CN110985775A - 液压软管 - Google Patents

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Abstract

增强型多层液压软管包括多个抗压层和至少一个抗拉应力增强层，抗压层具有相对于软管的长度方向中心轴线以大约54.7°的缠绕角度卷绕的线或纱线，抗拉应力增强层改善了对软管的轴向力的抵抗性并包括以小于35°的缠绕角度编织或卷绕的至少一个钢线，其中归功于对轴向力的高抵抗性，即使存在明显的轴向力，软管也能够以直线形态使用来供给液压流体。

Description

液压软管
技术领域
本发明涉及液压软管(hydraulic hose)，特别是用于输送高压流体的液压软管。
背景技术
已知的是，高压液压软管必须用相对于软管的轴线按照特定角度配置的金属线或金属丝增强，以承受内部压力。
该角度的一个变化会决定在液压软管中对压力的抵抗性的损失，因而决定产品的损坏和/或破裂的风险，伴随着对设备和人员造成潜在严重后果。
金属增强件的应用角度的经常发生显著变化的缘由是，在作业条件下，液压软管中存在轴向拉应力。
出于该原因，根据当前设计和施工技术，肯定不能在存在轴向拉应力的情况下应用液压软管，这带来了应用限制或者需要具有更为复杂和昂贵设计的设备来消除或减小这种拉应力。
具体但非排他地，这种针对液压软管的可能拉应力的情况存在于基础设备领域、地下注入设备、打桩设备等。
具体但非排他地，这种针对液压软管的可能拉应力的情况还存在于使用长材(long product)和具有大尺寸的任意类型的应用(例如，离岸环境)，其中管道和容纳在管道中的液体的非常重的重量会因重力而施加有重大影响的轴向载荷。
已知的是，为了解决该问题，使用了对拉应力有高抵抗性的支撑构件(例如，金属线缆)，该支撑构件位于液压软管外部且与液压软管平行。然而，这种已知的解决方案昂贵、复杂且几乎不实用。
发明内容
本发明的一个目的是设计能够克服现有技术的前述问题的液压软管。
一个优点是提供针对拉应力具有高抵抗性的增强型液压软管。
一个优点是提供能够承受高内部压力和大轴向拉应力两者的液压软管。
一个优点是获得非常可靠的液压软管，以遍及相当长度地供给高压流体。
一个优点是在非常困难的使用条件下，特别是对于必须维持直线形态的非常重且长的软管，也使得液压软管具有良好的耐久性和可靠性。
一个优点是获得具有附加增强层的液压软管，其能够更好地经受来自外部的接触和打击以及因产品的移动而产生的变形。
一个优点是获得具有附加增强层的液压软管，其能够承受极端的磨损和剥落条件，而不会损害耐压增强件的整体性和抵抗性(resistance)。
一个优点是提供具有良好的耐久性的液压软管。
一个优点是获得多层增强型液压软管，其结构简单，并且比需要添加外部独立的增强件的复杂系统价格低廉。
一个优点是获得非常容易且方便安装和使用的一体式液压软管。
通过根据下述的一项或多项方案的液压软管来实现这些目的和优点以及其它目的和优点。
在一个实施方式中，(柔性多层)液压软管包括：多个第一增强层，其被构造为改善软管针对内部压力的抵抗性，并且包括螺旋地缠绕(卷绕和/或编织)的线(由钢制成)；以及至少一个第二增强层，其被构造为改善软管针对轴向拉应力的抵抗性，并且包括相对于软管的长度方向轴线以比前述第一增强层的线的缠绕角度小的缠绕角度螺旋地缠绕(编织和/或卷绕)的线(由钢制成)。第一(抗压)增强层和第二(抗拉应力)增强层可以以由弹性体材料(elastomeric material)制成的中间层在它们之间的方式交替。
在一个实施方式中，液压软管包括：两个、三个或更多个抗压增强层，其均包括相对于软管的长度方向轴线以包括在54.7°±10°(54.7°是所谓的“中性角度(neutralangle)”的值)的范围的缠绕角度螺旋地缠绕的线；以及至少一个抗拉应力增强层，其可选地比抗压增强层靠外侧，并包括以小于35°的缠绕角度螺旋地缠绕的线。
在一个实施方式中，液压软管包括位于作为软管最外层的覆盖层(由弹性体材料制成)的紧下方的抗拉应力增强层；液压软管可以包括比上述抗拉应力增强层靠内侧的至少一个抗压增强层，该至少一个抗压增强层具有螺旋地缠绕的线；抗拉应力增强层可以包括螺旋地缠绕(例如，编织)的线，其缠绕节距比抗压增强层的线的缠绕节距长。
在一个实施方式中，液压软管包括：两个、三个或更多个抗压增强层，各抗压增强层均包括相对于软管的长度方向轴线以包括在54.7°±10°(54.7°是所谓的“中性角度”的值)的范围的缠绕角度螺旋地缠绕的线；以及可选地比上述抗压增强层靠内侧的至少一个抗拉应力增强层，该至少一个抗拉应力增强层包括以小于35°的缠绕角度螺旋地缠绕的线。
在一个实施方式中，液压软管包括位于作为软管最内层的基层(由弹性体材料制成)的紧上方的抗拉应力增强层；液压软管可以包括比上述抗拉应力增强层靠外侧的至少一个抗压增强层，该至少一个抗压增强层具有螺旋地缠绕的线；抗拉应力增强层可以包括螺旋地缠绕(例如，编织)的线，其缠绕节距比抗压增强层的线的缠绕节距长。
附图说明
借助于非限制性示例参照示出了本发明的一些实施方式的附图，能够更好地理解和实施本发明，其中：
图1是根据本发明制成的液压软管的第一实施方式的分段立体图；
图2是图1的软管的一部分的示意性侧视图；
图3是根据本发明制成的液压软管的第二实施方式的示意性分段侧视图；
图4是根据本发明制成的液压软管的第三实施方式的示意性分段侧视图；
图5是根据本发明制成的液压软管的第四实施方式的示意性分段侧视图；
图6是根据本发明制成的液压软管的第五实施方式的示意性分段侧视图；
图7是根据本发明制成的液压软管的第六实施方式的示意性分段侧视图；
图8是根据本发明制成的液压软管的第七实施方式的示意性分段立体图；
图9是根据本发明制成的液压软管的第八实施方式的示意性分段立体图。
具体实施方式
参照前述附图，可以看出，为简化起见，已经用相同的附图标记表示不同实施方式的相同元件。
总体上用1表示能够用于输送流体的软管。特别地，软管1可以用于将处于高压的液压流体(例如，油)输送到液压应用。仅借助于非限制性示例，软管1可以使用在离岸应用中，或者使用在基础设备(foundation plant)中(例如，在设置有至少一个水磨(hydromill)和至少一个用于夹持软管的设备的设备中)。
特别地，液压软管可以用于供给液压流体(油)，以将能量传递给使用者(例如，在深处作业的工具)。液压软管1可以是非常长的软管(例如，甚至大于100米)，并且可以适于在使用期间保持为直线(例如，竖直)形态。
液压软管1可以具有特别地包括在5mm和102mm之间的内径，但是可以设置更大或更小的值。液压软管1可以具有特别地包括在10mm和126mm之间的外径，但是可以设置更大或更小的值。液压软管1意于可以在例如包括在620bar和100bar之间的作业压力下使用，但是可以设置更大或更小的值。
液压软管1可以是多层软管，特别地，其包括彼此叠置的均可以是管状的多个层。特别地，液压软管1可以包括沿着中心轴线X延伸且限定了用于输送流体的中空内部的基层2。如在本实施方式中，基层2可以是软管1的最内层。特别地，基层2可以由弹性体材料制成。特别地，该弹性体材料可以包括对所输送的流体有抵抗性的合成橡胶，例如丁腈基橡胶(腈基丁二烯橡胶NBR)或其它类型的橡胶。
特别地，液压软管1可以包括两个或更多个抗压增强层3。特别地，抗压增强层3可以配置在基层2的外侧。特别地，各抗压增强层3均可以包括由卷绕的(coiled)和/或编织的(plaited)线构成的第一增强结构。特别地，第一增强结构的线可以螺旋地缠绕且相对于基层2的中心轴线X以值为接近54.7°(中性角度)的缠绕角度J倾斜。如已知的，该角度满足稳定且平衡的增强结构，用于抵抗软管的内部压力。特别地，第一增强结构被构成为改善针对软管1内部压力的抵抗性。
特别地，第一增强结构可以包括螺旋地缠绕的线(卷绕和/或编织的线，在该特定实施方式中为卷绕的线)，其以值等于54.7°或包括在54.7°±Δ°的范围的缠绕角度J倾斜配置，其中Δ°可以等于1°或2°或5°或10°。
在一个特定实施方式中，第一增强结构的线是相对于基层的中心轴线X以缠绕角度J倾斜的卷绕的线。各第一增强结构均可以包括卷绕的线，其中特别地，通过使首先一个抗压增强层3采用一个预定方向和然后另一层(例如，紧接着的外层)采用相反方向地进行交替，使卷绕的线的卷绕方向从一个抗压增强层3到另一抗压增强层3(向右或向左)进行改变。特别地，抗压增强层3的数量可以是偶数层。
各第一增强结构均可以包括由金属制成的线，特别地，由钢(例如，非常硬的钢)制成的线，特别地，钢具有大于2000N/mm2的抗拉强度，但是可以提供其它抗拉强度值。借助于示例，各第一增强结构均可以包括线直径包括在0.30mm和0.80mm之间的卷绕线。特别地，各第一增强结构均可以包括直径大于0.25mm或0.30mm或0.35mm或0.40mm或0.45mm或0.50mm的线。特别地，第一增强结构可以包括直径小于0.75mm、0.80mm或0.85mm或0.90mm或0.95mm或1.00mm的线。
特别地，液压软管1可以包括至少一个抗拉应力增强层4。特别地，抗拉应力增强层4可以包括螺旋地缠绕的线(例如，编织和/或卷绕)的第二增强结构，该线可以例如相对于基层2的中心轴线X以比(多个)第一增强结构的缠绕角度J小的缠绕角度K倾斜。特别地，第二增强结构被构造和构成为改善了软管1的针对拉应力的抵抗性。
特别地，第二增强结构可以包括相对于基层2的中心轴线X以小于35°的缠绕角度K倾斜配置的螺旋地缠绕(编织和/或卷绕)的线。前述缠绕角度K还可以选择小于32°或30°或28°或26°或24°的值。在一个特定实施方式中，第二增强结构的(编织和/或卷绕的)线相对于基层2的中心轴线X以包括在25°和30°之间的缠绕角度K倾斜。
如在图1的特定实施方式中，软管1可以包括两个抗拉应力增强层4，在各抗拉应力增强层4中，第二增强结构均包括被以具有上述值的缠绕角度K编织形成管状编织物的线。在其它实施方式中，可以提供包括两个或更多个抗拉应力增强层的软管，在各抗拉应力增强层中，第二增强结构均包括以小于35°的缠绕角度K卷绕的线(具有交替相反的方向，一个向右，另一个向左)。在两个或更多个抗拉应力增强层的情况下，各第二增强结构的缠绕角度K均可以选择为小于32°或30°或28°或26°或24°或22°或20°或18°或16°或14°的值。
如在图1的特定实施方式中，软管1可以包括比各个抗压增强层3靠内侧的第一抗拉应力增强层4和比各个抗压增强层3靠外侧的第二抗拉应力增强层4。第二抗拉应力增强层4与位于其外侧的覆盖层6邻接。第一抗拉应力增强层4与位于其内侧的基层2邻接。
如在图3的实施方式中，软管1可以仅包括靠内侧的第一抗拉应力增强层4，而不存在靠外侧的第二抗拉应力增强层。
如在图4的实施方式中，软管1可以仅包括靠外侧的第二抗拉应力增强层4，而不存在靠内侧的第一抗拉应力增强层。
如在图5的实施方式中，在不存在任何靠外侧的第二抗拉应力增强层时，软管1可以包括两个靠内侧的第一抗拉应力增强层4。
如在图6的实施方式中，在不存在任何靠内侧的第一抗拉应力增强层时，软管1可以包括两个靠外侧的第二抗拉应力增强层4。
在未示出的其它实施方式中，在存在一个或多个靠内侧的第一抗拉应力增强层时，软管1可以包括两个或更多个靠外侧的第二抗拉应力增强层。在未示出的其它实施方式中，在存在一个或多个靠外侧的第二抗拉应力增强层时，软管1可以包括两个或更多个靠内侧的第一抗拉应力增强层。
在未示出的其它实施方式中，可以提供包括两个或更多个(靠内侧的和/或靠外侧的)抗拉应力增强层4，其中对于至少一层，第二增强结构可以包括以缠绕角度K编织的线，并且对于至少另一层，第二增强结构可以包括以缠绕角度K卷绕的线。
例如，各第二增强结构均可以包括线直径包括在0.20mm和0.50mm之间的(编织的和/或卷绕的)线。特别地，各第二增强结构均可以包括线直径大于0.15mm或0.20mm或0.25mm的(编织的和/或卷绕的)线。特别地，各第二增强结构均可以包括线直径小于0.45mm或0.50mm或0.55mm的(编织的和/或卷绕的)线。
例如，第二增强结构可以包括由金属制成的线，特别地，由钢(例如，非常硬的钢)制成的线，特别地由具有高于2000N/mm2的抗拉强度的钢制成，但是可以提供其它抗拉强度值。
例如，各第二增强结构均可以包括例如线密度包括在1000旦尼尔和5000旦尼尔之间的编织(纺织)纱线。例如，各第二增强结构均可以包括例如线密度大于1000旦尼尔或1500旦尼尔或2000旦尼尔的编织(纺织)纱线。例如，第二增强结构可以包括线密度小于3000旦尼尔或4000旦尼尔或5000旦尼尔的编织(纺织)纱线。尽管如此，可以提供具有其它线密度值的编织纺织纱线。
特别地，各抗拉应力增强层4均可以遍及基层2的整个长度地延伸。
在软管1包括两个或更多个抗拉应力增强层4的情况下，尽管对于各第二增强结构，均具有如上所述的缠绕角度K，但是一层的第二增强结构可以与其它(多个)层的第二增强结构相同或不同。
特别地，液压软管1可以包括两个或更多个中间层5，其位于第二抗拉应力增强层4的内侧和/或相对于第一抗拉应力增强层4位于外侧。例如，中间层5、特别是具有支承和/或耐磨功能的中间层5可以由弹性体材料制成。特别地，该弹性体材料可以包括合成橡胶，例如橡胶NBR(丁腈橡胶)或SBR(丁苯橡胶)或其它类型。
特别地，中间层5中的至少一个中间层5可以位于两个抗压增强层3之间。特别地，液压软管1可以包括三个、四个或更多个抗压增强层3，所有抗压增强层3在第二抗拉应力增强层4的内侧和/或所有抗压增强层3相对于第一抗拉应力增强层4位于外侧。在特定实施方式中，配置了四个抗压增强层3。特别地，抗压增强层3可以与中间层5交替。如在本实施方式中，所有抗压增强层3和/或所有中间层5均可以位于第二抗拉应力增强层4的内侧和/或相对于第一抗拉应力增强层4位于外侧。
如果液压软管1包括两个或更多个第一抗拉应力增强层4和/或两个或更多个第二抗拉应力增强层4，则可以提供包括在前述两个或更多个第一抗拉应力增强层4或第二抗拉应力增强层4之间的一个或多个中间层5。
在图1、图5、图6和图7的实施方式中，软管1包括五个中间层5。在图3和图4的实施方式中，软管1包括四个中间层5。
特别地，液压软管1可以包括靠外侧的覆盖层6，例如比抗拉应力增强层4和/或比抗压增强层3和/或比中间层5靠外侧的覆盖层6。
特别地，覆盖层6可以由弹性体材料制成。特别地，该弹性体材料可以包括合成橡胶，例如CR(氯丁二烯)橡胶或其它类型的橡胶。
如在本实施方式中，覆盖层6可以是液压软管1的最外层。特别地，第二抗拉应力增强层4可以与覆盖层6邻接(接触)。如在本实施方式中，第二抗拉应力增强层4可以在覆盖层6与最靠外侧的中间层5之间形成界面。
如在图7的特定实施方式中，液压软管1可以包括至少一个织物层7，特别地，其可以与基层2邻接(接触)。如在本实施方式中，织物层7可以与靠内侧的中间层5邻接(接触)，进而可以与靠内侧的第一抗拉应力增强层4邻接(接触)，或者在其它实施方式中，可以与靠内侧的抗压增强层3邻接(接触)。
图8和图9所示的实施方式涉及多层增强型软管，其包括基层2、至少两个抗压增强层3和至少一个靠内侧的抗拉应力增强层4(图8)或至少一个靠外侧的抗拉应力增强层4(图9)。图8和图9的实施方式不涉及中间层5或覆盖层6的使用。
特别地，多层液压软管1可以被构造为支撑包括在100kg和10000kg之间的重量，在直到至少3％或4％或5％或10％的拉伸应变的情况下没有破裂发生。
如已经看到的，液压软管1包括至少一个抗拉应力增强层4，具体地，其被构造和构成为承受施加于软管的轴向(拉)应力，同时由抗拉应力增强层4对软管的内部压力提供的抵抗性可以大致忽略不计，或者无论如何均明显小于由抗压增强层3施加的压力。还已经看到的，该抗拉应力增强层4可以包括以相对长的缠绕节距(比抗压增强层3的线的缠绕节距长)且进而以相对小的缠绕角度K(比抗压增强层3的线的缠绕角度J小)螺旋地缠绕的(钢)线。一个或多个抗拉应力增强层4的配置显著地改善了对软管1的轴向载荷的抵抗性，这能够相应安全地将软管1维持成直线(例如，竖直)的作业形态，对应地大大降低了塌陷的风险，特别是无需在软管的外部设置适当的支撑构件。

Claims (10)

1.一种增强型多层液压软管(1)，其包括：
-基层(2)，其由弹性体材料制成，所述基层(2)限定用于输送流体的内腔并沿着轴线(X)延伸；
-两个或更多个抗压增强层(3)，其比所述基层(2)靠外侧，各所述抗压增强层(3)均包括第一增强结构，用于承受所述软管(1)内部的压力，所述第一增强结构具有相对于所述轴线(X)以在54.7°±10°的范围的缠绕角度(J)螺旋地缠绕的线，特别地，所述线是卷绕和/或编织的线；
-至少一个第一抗拉应力增强层(4)，其比所述两个或更多个抗压增强层(3)靠内侧，所述第一抗拉应力增强层(4)包括第二增强结构，用于承受所述软管(1)上的轴向力，所述第二增强结构具有相对于所述轴线(X)以小于35°的缠绕角度(K)螺旋地缠绕的线，特别地，所述线是编织和/或卷绕的线；
-至少一个第二抗拉应力增强层(4)，其比所述两个或更多个抗压增强层(3)靠外侧，所述第二抗拉应力增强层(4)包括第二增强结构，用于承受所述软管(1)上的轴向力，所述第二增强结构具有相对于所述轴线(X)以小于35°的缠绕角度(K)螺旋地缠绕的线，特别地，所述线是编织和/或卷绕的线；
-两个或更多个中间层(5)，其由弹性体材料制成，所述两个或更多个中间层(5)比所述第二抗拉应力增强层(4)靠内侧并比所述第一抗拉应力增强层(4)靠外侧，所述两个或更多个中间层(5)中的至少一个中间层(5)介于所述两个或更多个抗压增强层(3)之间；以及
-覆盖层(6)，其由弹性体材料制成并比所述第二抗拉应力增强层(4)靠外侧。
2.根据权利要求1所述的软管，其特征在于，所述至少一个第一抗拉应力增强层(4)的所述第二增强结构的线的所述缠绕角度(K)相对于所述轴线(X)在25°至30°的范围。
3.根据权利要求1或2所述的软管，其特征在于，
-所述至少一个第二抗拉应力增强层(4)的所述第二增强结构的线的所述缠绕角度(K)相对于所述轴线(X)在25°至30°的范围；
-所述第一增强结构的线的所述缠绕角度(J)相对于所述轴线(X)在54.7°±5°的范围。
4.根据权利要求1或2所述的软管，其特征在于，所述软管包括配置在所述第一抗拉应力增强层(4)和所述第二抗拉应力增强层(4)之间的四个或更多个所述抗压增强层(3)，以及与所述抗压增强层(3)交替且配置在所述第一抗拉应力增强层(4)和所述第二抗拉应力增强层(4)之间的四个或更多个所述中间层(5)。
5.根据权利要求1或2所述的软管，其特征在于，
-所述至少一个第二抗拉应力增强层(4)与所述覆盖层(6)邻接；并且
-所述至少一个第一抗拉应力增强层(4)与所述基层(2)邻接。
6.根据权利要求1或2所述的软管，其特征在于，
-所述第二增强结构包括线直径在0.20mm和0.50mm之间的编织线；
-所述第二增强结构包括编织的纺织纱线，特别地，所述编织的纺织纱线的线密度在1000旦尼尔和5000旦尼尔之间；
-所述第一增强结构包括卷绕的线；并且
-所述软管(1)包括织物层(7)，所述织物层(7)实现所述基层(2)和所述两个或更多个中间层(5)中的最靠内侧的中间层(5)之间的界面。
7.根据权利要求1或2所述的软管，其特征在于，所述软管包括：
-至少一个第三抗拉应力增强层(4)，其包括所述第二增强结构，所述至少一个第三抗拉应力增强层(4)比所述两个或更多个抗压增强层(3)靠内侧；
-至少一个第四抗拉应力增强层(4)，其包括所述第二增强结构，所述至少一个第四抗拉应力增强层(4)比所述两个或更多个抗压增强层(3)靠外侧。
8.根据权利要求1或2所述的软管，其特征在于，
-所述基层(2)由对所传输的流体有抵抗性的合成橡胶制成；
-所述第一增强结构包括金属线，特别地，所述第一增强结构包括钢线；
-所述第二增强结构包括金属线，特别地，所述第二增强结构包括钢线；
-所述两个或更多个中间层(5)由合成橡胶制成；
-所述覆盖层(6)由合成橡胶制成；并且
-所述软管被构造为支撑100kg和10000kg之间的重量，在直到至少3％或4％或5％或10％的拉伸应变的情况下不发生破裂。
9.根据权利要求1或2所述的软管，其特征在于，不存在所述至少一个第一抗拉应力增强层，存在所述至少一个第二抗拉应力增强层(4)。
10.根据权利要求1或2所述的软管，其特征在于，不存在所述至少一个第二抗拉应力增强层，存在所述至少一个第一抗拉应力增强层(4)。
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