyakorlati tapasztalatok szerint a lcpattogzó horganyszemcsék előbb-utóbb el tömik a felvezetőgyűrűket. A felvezetőrendszer szempontjából tehát egy sima, szabályos kör alakú kontúr lenne előnyös, a tapadás szempontjából viszont minél tagoltabb felület kívántos. A fokozódó követelmények jobb kielégítése érdekében készültek már olyan acélsodronyok, amelyek keresztmetszete sokszög. Ilyen sodronyszerkezetet ismertet például az 1 247 604 GB PS. Általában a hatszögkeresztmetszetű acélsodronyokat alkalmazták a gyakorlatban. Az ilyen acélsodronyok azonban csak kismértékben javítják a kör-keresztmetszetű acélsodronyok tapadási tulajdonságait, tekintettel arra, hogy a sodrony peremén elhelyezkedő huzalok egymással érintkeznek, így a szomszé-2 dós huzalok között nem tudnak kialakulni mélyebb vályúk, illetve menethomyok. Ismeretessé váltak olyan pászmaszerű acélsodronyok is, amelyeknél a sodrony külső részén kiugrásokat alkalmaznak a felület növelése érdekében. Ilyen sodronyszerkezetre vonatkozik például az 1 525 129 DE PS. Az ebben a szabadalmi leírásban ismertetett acélsodronynál viszonylag kismértékű a tapadás fokozása, ugyanis a szóbanforgó kiugrások egymással érintkeznek, ennek megfelelően sekély menethornyok alakulnak ki a sodrony külsején. A találmány szerinti megoldás célkitűzése, hogy az ismert acélsodronyok hiányosságait, hibáit kiküszöbölje. A találmány szerinti megoldás célja, hogy olyan acélsodronyt biztosítson, melynek kellő szerkezeti stabüitása mellett olyan kiugró részek vannak a külsején, amelyek között mély, árokszerű horony alakul ki csavarvonal alakban, s ezáltal a gumi, és az acélsodrony között jó tapadási és alaki kötés jön létre, ugyanakkor külső kontúrja sima, hogy a felvezetőberendezésekben minél kisebb súrlódással, felületi károsodás nélkül felvezethető legyen. A kitűzött célt a találmány szerinti acélsodrony azáltal éri el, hogy a legkülső rétegében elhelyezkedő burkolóhuzalok keresztmetszete lapított, és úgy van kialakítva, hogy a sodrony tengelyére merőleges metszetben vizsgálva, R külső görbületi sugara a sodrony D átmérőjének felével lényegileg megegyezik. A burkolóhuzalok szélesség/vastagság aránya célszerűen 1,05-1,5 közötti, előnyösen 1,1-1,3. A burkolóhuzalok huzalai és a kívülről második réteg huzalai (továbbiakban: réteghuzalok) azonos menetemelkedéssel helyezkednek el. E két rétegben a huzalok száma is azonos. A burkolóhuzalok között egy spirális mélyedés helyezkedik el, amibe a gumi behatol, egészen a réteghuzalokig, így nagyobb felületen alakul ki fém-gumi tapadás, sőt alaki kötés is létrejön. A hagyományos sodronyokkal összehasonlítva 40%-kal is megnőhet a sodrony egységnyi hoszszára jutó tapadóerő. Az így kialakított sodrony külső felülete a spirálisan futó mélyedésektől eltekintve henger alakot mutat, így a felhasználáskor a vezetőgyűrűkben és a vezetőfésűkön simán fut, nem „reszeli” azokat, mint a hagyományos, körkeresztmetszetű szálakból felépülő sodrony. A találmány szerinti acélsodrony egy előnyös kiviteli alakjánál a sodrony maghuzalból és két azonos menetemelkedésű huzalrétegből áll; a maghuzal szakítószilárdsága nagyobb, mint a körülötte elhelyezkedő réteghuzaloké. A sodrony terhelése esetén ugyanis a maghuzalnak, a réteghuzaloknak és a burkolóhuzaloknak a fajlagos megnyúlása közelítőleg úgy aránylik egymáshoz, miitf 1 :(cos a8-iöJSÍn a8): (cos ai-nrsin ai), ahol a8 a réteghuzalok középvonalának, ai pedig a burkolóhuzalok középvonalának a sodrony tengelyével bezárt szögét jelenti, rar pedig az acél Poisson tényezője (-nr - 0,3). A találmány szerinti sodrony esetén - mivel a belső és a külső huzalréteg menetemelkedése azonos -a8 ai, ezért az egyes huzalrétegek fajlagos megnyúlása és a bennük ébredő feszültség az alábbi sorrendben emelkedik: burkolóhuzalok réteghuzalok maghuzal. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
