CN101243278A - 加固的软管 - Google Patents

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Abstract

一种根据本发明的一实施例的加固的软管(10)包括第一加固层(14)，该第一加固层(14)具有第一抗拉强度的加强物材料。第二加固层(18)覆盖第一加固层(14)并包括具有第二抗拉强度的加强物材料。第二抗拉强度明显大于第一抗拉强度。在本发明的另一实施例中，一种加固的软管(10)包括第一加固层(14)和第二加固层(18)，该第一加固层(14)包括具有第一水平的耐疲劳性的加强物材料，该第二加固层(18)覆盖所述第一加固层(14)并包括具有第二水平的耐疲劳性的加强物材料。第一水平的耐疲劳性明显大于第二水平的耐疲劳性。

Description

加固的软管
技术领域
本发明涉及一种加固/加强的软管以及涉及一种具有改进的抗疲劳性和耐破裂强度的加固的软管。
背景技术
高压加固的液力软管通常用于多种液压操作的机器，例如运土机，以为机器上或内的液压回路的几个移动部件之间提供柔性的连接。这种软管经常包括空心的聚合内管，在该聚合内管上同心地施加有相继的由加固材料如金属丝或纺织品制成的圆柱层以承受在内管中产生的径向和轴向压力。许多应用场合要求软管构造既具有高耐破裂强度又具有长的耐疲劳性。使用常规技术，可以通过增加附加的加固材料和/或加固层，或者通过总体上增加加强物材料每个层的抗拉强度来增加软管构造的耐破裂强度，通常因为对软管柔性的负面影响不鼓励前种方法，而后者损害软管的耐疲劳性。
发明内容
根据本发明的一实施例的加固的软管包括具有加强物材料的第一加固层，该加强物材料具有第一抗拉强度。第二加固层覆盖第一加固层并包括具有第二抗拉强度的加强物材料。第二抗拉强度明显大于第一抗拉强度。在本发明的另一实施例中，加固的软管包括第一加固层和第二加固层，该第一加固层包括具有第一水平的耐疲劳性的加强物材料，该第二加固层覆盖所述第一加固层并包括具有第二水平的耐疲劳性的加强物材料。第一水平的耐疲劳性明显大于第二水平的耐疲劳性。在阅读了附图和下文的详细说明之后，本发明的其它方面对本领域技术人员来说是显而易见的。
附图说明
下面参考附图通过示例的方式说明本发明的实施例，在附图中：
图1是示出根据本发明的一实施例的软管的部分剖去的透视图；
图2是示出根据本发明的另一实施例的软管的部分剖去的透视图；以及
图3是示出根据本发明的另一实施例的软管的部分剖去的透视图。
具体实施方式
图1和2示出根据本发明的一实施例的软管10。软管10是一种多层结构，该多层结构包括聚合物(例如橡胶或塑料)的内管12、覆盖内管12的第一加固层14、可选的中间层16、覆盖第一加固层14和中间层16的第二加固层18、以及可选的外罩20。外罩20例如可包括橡胶或塑料制成的挤出的层，或外罩本身甚至还可包括一加固层。第一加固层和第二加固层14、18各自例如可包括如图1所示的由螺旋盘绕的、加强物材料制成的交替的层，或如图2所示的由编织的加强物材料制成的交替的层。此外，第一加固层和第二加固层14、18可包括单层或多层加强物材料。第一加固层和第二加固层14、18中包含的加强物材料的每根经纱/纱线(end)22、24可包括金属丝、天然的或合成的纤维和纺织物、以及其它通常用在软管构造中的加强物材料。用以描述加固层14、18的词语“第一”和“第二”不是限制或指代加固层14、18在软管10中的位置或排列。
为了确定软管设计的坚固性，软管制造商通常除其它试验之外还在软管上进行冲击试验和爆裂试验。冲击试验通过循环地给软管加水压来测定软管设计的抗疲劳破坏性。另一方面，爆裂试验是用于通过均匀地增加内部压力直至失效的测定软管的极限强度的破坏性液压试验。在研发本发明的过程中发现，在冲击试验中由软管10承受的最高负荷主要由最接近内管12的加固层，例如，第一加固层14所承载。还发现在爆裂试验中由软管10承受的最高负荷主要由最外面的加固层，例如，第二加固层18所承载。
为了提高其软管构造的坚固性，本发明的发明人提出在第一加固层14中使用比第二加固层18中的加强物材料更易延展和更不易疲劳失效的加强物材料。例如，在图1和2所示的实施例中，第一加固层14包括至少一根具有第一抗拉强度的加强物材料经纱22，第二加固层18包括至少一根具有第二抗拉强度的加强物材料经纱24。在实现这种设计之前，对所建议的加强物材料的单根经纱进行试验以确定其极限负荷承载能力和耐疲劳性。试验结果总结如下：
  加强材料   加固试验 达到失效的负荷循环
  极限负荷   循环负荷
  0.71mm高拉伸钢丝；公称抗拉强度：2900N/mm2 1084.6N 496N 300,454
  0.71mm钢丝；公称抗拉强度：2600N/mm2 1024.3N 496N 819,485
  0.80mm钢丝；公称抗拉强度：2300N/mm2 1118N 550N   2,000,000(未失效后试验停止)
疲劳试验结果表明，在两个具有相同直径(例如，0.71mm)的钢丝的单根经纱之间，抗拉强度较低的材料显示出非常高的耐疲劳性，而抗拉强度较高的材料能承载较高的极限负荷。特别地，通过进一步减小材料的公称抗拉强度(例如，公称抗拉强度为2300N/mm2)，耐疲劳性可以得到更明显的提高。为了抵消材料的极限负荷能力的减小，可以增大材料直径。由此，当与具有2900N/mm2的公称抗拉强度的0.71mm高抗拉钢丝相比较，具有2300N/mm2的公称抗拉强度的0.80mm直径的钢丝显示出明显较高的耐疲劳性并且在失效前能承受较高的负荷。
为了说明本发明的性能，图3示出根据本发明的一实施例的软管10，该软管10包括多个具有加强物材料22的第一加固层14，该加强物材料22具有第一抗拉强度和第一直径。第一加固层14与内管12相邻设置，多个第二加固层18覆盖所述第一加固层14。第二加固层18包括具有第二抗拉强度和第二直径的加强物材料24。在下表中对根据图3所示实施例的软管构造例子和传统软管构造进行比较：
                     软管构造例子
  根据本发明的一实施例的软管   对照性软管构造
  内管   橡胶   橡胶
  内加固层   128支经纱的螺旋盘绕的0.80mm钢丝；公称抗拉强度：2300N/mm2   145支经纱的螺旋盘绕的0.71mm钢丝；公称抗拉强度：2600N/mm2
  中间层   橡胶   橡胶
  加固层#2   130支经纱的螺旋盘绕的0.80mm钢丝；公称抗拉强度：2300N/mm2   145支经纱的螺旋盘绕的0.71mm钢丝；公称抗拉强度：2600N/mm2
  中间层   橡胶   橡胶
  加固层#3   146支经纱的螺旋盘绕的0.71mm钢丝；公称抗拉强度：2600N/mm2   146支经纱的螺旋盘绕的0.71mm钢丝；公称抗拉强度：2600N/mm2
  中间层   橡胶   橡胶
  加固层#4   148支经纱的螺旋盘绕的0.71mm钢丝；公称抗拉强度：2600N/mm2   148支经纱的螺旋盘绕的0.71mm钢丝；公称抗拉强度：2600N/mm2
  中间层   橡胶   橡胶
  加固层#5   149支经纱的螺旋盘绕的0.71mm钢丝；公称抗拉强度：2600N/mm2   149支经纱的螺旋盘绕的0.71mm钢丝；公称抗拉强度：2600N/mm2
  中间层   橡胶   橡胶
  最外加固层   150支经纱的螺旋盘绕的0.71mm钢丝；公称抗拉强度：2600N/mm2   150支经纱的螺旋盘绕的0.71mm钢丝；公称抗拉强度：2600N/mm2
  外罩   橡胶   橡胶
上述软管构造经过冲击试验和爆裂试验，其结果比较如下：
  软管构造       软管试验   爆裂试验
  示例   达到失效的循环数
根据本发明的一实施例的软管构造对照性软管构造   12345612345   2,000,290*2,000,290*2,000,290*2,000,290*2,000,290*2,000,290*87,532**139,653+47,038**180,649+35,991**   通过通过通过通过通过通过通过通过通过通过通过
  6   180,649+   通过
*未失效后试验停止
**失效不必涉及软管构造
+失效涉及软管构造
试验结果表明根据本发明的一实施例的软管构造显示出明显大于对照软管构造的耐疲劳性。试验结果可直接归因于内加固层和加固层#2，它们具有抗拉强度基本上比靠外的四个加固层中包含的加强物材料低的加强物材料。
应当理解，本发明并不受限于包括六层螺旋盘绕的加强物的软管构造或甚至根本不受限于螺旋盘绕的加强物。事实上，本发明包括具有编织的加固层(例如见图2)、螺旋盘绕和编织的加固层的组合、以及其它加固层构造的软管构造。
还应当理解，具有相似的抗拉强度、但是明显不同水平的抗疲劳性的加强物材料也可用于软管10。例如，在第一加固层和第二加固层14、18可包括具有相似的抗拉强度的加强物材料的同时，第一加固层材料可具有明显高于第二加固层材料所显示出的耐疲劳水平的耐疲劳水平。
参考上述实施例详细显示和描述了本发明，所述实施例仅仅是用于实现本发明的最好形式式的例子。技术人员应当理解在实施本发明时可以使用对于本文所述发明的实施例的各种替代方案而不偏离所附权利要求中所述的本发明的精神和范围。应当认为，所附权利要求限定本发明的范围，并且因此这些权利要求范围内的方法和设备及其等价物被涵盖。本发明的说明书应当理解为包括所有新颖的和不显而易见的本文所述元件的组合，并且要求保护在这里或后面的应用中的任何新颖的和不显而易见的这些元件的组合。此外，上述实施例是说明性的，并且没有任何单个特征或元件对于所有在这里或后面的应用中要求保护的可能的组合来说是本质的。

Claims (24)

1.一种加固的软管(10)，其包括：
第一加固层(14)，该第一加固层包括具有第一抗拉强度的加强物材料；
第二加固层(18)，该第二加固层覆盖所述第一加固层(14)并包括具有第二抗拉强度的加强物材料；并且
其中，所述第二抗拉强度明显大于第一抗拉强度。
2.根据权利要求1所述的加固的软管(10)，其特征在于，该软管还包括内管(12)和外罩(20)，其中，第一加固层(14)比第二加固层(18)更靠近内管(12)。
3.根据权利要求1所述的加固的软管(10)，其特征在于，第一抗拉强度约为2300N/mm2。
4.根据权利要求1所述的加固的软管(10)，其特征在于，第二抗拉强度约为2600-2900N/mm2。
5.根据权利要求1所述的加固的软管(10)，其特征在于，至少第一和第二加固层(14，18)之一是螺旋盘绕的。
6.根据权利要求1所述的加固的软管(10)，其特征在于，至少第一和第二加固层(14，18)之一是编织的。
7.根据权利要求1所述的加固的软管(10)，其特征在于，第一加固层(14)中的加固材料的至少一根经纱(22)具有明显大于第二加固层(18)中的加固材料的至少一根经纱(24)的直径的直径。
8.根据权利要求1所述的加固的软管(10)，其特征在于，软管(10)包括位于第一和第二加固层(14，18)之间的中间层(16)和覆盖第二加固层(18)的外罩(20)。
9.根据权利要求1所述的加固的软管(10)，其特征在于，第一和第二加固层(14，18)各自包括单种加强物材料。
10.根据权利要求1所述的加固的软管(10)，其特征在于，第一和第二加固层(14，18)包括单层或多层加强物材料。
11.一种加固的软管(10)，其包括：
多个第一加固层(14)，该第一加固层包括具有第一抗拉强度和第一直径的单种加强物材料；
多个第二加固层(18)，该第二加固层覆盖第一加固层(14)并包括具有第二抗拉强度和第二直径的单种加强物材料；并且
其中，第二抗拉强度明显大于第一抗拉强度而第一直径明显大于第二直径。
12.根据权力要求11所述的加固的软管(10)，其特征在于，第一抗拉强度约为2300N/mm2。
13.根据权利要求11所述的加固的软管(10)，其特征在于，第二抗拉强度约为2600-2900N/mm2。
14.根据权利要求11所述的加固的软管(10)，其特征在于，至少第一和第二加固层(14，18)之一是螺旋盘绕的。
15.根据权利要求11所述的加固的软管(10)，其特征在于，至少第一和第二加固层(14，18)之一是编织的。
16.根据权利要求11所述的加固的软管(10)，其特征在于，在第一加固层和第二加固层(14，18)之间设有中间层(16)。
17.根据权利要求11所述的加固的软管(10)，其特征在于，第一和第二加固层(14，18)的数目至少为2。
18.根据权利要求11所述的加固的软管(10)，其特征在于，第一和第二加固层(14，18)包括单层或多层加强物材料。
19.一种加固的软管，包括：
第一加固层(14)，该第一加固层包括具有第一水平耐疲劳性的加强物材料；
第二加固层(18)，该第二加固层覆盖第一加固层(14)并包括具有第二水平耐疲劳性的加强物材料；并且
其中，第一水平的耐疲劳性明显大于第二水平的耐疲劳性。
20.根据权利要求19所述的加固的软管(10)，其特征在于，至少第一和第二加固层(14，18)之一是螺旋盘绕的或编织的。
21.根据权利要求19所述的加固的软管(10)，其特征在于，第一加固层(14)中的加固材料的至少一根经纱(22)具有明显大于第二加固层(18)中的加固材料的至少一根经纱(24)的直径的直径。
22.根据权利要求19所述的加固的软管(10)，其特征在于，第一和第二加固层(14，18)各自具有单种加强物材料。
23.根据权利要求19所述的加固的软管(10)，其特征在于，第一加固层和第二加固层(14，18)包括单层或多层加强物材料。
24.一种制造加固的软管(10)的方法，其包括以下步骤：
提供内管(12)；
将第一加固层(14)覆盖在内管(12)上，该第一加固层(14)包括具有第一抗拉强度的加强物材料；以及
将第二加固层(18)覆盖在第一加固层(14)上，该第二加固层(18)包括具有第二抗拉强度的加强物材料，该第二抗拉强度明显大于第一抗拉强度。
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