CN1009946B - 具有加强外皮的金属波纹管及其制造方法和设备 - Google Patents
具有加强外皮的金属波纹管及其制造方法和设备Info
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Abstract
在一个金属波纹管，电缆或是导线等装置的外表面上放置着一个由多个金属线组成的外皮，这些金属线是以较大的波动距离沿裹的并在通过另一个外皮紧固住。这些金属线是以交变的波动方向沿裹在该装置上的。第二个外皮层至少一根以较小的波动距离缠绕的金属线，它以预应力缠扎在第一个外皮上。本发明还公开了上述构件的制造方法和制造设备。
Description
本发明涉及一个具有螺旋线的或是环状波纹的管状金属构件，一个电缆或是导线，在这些装置的表面上放置了一个多金属线组成的外皮层，其金属线在装置表面上以较大的波动距离沿布着并且通过另外一个外皮层将其紧固起来。本发明还涉及上述带金属线外皮层的构件的制造方法及制造设备。
波纹管具有其优点，即可弯曲及横向强度大。它的缺点则在于：在负荷时由于已有的内部压力，在长度方向上如有很小的拉力时，首先就产生了弹性的伸长。如已公知的，这种缺点可以如此来消除：即人们在该波纹管上放一个编织网，这个网阻止管子的伸长变形，并使该管在一定程度上被压紧。可是，编织机工作缓慢，并且特别是对于大直径的管子其价格昂贵。
从英国专利说明书GB-PS 1336630中已经公开了一种波纹管，它利用一个以较大波动距离沿裹的许多外皮金属线来加强。在这第一个外皮层上放置着同样地以较大的波动距离沿裹的第二个外皮层，它们以和第一个外皮层金属线波动方向相反的可取方式沿裹着。这种公知的结构其优点在于：由于使用了该装置外皮层使得波纹管基本上可以承受较现有的装置更大的压力，没有这个结构由于装置的内压力即会引起装置的伸长。这个公知的导线管缺点在于：这种沿裹金属线外皮的方法是非常耗费的，特别是，当较大直径的装置包复外皮时更是如此。在加工这种管子时必须要：有一个单个的放置了包复层金属线的线圈沿着整个从头至尾的波纹管长轴旋转。
从德国专利公开说明书DE-OS 2705743已经公开了在一个电缆的外表面上沿裹一个金属线层，这种金属导线层在电缆技术中用作为集中保护层或是零电位导线。在制造这种电缆皮时，在此金属线层已经沿裹在电缆上以后，还要用一个带来紧固，这个带，譬如说，可以是用塑料制的，或是也由金属制成。
这样一种带有保护层的或是零电位导线的电缆，其基本优点在于：在制作一个分支点时，导线和绝缘应该完全分开，对此保护层或是零电位导线以简单的方法从电缆外表面切开并且不用分割的保留下来。这种技术，譬如说在德国专利DE-GM 1875570中已经公知了。它也同样绝对需要：金属线层在轴向上是可移动的。只要有这一点，公知的金属层不能被视为一个应能承受拉力的电缆皮。
本发明的目的是提供一种具有加强外皮的金属波纹管，它能提高承受的拉力并且特别是对于大直径的装置它也能经济地被控制出来。
本发明的另一个目的是提供一种制造上述具有加强外皮的金属波纹管的方法。
本发明的再一个目的是提供一种按该方法制造上述具有加强外皮的金属波纹管的装置。
第一个目的将这样地解决：根据本发明该金属线以交变的波动方向沿裹在装置上，另一个外皮层至少是一根以较小的波动距离包扎的金属线，它以预压力放置在第一个外皮层上。由此，以交变波动方向沿裹金属线时，就可使包复外皮金属线从一个固定的线圈上拉出来，或是也可用一个更为简单的绞线设备来加工。再利用具有较短波动距离包扎的紧固金属线使得外皮层的形成一体的金属线紧密地固定在装置上。因此就形成了一种加强了的摩擦接触，它表现出高的拉力强度并且对波纹管就使其中伸展变形得以避免。对于这种既简单又便宜的保护作用起决定作用的是：其本质上是由于预压力这个力，在此压力下紧固金属线被包扎
上;同时外皮层在波纹管长轴方向的角度也起作用。在实际中这个角度以5-45°为合适。当相对长轴方向的角度愈小时，该保护层的作用就愈好。不过由于所要求的装置的弯曲性能就限制了这角度不能太小。
该紧固金属线在电缆上形成了一个电缆与电缆外皮之间的紧密联接。完全出乎意料的是，根据本发明包裹电缆外皮的电缆，并没有因为这个电缆外皮层使其弯曲性能在本质上受到限制。
根据本发明的一个特别有利的构形，第一个电缆皮层的缠绕包围角度小于360°，最好是小于180°，这个加固金属线皮应具有这样数目的金属线，即至少金属线要将电缆装置外的表面50%复盖住。这点当根据本发明的另一种考虑也是有利的，它对电缆管就具意义。金属线的直径大约为电缆管的壁厚。作为第二个电缆皮层仅使用一根金属线，它以这样的预应力包扎，即略小于金属线的屈服强度限。通过这些措施，电缆外皮金属线将紧压在电缆装置表面上，并且就提高了电缆皮金属线层和电缆装置之间的摩擦力。在这种情况时，即电缆装置是一个管状的及这个管子是具有螺旋线状的波纹的，则合乎目的的作法是：紧固金属线以差不多相当于波纹节距的波动距离进行包扎。该金属线应该在波纹管的波谷处范围上将金属线皮层捆住，并将该电缆的金属线皮层压进波纹管的波谷中。对于以预压力捆扎的电缆皮金属线及波纹管外表面之间的力的联系外还有其间的形状的联系。在这个电缆皮上还可以放置上一个挤压成型的塑料外层。
也可以有这种可能性，即在第一个电缆金属线皮层外以相反的波动方向裹上第二个电缆金属线层，并且用一个总的在第二个金属线层上放置的紧固金属线将这两个金属层紧固在一起，同时也使它们对电缆装置相互压紧。
本发明进一步涉及到生产具有加强外皮的金属波纹管的方法，它的特征在于，在这个绳索状装置上，放置着一个均匀布置在管子外围上并
以较大的波动距离沿裹的多个金属导线;其波动方向是持续变化的;金属线布置好后用一个相对小的波动距离包扎的紧固金属线来固定。基本上是：在将电缆金属皮层放置到电缆装置上以后直接地将紧固金属线卷绕上，以保证电缆金属线层能以所希望的形状保留在电缆装置上。
根据本发明的方法的另一个构型是，沿裹上第二个金属线层，它的波动方向与第一个金属线层的波动方向相反，并且这两个金属线层用一个总的紧固金属线固定起来。用这个措施，电缆装置的拉力强度基本上增强了。如果一层金属线或两层金属线以小于360°包围角沿裹是非常有优点的，如果小于180°就更好些。更本质的是：在电缆装置外表面上放置金属线层的角度，即在任何金属线放置位置上其相对于电缆装置长轴的角度不要大于45°。如果这个角度选大了，由此产生在其长轴方向降低分力。这将会引起减小拉力的传递。金属线以小于装置直径的线距放置具有很大优点，更好的是小于该管状装置直径的一半。由于在紧固金属线和电缆金属线皮层之间以及在电缆金属线皮层及该管状装置之间用一个紧固金属线包扎上并且原则上仅仅在紧固金属线的范围内起作用，这种措施也引起了抗拉强度的提高。
本发明进一步还涉及到为使这种方法实施的装置，这种方法即为制造沿裹电缆皮的波纹管用的，它根据发明是使一个连续地纵向前进的金属带形成管子的，并将其长缝焊接的加工管的装置;一个放置在后的将焊好的管子产生波纹状的波纹成型装置;一个以交变的波动方向沿裹第一层电缆皮的绞线装置;一个包扎紧固金属线用的中心绕线器及一个压制器组成的。该绞线装置又是由一个有多个的固定安置的用于置放电缆外皮金属线的线圈以及可变换旋转方向的带孔圆盘所组成的。
为了使金属线以所要求的预压力缠扎，储有金属线的线卷将反着缠绕方向被传动。这个传动力应大到在金属线上产生出所要求的预应力。
根据本发明的解决方法就能成功的作到：一个波纹管或一个电缆的机械特性本质上得到改善，而在实质上没有限制它的弯曲性能。
本发明将根据图1至图3所示的实施例及图4上的曲线图较为详细
地说明。在对图的说明时主要针对波纹管进行。虽然这同样适用于类似的电缆及导线。
图1表示一个螺旋线形的波纹金属管。
图2是一个最佳的本发明实施例的示意图。这里也选择了螺旋线形的波纹管。
图3是带有外皮金属线的绞线装置。
图4描述压力-长度变形曲线。
图1的螺旋线形的波纹金属管1外周上均匀地放置了用作外皮的多个金属线2，该外皮金属线有一个相当大的波动距离，即就是在与波纹管1的长轴方向的夹角小于一个数位下进行沿裹。在转折点3每次都改变绕成的方向。该外皮层金属线2利用一个紧固金属线4来缠扎，它是螺旋线形地并以较小的波动距离被缠扎在外皮层金属线2上，并紧固住。为了使外皮金属线2能避免由于内应力分量使波纹管1的延伸变形，就必须要使该外层金属线2紧密地放置在该管的外表面上。为此目的紧固金属线4用较大的预应力缠扎，合乎要求的应力较低于金属线的屈服限。由于这个高的压紧力使得波纹管1和外皮层金属线2之间的摩擦增大。标号5是一个压制的塑料外层根据要求以聚乙烯塑料为典型。该外皮层金属线之直径应相当于波纹管1的壁厚。根据波纹管的外径大小其壁厚值在0.5至2毫米之间。该紧固金属线的直径具有同样的数量级，根据要求还应再大一些。
在图2上的螺旋线形的波纹管1的外皮层金属线2如图1中同样的方式沿裹，该紧固金属线也是以一个波动距离捆扎的，这个距离相当于波纹管1的波距。该紧固金属线4放置在波谷的范围内，这样由于其预应力致使外皮层金属线2在波纹管1的波顶周围产生了变形。由于这样的方法，除使用预应力产生的摩擦联系外还有一个形状联系，这个形状联系和摩擦联系一样可以避免在内部压力分量作用下波纹管的伸长。
在1及图2中所描述的管状构件是以这样的方法生产的：根据图3一个利用图中未示出的焊管及波纹成型的装置加工出的波纹管1借助于一个带有外皮金属线2的绞线装置6裹上金属线。此绞线装置由一个固定的孔盘7及一个交变转动的另一个驱动孔盘8组成。如果该外皮金属
线相对于波纹管的围抱角愈大，则孔盘7至8间的距离必将选得愈大。在孔盘7及8之间距离大时，该波纹管的外直径要略小于孔形成的圆周的直径并且它固定在孔盘7上。从孔盘8出来的外皮金属线将借助于一个所谓绞线套管9放置在波纹管1的外表面上，在该套管9的后面金属线直接地被紧固金属线固定。在这里使用了一个所谓的中心绕线器10，它是由一个旋转的绕线臂11及一个绕线盘12组成的。为了将紧固金属线以必要的预应力缠扎，该绕线盘12将反着绕制方向驱动，而且以这样的方式，即随着绕线盘12上线层直径的减小该拉力及该紧固金属线的预应力也总是保持常量。该从绕线器10中出来的裹上外皮的波纹管1将装上一个塑料套层的压制件5，其方法不再叙述。
据图4描述的曲线使本发明的皮层的优越性明显地表现出来。在横座标上是压力，而在纵座标上是用千分比表示的长度变形。曲线1表示一个内径为140毫米，外径为180毫米，厚度为0.3毫米的特种钢制成的波纹管的延伸变形，其波距为4毫米。可以明显地看出：在没有皮层的波纹管在相当小的压力下即延伸变形了。曲线2表示同样类型的波纹管的曲线，它具有一个金属线外皮层，它由40个直径为0.5毫米的单根金属线组成，它以200毫米的波动长度及围抱角为210°的方式放置在管的外表面上，该紧固金属线的直径为0.5毫米，以线距为6毫米缠扎的。还可以清楚地看到，与没有裹外皮的波纹管相比其延伸变形本质上地减小了。一个均匀加工的波纹管被分级承受压力，由此每一级后均发生一次压力释放。一个被加此试验的管子的特性表示在曲线3上。这里清楚地看到，该延伸的弹性分量每一次有多大（曲线3的垂直曲线部分）。
该被布置上的金属线仅是以在它长度方向的分力来避免管子或是电缆的延长变形并以此提高拉力强度。如果这些金属线相对于管子或电缆长轴方向的角度愈小，这个作用就愈强。也必须看到，这些金属线也不
能平行于电缆或管子的长轴布置，否则的话在弯曲管或电缆时金属线就会受拉伸。而这些金属线2和电缆或是管子1的长轴间的角度愈大，那么在长轴方向的这一分力就愈小。这个在电缆或管1上拉力强度和弯曲性能之间的最佳值为15至25°之间。
如果没有紧固金属线，金属线层2就不能传导力，因为它们没有和电缆或是管1的外表面联接起来。紧固金属线4以尽可能小的线距绕在金属线层2上，紧固金属线4就形成了这种联接。再者就是绕扎金属线4时的力，它起很大的作用。由于这个力的作用产生金属线层2和电缆或者管1之间的摩擦所必须的垂直力。对于这些作用在长轴方向的力，它们和下列因素有关：
1.金属线的数目;
2.金属线对电缆或管子轴向的角度;
3.金属线的直径;
4.金属线和电缆或是管子之间的摩擦系数;
5.紧固金属线和外皮金属线层之间的摩擦系数;
6.紧固金属线的拉力。
根据应用场合不同，这些因素必须优化处理。
在有些应用场合可能还有其它作用，在电缆的外表面和金属线组成的电缆外皮之间有一层金属带时（最好是铜的），这个带就和形成一体的金属线层接触在一起。在这种场合下利用这个电缆皮，同时就造成了一个屏蔽电缆皮层。
Claims (56)
1、一种带有螺旋波纹，具有一层放置在波纹顶上的多条金属线组成的外皮层的管状金属构件，这些金属线是以较长的波动距离敷设的，且由一辅助外皮层紧固起来，其特征在于：这些金属线(2)是以交变的波动方向敷设到管状构件(1)上的，该辅助外皮层包括至少一条以较小绞距，且带有预应力地敷设在形成第一外皮层的金属线(2)上的金属线(4)，所述至少一条金属线(4)的绞距与该波纹的节距基本一致，所述至少一条放置在第一外皮层金属线(2)上的金属线(4)处在该管状构件(1)的波谷区域，且将第一外皮层金属线(2)推入这些波谷。
2、一种根据权利要求1的构件，其特征在于：形成第一外皮层的金属线（2）的围抱角小于360°。
3、一种根据权利要求2的构件，其特征在于：所述围抱角小于180°。
4、一种根据权利要求1、2或3的构件，其特征在于：形成第一外皮层的金属线（2）复盖该管状构件（1）表面的至少50%范围。
5、一种根据权利要求1至3中任一项的构件，其特征在于：金属线（2）的直径基本上等于该管状构件（1）的管壁厚度。
6、一种根据权利要求4的构件，其特征在于：金属线（2）的直径基本上等于该管状构件（1）的管壁厚度。
7、一种根据权利要求1至3中任一项的构件，其特征在于：该辅助外皮层只包括一条金属线（4），金属线（4）是以略低于其自身的屈服值的预应力而敷设的。
8、一种根据权利要求4的构件，其特征在于：该辅助外皮层只包括一条金属线（4），金属线（4）是以略低于其自身的屈服值的预应力而敷设的。
9、一种根据权利要求5的构件，其特征在于：该辅助外皮层只包括一条金属线（4），金属线（4）是以略低于其自身的屈服值的预应力而敷设的。
10、一种根据权利要求6的构件，其特征在于：该辅助外皮层只包括一条金属线（4），金属线（4）是以略低于其自身的屈服值的预应力而敷设的。
11、一种根据权利要求1至3中任一项的构件，其特征在于：在由多条金属线（2）组成的所述外皮层上包上一个压制的塑料外套（5）。
12、一种根据权利要求4的构件，其特征在于：在由多条金属线（2）组成的所述外皮层上包上一个压制的塑料外套（5）。
13、一种根据权利要求5的构件，其特征在于：在由多条金属线（2）组成的所述外皮层上包上一个压制的塑料外套（5）。
14、一种根据权利要求6的构件，其特征在于：在由多条金属线（2）组成的所述外皮层上包上一个压制的塑料外套（5）。
15、一种根据权利要求7的构件，其特征在于：在由多条金属线（2）组成的所述外皮层上包上一个压制的塑料外套（5）。
16、一种根据权利要求8的构件，其特征在于：在由多条金属线（2）组成的所述外皮层上包上一个压制的塑料外套（5）。
17、一种根据权利要求9的构件，其特征在于：在由多条金属线（2）组成的所述外皮层上包上一个压制的塑料外套（5）。
18、一种根据权利要求10的构件，其特征在于：在由多条金属线（2）组成的所述外皮层上包上一个压制的塑料外套（5）。
19、一种根据权利要求1至3中任一项的构件，其特征在于：绕所述由多条金属线组成的外皮层，以相反波动方向配置由多条金属线组成的第二外皮层，这两层外皮层由一公共的辅助外皮层金属线（4）紧固起来。
20、一种根据权利要求4的构件，其特征在于：绕所述由多条金属线组成的外皮层，以相反波动方向配置由多条金属线组成的第二外皮层，这两层外皮层由一公共的辅助外皮层金属线（4）紧固起来。
21、一种根据权利要求5的构件，其特征在于：绕所述由多条金属线组成的外皮层，以相反波动方向配置由多条金属线组成的第二外皮层，这两层外皮层由一公共的辅助外皮层金属线（4）紧固起来。
22、一种根据权利要求6的构件，其特征在于：绕所述由多条金属线组成的外皮层，以相反波动方向配置由多条金属线组成的第二外皮层，这两层外皮层由一公共的辅助外皮层金属线（4）紧固起来。
23、一种根据权利要求7的构件，其特征在于：绕所述由多条金属线组成的外皮层，以相反波动方向配置由多条金属线组成的第二外皮层，这两层外皮层由一公共的辅助外皮层金属线（4）紧固起来。
24、一种根据权利要求8的构件，其特征在于：绕所述由多条金属线组成的外皮层，以相反波动方向配置由多条金属线组成的第二外皮层，这两层外皮层由一公共的辅助外皮层金属线（4）紧固起来。
25、一种根据权利要求9的构件，其特征在于：绕所述由多条金属线组成的外皮层，以相反波动方向配置由多条金属线组成的第二外皮层，这两层外皮层由一公共的辅助外皮层金属线（4）紧固起来。
26、一种根据权利要求10的构件，其特征在于：绕所述由多条金属线组成的外皮层，以相反波动方向配置由多条金属线组成的第二外皮层，这两层外皮层由一公共的辅助外皮层金属线（4）紧固起来。
27、一种根据权利要求11的构件，其特征在于：绕所述由多条金属线组成的外皮层，以相反波动方向配置由多条金属线组成的第二外皮层，这两层外皮层由一公共的辅助外皮层金属线（4）紧固起来。
28、一种根据权利要求12的构件，其特征在于：绕所述由多条金属线组成的外皮层，以相反波动方向配置由多条金属线组成的第二外皮层，这两层外皮层由一公共的辅助外皮层金属线（4）紧固起来。
29、一种根据权利要求13的构件，其特征在于：绕所述由多条金属线组成的外皮层，以相反波动方向配置由多条金属线组成的第二外皮层，这两层外皮层由一公共的辅助外皮层金属线（4）紧固起来。
30、一种根据权利要求14的构件，其特征在于：绕所述由多条金属线组成的外皮层，以相反波动方向配置由多条金属线组成的第二外皮层，这两层外皮层由一公共的辅助外皮层金属线（4）紧固起来。
31、一种根据权利要求15的构件，其特征在于：绕所述由多条金属线组成的外皮层，以相反波动方向配置由多条金属线组成的第二外皮层，这两层外皮层由一公共的辅助外皮层金属线（4）紧固起来。
32、一种根据权利要求16的构件，其特征在于：绕所述由多条金属线组成的外皮层，以相反波动方向配置由多条金属线组成的第二外皮层，这两层外皮层由一公共的辅助外皮层金属线（4）紧固起来。
33、一种根据权利要求17的构件，其特征在于：绕所述由多条金属线组成的外皮层，以相反波动方向配置由多条金属线组成的第二外皮层，这两层外皮层由一公共的辅助外皮层金属线（4）紧固起来。
34、一种根据权利要求18的构件，其特征在于：绕所述由多条金属线组成的外皮层，以相反波动方向配置由多条金属线组成的第二外皮层，这两层外皮层由一公共的辅助外皮层金属线（4）紧固起来。
35、一种制造根据权利要求1的管状金属构件的方法，其特征在于：多条绕该波纹管的表面均匀分布的金属线敷设在该波纹管的波峰上，这些金属线的波动方向是不断变化的，以及借助一条以较短绞距敷设的紧固金属线将这些金属线立即紧固起来。
36、一种根据权利要求35的方法，其特征在于：在敷设了由所述多条金属线所形成的外皮层后，再在同一工序中在该外皮层上套压上一层塑料外套。
37、根据权利要求35或36的方法，其特征在于：在第一金属线层上敷设另一层金属线层，该金属线层的波动方向与第一金属线层的波动方向相反，两层金属线层共同由一条紧固金属线紧固。
38、根据权利要求35或36的方法，其特征在于：所述金属线层是以小于360°的围抱角敷设的。
39、根据权利要求37的方法，其特征在于：所述金属线层是以小于360°的围抱角敷设的。
40、根据权利要求38的方法，其特征在于：该围抱角小于180°。
41、根据权利要求39的方法，其特征在于：该围抱角小于180°。
42、根据权利要求35或36的方法，其特征在于：该条金属线是以小于该波纹管状构件直径的间距而敷设的。
43、根据权利要求37的方法，其特征在于：该条金属线是以小于该波纹管状构件直径的间距而敷设的。
44、根据权利要求38的方法，其特征在于：该条金属线是以小于该波纹管状构件直径的间距而敷设的。
45、根据权利要求39的方法，其特征在于：该条金属线是以小于该波纹管状构件直径的间距而敷设的。
46、根据权利要求40的方法，其特征在于：该条金属线是以小于该波纹管状构件直径的间距而敷设的。
47、根据权利要求41的方法，其特征在于：该条金属线是以小于该波纹管状构件直径的间距而敷设的。
48、根据权利要求42的方法，其特征在于：该间距小于所述直径的一半。
49、根据权利要求43的方法，其特征在于：该间距小于所述直径的一半。
50、根据权利要求44的方法，其特征在于：该间距小于所述直径的一半。
51、根据权利要求45的方法，其特征在于：该间距小于所述直径的一半。
52、根据权利要求46的方法，其特征在于：该间距小于所述直径的一半。
53、根据权利要求47的方法，其特征在于：该间距小于所述直径的一半。
54、一种适用于实施根据权利要求35的方法的设备，其特征在于该设备包括：一个在使用该设备时将纵向前进的金属带连续地形成管子（1），同时焊接该管子接缝的管子加工装置;一个配置在前述装置后，在使用该设备时将焊好的管子（1）形成螺旋波纹的管子波纹成形装置;一个在使用该设备时以交变波动方向敷设由所述多条金属线（2）形成的第一外皮层的绞线装置（6）;一个使用该设备时敷设紧固金属线（4）的中心绕线器（10），以及一个压制器。
55、根据权利要求54的设备，其特征在于：该绞线装置（6）是由多个固定安装的用于外皮层金属线（2）的卷线轴，和一个以交变转向驱动的带孔圆盘（8）组成的。
56、根据权利要求54或55的设备，其特征在于：绕线装置包括一个具有一固定带孔圆盘和一个来回摆动地驱动的带孔圆盘，以及连同一中心绕线器（10），其中金属线（4）的绕线盘（12）是以与解卷方向反向地被驱动的。
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| CN 85101743 CN1009946B (zh) | 1985-04-01 | 1985-04-01 | 具有加强外皮的金属波纹管及其制造方法和设备 |
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|---|---|---|---|
| CN 85101743 CN1009946B (zh) | 1985-04-01 | 1985-04-01 | 具有加强外皮的金属波纹管及其制造方法和设备 |
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| CN85101743A CN85101743A (zh) | 1987-01-31 |
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