Пневмотрубки спиральные

Технический регламент, реология и эксплуатационные характеристики спиральных пневмотрубок

1. Материаловедение: Молекулярная физика обратимой деформации

Спиральная пневмотрубка (в технической документации — «витой пневмошлан») представляет собой термопластичный экструзионный профиль, прошедший стадию термофиксации в винтовой геометрии. Ключевым эксплуатационным параметром данного изделия является коэффициент возврата формы (Memory Effect). В отличие от прямых магистралей, спираль работает как пружина растяжения, и её способность возвращаться в исходное состояние (ретракция) зависит от энтропийной упругости полимера.

Компания «РезиномиР» использует два базовых полимера для производства спиралей:

1.1. Термопластичный полиуретан (TPU)

Это основной материал для 90% общепромышленных задач. С точки зрения химии ВМС (высокомолекулярных соединений), TPU — это блок-сополимер.

• Микроструктура: Состоит из жестких сегментов (ди-изоцианаты), образующих узлы физической сетки, и гибких сегментов (полиолы), обеспечивающих эластичность.

• Энтропийная природа упругости: В исходном (свернутом) состоянии макромолекулы полиолов имеют максимальную энтропию (хаотичное расположение). При растяжении трубки молекулярные цепи ориентируются вдоль вектора силы, энтропия падает. Согласно второму началу термодинамики, система стремится вернуться в состояние с максимальной энтропией — именно эта сила «сворачивает» трубку обратно в спираль.

• Типы сырья: Мы используем TPU на основе простых эфиров (Ether-based). В отличие от дешевых аналогов на сложных эфирах (Ester-based), они устойчивы к гидролизу и не разрушаются при контакте с влажным конденсатом компрессоров, что критично для климата Москвы.

1.2. Полиамид (PA12 / Rilsan)

Используется для тормозных систем грузового транспорта (пневмокабелей автопоездов) и зон высокого давления.

• Кристаллическая решетка: PA12 — полукристаллический полимер. Высокая плотность межмолекулярных водородных связей обеспечивает жесткость и стойкость к давлению до 50 Бар.

• Гистерезис: Полиамид обладает большим механическим гистерезисом, чем полиуретан. Это значит, что он хуже возвращает форму при многоцикловом растяжении, но обладает значительно большей прочностью на разрыв.

Инженерная заметка:
«Если вам предлагают дешевую спиральную трубку, которая «почти как полиуретан» — скорее всего, это модифицированный ПВХ. У него нет энтропийной памяти. После 100 циклов растяжения такая спираль превратится в вялую «макаронину», лежащую на полу цеха. Для профессионального применения вы обязаны купить только 100% TPU».

2. Геометрия и расчет рабочих длин

Главная ошибка при проектировании пневмолиний — неправильный расчет полезной длины. Длина заготовки (L_total) не равна рабочей длине (L_work).

2.1. Коэффициент растяжения

Для качественного TPU твердостью 98 Shore A предельный коэффициент растяжения составляет

$K=0.8\dots 0.9$

от длины заготовки, но работать в этом режиме нельзя из-за риска пластической деформации (перехода за предел текучести).

Формула расчета рекомендуемой рабочей длины:

Lwork≈Ltotal⋅KsafeLwork​≈Ltotal​⋅Ksafe​

Где

KsafeKsafe​

— коэффициент эксплуатационного запаса:

• Для стационарных постов:

  Ksafe=0.6Ksafe​=0.6

• Для подвижных роботов/манипуляторов:

  Ksafe=0.5Ksafe​=0.5

То есть, из 10-метровой прямой трубки получается спираль с рабочей зоной вылета всего 5-6 метров. Попытка растянуть её на 9 метров приведет к необратимому разрушению спиральной структуры (потеря шага витка).

2.2. Диаметр витка

Диаметр навивки (

DcoilDcoil​

) влияет на компактность и возвратную силу.

Fretraction∝E⋅IDcoil2Fretraction​∝Dcoil2​E⋅I​

Где

$E$

— модуль упругости материала,

$I$

— момент инерции сечения трубки. Чем меньше диаметр витка, тем жестче «пружина», но тем выше внутренние напряжения в полимере.

3. Гидрогазодинамика: Потери давления в спирали

В спиральных трубках потери давления (

$\Delta P$

) значительно выше, чем в прямых, из-за возникновения вторичных течений в изогнутом канале (вихри Дина).

Число Дина (De):

De=RerRbendDe=ReRbend​r​

​

Где

$Re$

— число Рейнольдса,

$r$

— внутренний радиус трубки,

RbendRbend​

— радиус изгиба витка.
При высоких числах De сопротивление потоку возрастает нелинейно.

Практический вывод: Для спиральных шлангов длиной свыше 10 метров мы рекомендуем заказать трубку следующего типоразмера (например, 10х6.5 вместо 8х5), чтобы компенсировать гидродинамические потери и обеспечить корректную работу пневмоинструмента.

4. Сравнительный анализ материалов (Таблица 1)

Выбор материала зависит от условий эксплуатации на вашем предприятии.

Описание и преимущества спиралей TPU от «РезиномиР»: мы используем сырье BASF/Huntsman с добавлением УФ-стабилизаторов, что предотвращает охрупчивание (crazing) при работе на улице.

5. Специфика эксплуатации в Московском регионе

1. Зимняя эксплуатация: Склады и стройплощадки Москвы зимой — это температуры до -25°C. При такой температуре дешевые китайские спирали проходят точку стеклования (

   TgTg​

   ) и лопаются как стекло при попытке растяжения. Наши трубки TPU сохраняют эластичность (flexibility) до -35°C благодаря пластификаторам, химически связанным с полимерной матрицей (они не выпотевают со временем).

2. Агрессивная среда: Пневмосистемы автотранспорта на МКАД подвергаются воздействию солевых аэрозолей. Для таких условий мы комплектуем спирали фитингами из никелированной латуни или нержавеющей стали, так как обычная оцинковка корродирует за один сезон.

6. Технические характеристики и номенклатура (Таблица 2)

Мы производим спиральные трубки, оснащенные поворотными фитингами (Quick Fitting) с пружинами для защиты от перегиба (Kink protection).

$\varnothing$

$\varnothing$

Важно знать:
Давление разрыва (

PburstPburst​

) рассчитывается по формуле Барлоу:

P=2⋅S⋅σDoutP=Dout​2⋅S⋅σ​

. Однако, с ростом температуры прочность полимера падает. При +40°C (жаркий цех) рабочее давление TPU снижается до 70% от номинала. Учитывайте коэффициент температурной дерации (

KtKt​

)!

7. Вопросы инженеру (FAQ)

Вопрос 1: Почему спираль со временем провисает и не собирается до конца?
Ответ инженера: Это явление называется «релаксация напряжений» (Stress Relaxation) или «ползучесть». Если спираль долго находилась в растянутом состоянии, полимерные цепи перестраиваются, и энтропийная пружина ослабевает. Это неизбежно для любого полимера, но качественный TPU сопротивляется этому в 5 раз дольше, чем дешевые аналоги. Не оставляйте инструмент висеть на растянутой трубке после смены.

Вопрос 2: Можно ли использовать спиральные трубки для воды?
Ответ инженера: Полиуретан на простой эфирной основе (Ether) — можно. Полиамид — можно. Дешевый полиуретан на сложной эфирной основе (Ester) — нельзя, он разрушится от гидролиза. Также учитывайте, что вода несжимаема, и гидроудар (резкое закрытие клапана) может разорвать трубку, рассчитанную на сжатый воздух.

Вопрос 3: Как правильно подобрать диаметр трубки для гайковерта?
Ответ инженера: По расходу воздуха. Гайковерт с квадратом 1/2″ потребляет 400-600 л/мин в пике. Трубка 8х5 мм будет «душить» инструмент (высокое сопротивление), мощность упадет. Вам необходимо заказать минимум 10х6.5 мм, а лучше 12х8 мм.

8. Коммерческое резюме и порядок заказа

Компания «РезиномиР» (Москва) — это инжиниринг пневмосистем. Мы не продаем «цветные пружинки», мы поставляем рассчитанные элементы пневмолиний.

Почему главному механику стоит работать с нами:

1. Калиброванные концы: Мы оставляем прямые участки («хвосты») по 150-500 мм на концах спирали для удобства монтажа.

2. Качественные фитинги: Поворотные шарниры на подшипниках скольжения, а не просто вкрученные штуцеры. Герметик уже нанесен на резьбу.

3. Складская программа: В наличии более 3000 готовых спиралей разных длин и диаметров.

Цена зависит от диаметра и длины заготовки. Чтобы купить правильное изделие, укажите в заявке:

• Тип оборудования (продувка, инструмент, робот).

• Требуемую рабочую длину (расстояние от точки А до точки Б).

• Тип присоединения (резьба или быстросъем).

Свяжитесь с техническим отделом «РезиномиР» для подбора и выставления счета. Работаем с НДС, отгрузка день-в-день.