CN101360962B - 柔性液体管道及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种具有多根相互平行并排设置的管子(1)的柔性液体管道，这些管子在至少一个端部(9、10)具有一个共同的连接件(11、12)并且这些管子填埋在合成材料体(6)中。另外本发明还提出一种用于制造这类柔性液体管道(8)的方法。为了能够简单地制造这种柔性液体管道，将所述管子(1)的处于两个端部(9、10)之间的部分蛇曲形地弯曲。

Description

柔性液体管道及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种具有多根相互平行并排设置的管子的柔性液体管道，这些管子在至少一个端部具有一个共同的连接件并且这些管子填埋在合成材料体中。另外，本发明还涉及一种用于制造柔性液体管道的方法，在该方法中将多根管子平行地相互并排布设并在至少一个端部处设有共同的连接件。
背景技术
由WO 2004/046601A1已知一种此类液体管道。其中各管子螺旋线形地延伸并围成一个空腔，该空腔可以留空或者可以填充型芯。所有管子的总体横截面用于通流液体。液体管道由于螺旋线形延伸的管子而具有一定的柔性。
这样的液体管道特别适合于在一些技术应用中出现强烈振动、较大相对运动以及腐蚀性环境条件时传输在这些技术应用中处于高压以及也可能处于高温下的液体。应用实例是移动的制冷设备、尤其是汽车中的CO2空调设备。在这类应用中出于装配方面的原因也希望管道具有一定的柔性，同时不会由此减弱该管道。
但是制造这类液体管道需要一定的成本。必须要将相互并列的管子共同卷绕到一个型芯上，以便形成螺旋线的形状。为此要求一定的熟练性。机器制造仅是有限的。人最多可以借助于自动运行的工具。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种可以简单地制造的柔性液体管道。
上述技术问题在本文开头所述类型的柔性液体管道中这样得以解决，即，将所述管子的处于两个端部之间的部分蛇曲形地弯曲。
制造多个沿管子纵向分布的波形连续延伸而成的蛇曲形状比制造多个相互平行布设的管子的螺旋形延伸的绕圈要明显更简单。因此使变形过程显著简化。此外，具有蛇曲形弯曲的管子的液体管道通常还比其中管子相互平行地螺旋形延伸的液体管道更有柔性。因此蛇曲形结构的液体管道还具有另外一些优点。
在此优选，每根管子具有多个圆弧形的弧形段。能够用于制造圆弧的模具在制造上相对简单。变形所需的冲模则可以具有圆柱壳段形的形状。必要时这些弧形段也可以通过直线延伸的部段相互连接。但是通常弧形段直接或以小的间距相互连接就足以满足要求。
作为替代或补充，每根管子具有多个正弦形的弧形段。正弦形的弧形段可以更有利于液体流过该液体通道。对于正弦形的弧形段可以这样实现沿两个相反方向弯曲的弧形段之间的过渡，即，使得切线在相对于液体管道的纵向延伸方向成小于90°角的情况下延伸。但是这原则上也可以在圆弧形的弧形段中实现。
优选，弧形段的曲率半径位于界于1.5×D至5×D之间的范围内，其中D为管子的外直径.利用这种曲率半径不会使各管子在弯曲时承受过应力.若不是圆弧形的弧形段，则曲率半径为弧形段上的平均曲率半径.
在此优选，周期长度位于界于3×R至10×R之间的范围内，其中R为所述曲率半径。该周期长度为蛇曲形曲线中两个最高点之间的距离。这种距离允许管道充分膨胀或收缩。若该距离较大，则各弧形段加长一些，那么必要时可以具有平行于纵轴线延伸的直线结构的附加部段。对于直接相互连接的纯粹圆弧形延伸的弧形段，该距离等于四个曲率半径。
优选，所述合成材料体具有蛇曲形的延伸走向。也就是说，该合成材料体完全承担管子的柔性。遵照蛇曲形延伸走向的合成材料体可以以相对较少的费用实现。该合成材料具有一定的柔性或弹性，从而可以通过振动或长度变化将其与管子一起变形。
优选，所述管子相互间隔间隙地布设，其中该间隙至少部分地填充所述合成材料体的合成材料。确切地说，各管子通过一层薄的合成材料层相互隔开。这可以防止在工作过程中当液体管道遭受振动时各管子相互间擦伤。由此使机械磨损保持在较低的程度。此外避免产生噪声或仅有较小的噪声。
优选，所述液体管道的一个端部相对于该液体管道的另一个端部扭转。所述两个端部之间的扭转角度优选为90°。在这种情况下该扭转角为管子在液体管道的一个端部平行地并排布设于其中的第一平面与管子在液体管道的另一个端部平行地并排布设于其中的第二平面之间的角度。通过使两个端部围绕液体管道的纵轴线扭转达到该液体管道在所述径向方向(亦即垂直于液体管道的纵轴线延伸的所有方向)上相对均匀的运动性。
所述管子用金属、尤其是用钢或铝制成，也是有利的。由此提高液体管道的稳定性。在成本相同的情况下金属比塑料更持久。
上述技术问题在本文开头所述类型的方法中这样得以解决，即，将所述管子的处于两个端部之间的部分蛇曲形地弯曲。
蛇曲形的变形可以相对方便地实现，而不需要卷绕管子。
优选，为了弯曲而采用压模。压模可以多次使用。为了蛇曲形弯曲，仅需要采用一种适合的模具。
优选，将处于一个平面内的管子垂直于该平面地变形。这是实现蛇曲形弯曲的最简单的方法。基本上仅需要沿一个方向的运动。
优选，在变形前对所述管子敷设合成材料。这使用于将管子填埋到合成材料中的模具、例如压铸模具的结构简化。在此基本上仅需要具有长方体形空腔的模具。合成材料不妨碍管子变形成蛇曲形。
还优选，在变形之后将所述液体管道的两个端部相对扭转一个预定的角度、尤其是90°。由此尽管需要一个附加的制造工序，但是通过扭转两个端部达到在所有方向上更高的柔性。
附图说明
下面借助优选的实施例结合附图对本发明予以说明。其中：
图1示出了具有六根平行管子的液体管道的俯视图，该液体管道没有连接件和合成材料；
图2示出了按照图1的液体管道的侧视图；
图3示出了按照图1的液体管道的正视图；
图4示出了按照图1的液体管道带有合成材料体和连接件；
图5示出了按照图4的管道的侧视图；
图6示出了按照图4的管道的正视图；
图7示出了管道的简略视图，其中两个连接件关于纵轴线相对扭转了大约90°；
图8示出了用于说明管道的柔性和流动阻力与周期长度的关系的简略示意图。
具体实施方式
图1至图3示出了多根相互平行布设的管子1a-1f。在本实施例中涉及六根管子1a-1f。但是也可以采用更多或更少的管子。每个管子1a-1f在本实施例中具有为2.5mm的直径D。在本实施例中管子1a-1f的壁厚为0.4mm。当然还可以采用其他不同的数值。
从图2中可以看出，管子1蛇曲形弯曲，确切地说，它形成多个相互连接或通过小的直线段3相互连接的弧形段2。这种直线段3的长度例如可为4mm。弧形段2也不必一定具有连续的曲率，而是完全可以具有更小的未详细示出的平行于纵向4的部段。
弧形段2具有位于界于1.5×D至5×D之间范围内的曲率半径R，其中D为上文所述的管子1的外直径。优选所述曲率半径在外直径D为2.5mm时界于3.75mm至12.5mm之间。在本实施例中曲率半径R为6mm。
弧形段2可以成圆形弯曲。但是也可以正弦形延伸。不一定要求弧形段2之间的过渡位置与纵向4垂直。也可以(如图7)例如在正弦形弧形段2之间的过渡位置存在45°的角度。
周期长度A、亦即两个“最高点”之间或两个“零点”之间的距离(即跨越在中点位于纵向4中的平面)优选为3×R至10×R，其中R为上文所述的曲率半径。在本实施例中两个相邻的弯曲或波形之间的轴向距离、亦即周期长度A为24mm。
若不是圆形的弧形段2，则弧形段2上的曲率半径R变化。在这种情况下可以假定一个平均半径。
如同从图4至6中可看到的那样，将由管子1a-1f构成的管组5填埋到弹性的合成材料6中。在管子1a-1f之间相应地存在小的空隙7，合成材料6渗入其中。以此方式防止，当图4至6所示的液体管道8变形时，管子1a-1f相互之间摩擦。当连接在液体管道8的两个端部处的装置的位置相对改变时，可能会发生这类变形。这种位置的改变基本上可以发生在所有空间方向上。
在液体管道8的两个端部9、10处设置连接件11、12，该连接件例如可以整体式地与合成材料6一起浇铸或者也可以作为单独的构件与所述管子连接。连接件11、12包围所有管子1a-1f并且除了输入或输出液体以及连接其他装置外，还负责使各管子1a-1f平行地相互并排保持在确定的位置上。
这类液体管道8的制造可以简单地利用压模实现。利用压模使并排地处于一个平面内的管子1a-1f垂直于该平面地变形。在这种情况下所形成的形状可以具有圆弧形部段或者也可以具有正弦形部段并且可以仅在一个工序中产生。仅需选择模具的形状以最终获得期望的形状。
在管子1a-1f变形前可能已经制造了合成材料6以及还有连接件11、12或者将分立的连接件与管子连接.为此将相互平行地并排处于一个平面内的管子1a-1f置于一个相应的压铸模具中并且注入合成材料6.所述变形在敷设合成材料6之后实施.
如同从图7中可看到的那样，在制成图5所示的液体管道8之后可以将两个连接件11、12再相对扭转例如90°，从而使该液体管道达到在所有径向方向上相对均匀的运动性。
管子1a-1f优选用钢或铝制成，还可以设想其他不同的金属。
图8以简略的形式示出了变形阻力FL与波形数X的关系。在图5的实施例中液体管道8有八个波形。随着波形数X的增大变形阻力FL降低。
另一方面流动阻力SW随波形数X的增大而增大，因为在长度相同的情况下波形的曲率半径减小。

Claims (15)

1.一种具有多根相互平行并排设置的管子的柔性液体管道，这些管子在至少一个端部具有一个共同的连接件并且这些管子填埋在合成材料体中，其特征在于，所述管子(1a-1f)的处于两个端部(9、10)之间的部分蛇曲形地弯曲。
2.如权利要求1所述的液体管道，其特征在于，每根管子(1a-1f)具有多个圆弧形的弧形段(2)。
3.如权利要求1所述的液体管道，其特征在于，每根管子(1a-1f)具有多个正弦形的弧形段(2)。
4.如权利要求2或3所述的液体管道，其特征在于，弧形段(2)的曲率半径(R)位于界于1.5×D至5×D之间的范围内，其中D为管子(1a-1f)的外直径。
5.如权利要求4所述的液体管道，其特征在于，两个相邻的弯曲之间的轴向距离(A)位于界于3×R至10×R之间的范围内，其中R为所述曲率半径。
6.如权利要求1所述的液体管道，其特征在于，所述合成材料体(6)具有蛇曲形的延伸走向。
7.如权利要求1所述的液体管道，其特征在于，所述管子(1a-1f)相互间隔间隙(7)地布设，其中该间隙(7)至少部分地填充所述合成材料体(6)的合成材料。
8.如权利要求1所述的液体管道，其特征在于，所述液体管道(8)的一个端部(9)相对于该液体管道(8)的另一个端部(10)扭转。
9.如权利要求8所述的液体管道，其特征在于，所述两个端部(9、10)之间的扭转角度为90°。
10.如权利要求1所述的液体管道，其特征在于，所述管子(1a-1f)用金属制成。
11.一种用于制造柔性液体管道的方法，其中将多根管子平行地相互并排地布设并使其变形地填埋在合成材料中以及在至少一个端部处设有共同的连接件，其特征在于，将所述管子(1a-1f)的处于两个端部(9、10)之间的部分蛇曲形地弯曲。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，为了弯曲而采用压模。
13.如权利要求11或12所述的方法，其特征在于，将处于一个平面内的管子(1a-1f)垂直于该平面(4)地变形。
14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述管子(1a-1f)在变形前敷设合成材料(6)。
15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，在变形之后将所述液体管道(8)的端部(9、10)相对扭转一个预定的角度。
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