CN112771298B - 可伸长柔性软管及其制造方法 - Google Patents

Abstract

用于输送加压流体的可伸长柔性软管，其包括：由弹性聚合材料制成的内管(1)，所述内管(1)适于从静止状态开始沿纵向轴线(X)伸长，所述内管(1)具有静止直径(D1)，并从静止状态开始径向膨胀；具有可拉伸图案的管状外织物层(2)，其相对于所述内管(1)以松散的方式布置在所述内管(1)的外侧，并且相对于所述纵向轴线(X)同轴地设置在所述内管(1)上，外层(2)适于本身限定软管的外表面，没有另外的层；以及将所述管流体连接到所述流体的供给源和流体输送喷嘴相应的连接器构件，分别连接到所述内管(1)和所述外层(2)的第一和第二公共端，以使内管(1)和外织物层(2)对应于所述端相互结合成整体，所述软管的特征在于，所述外织物层(2)是通过在相对于静止状态，纵向拉伸状态下将纺织纱线直接编织在所述内管(1)周围而获得的，所述管状外层(2)具有最大直径，该最大直径可通过在织物图案纵向轴线(X)方向进行最大轴向压缩而获得，对应于在所述静止状态下所述内管(1)的直径，所述外层(2)的所述纺织材料是非弹性纱线或弹性不明显的纱线，且选自以下材料或它们的组合：聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚乙烯、对位芳纶纤维。

Description

可伸长柔性软管及其制造方法

描述

发明的技术领域

本发明涉及可伸长柔性软管的领域，特别是但并非专门用于灌溉，并且更具体地涉及用于这种软管的新构造以及相关的生产方法。

发明背景

已知柔性软管(Flexible hoses)用于在压力下使流体通过，主要是诸如灌溉水之类的液体，其构造使得当受到内部液体的压力时确保软管本身的显著(自动)延长，然后在该压力停止时(即在排空管道时)退回到原始尺寸或静止尺寸。这样，由于减小的总尺寸，不用时软管的处理更加简单和方便。

在可以实现这种性能的已知软管中，人们可以找到思路上彼此不同的不同技术方案，主要的解决方案如下：

-为软管提供波纹结构的解决方案，因此可以像波纹管一样伸长；

-螺旋软管，其中一根通常由塑料制成的丝线，沿着软管主体螺旋状运动(在聚合物弹性材料中)，并随着流体压力而伸长，从而导致软管延长，当压力停止时又回到缩短状态；

-软管，其中一层纺织材料夹在两层聚合弹性材料之间，以形成一个整体结构，该纺织材料可弹性伸长，从而对软管的伸长施加控制，类似于上述螺旋状丝线。在文献EP3323468中公开了这种软管结构，其中将上述基本上通过编织、纺织或打结获得的织物层共挤出并焊接在两个聚合物层之间的夹层中。

-一种复合软管，其中由聚合物弹性材料制成的内管简单地以松散的方式插入到管状纺织层内，明显长于内管，因此在静止状态下起皱；然而，响应于内管的径向膨胀(受流体压力的作用)，该管被拉伸直到其形成防止进一步的径向膨胀的刚性屏障，从而迫使内管延长。

专注于后一种解决方案，这是非常有趣的，特别是因为获得了显著的延长能力并降低了生产成本，但是仍然可以指出一些明显的优点。

首先，第一膨胀的阶段中，延伸机构例如用于确定内管和外层之间的研磨作用，并从外层中找到停止作用。随着这些磨损的重复发生，随着软管的连续使用，随之而来的是软管的迅速劣化，且同一根软管会更早破损。更重要的是位于末端的连接处的弱点，并且对于使用必不可少。如上所述，在压力下的液体通过时内管会增大其直径，并且，遇到来自纺织层的密封屏障时，内管无法继续膨胀，从而在纵向产生了推力，从而使其得以延长。但是，在液体通过的第一阶段-以及在管内的液流中断和恢复的任何后续时刻-管子在其整个伸长过程中都会经历突然的膨胀，猛烈冲击端接点处，产生高损坏风险。实际上，在这一点上，材料承受着一种特殊的应力，该应力能够损害连接点的坚固性，直到它们变质并变得易撕裂；这种缺陷风险意味着明确限制可能使用并维护所需性能。

此外，在软管静止状态下外层起皱的起始状态，在该状态下以及在延长阶段期间，导致软管被其路径上或使用环境中存在的突起卡住的可能性。起皱导致软管更容易弄脏且更难清洁的缺点，由于形成织物的材料的粘性，其他类型的已知可伸长软管也确实存在的缺点，因为这些软管的由粘性材料形成的外壁。

此外，必须考虑到，上述可伸长的软管通常被构造成使得在工作状态下通道的直径比静止状态下的直径或多或少是其两倍。在具有外管状层的复合软管中，由于其伸长系统，外层的直径(如上所述，基本上不可膨胀)明显对应于内管的工作直径，因此其即使在静止状态下也相当大。因此，软管在工作状态甚至静止状态下都相当麻烦。

不可忽视的是，尽管相对便宜(因为从生产技术的角度来看不是很复杂)，但是将内管手动插入到管状外层中的组装过程仍然涉及复杂性并增加生产时间(和成本)。

发明内容

本发明的目的是通过提供一种柔性的、可伸长的软管来克服上述缺点，该软管特别地但不限于用于浇灌流体，该软管在其伸长能力方面具有特殊的性能，同时相对于类似的已知软管，确保增加的耐用性和可靠性。

本发明的一个特定目的是提供一种上述类型的柔性可伸长软管，其在静止状态和工作状态下占用最小的空间。

本发明的另一个特定目的是提供一种上述类型的柔性可伸长软管，在使用该软管的环境中，该软管很少被外部元件卡住。

本发明的另一个特定目的是提供一种上述类型的柔性可伸长软管，该软管具有降低从环境中收集和/或吸附灰尘的趋势，并且在任何情况下都可以容易且成功地清洗。

本发明的又一个目的是提供一种上述类型的柔性可伸长软管，其可以通过单阶段的生产过程来制造，从而减少了生产时间和成本。

根据本发明，这些目的通过根据本发明的柔性可伸长软管及其制造方法来实现，其基本特征由此处所附的权利要求1和9限定。

附图的简要说明

从以下以示例性而非限制性的目的并参照附图对本发明的实施方式的描述，根据本发明的柔性可伸长软管及其制造方法的其他特征和优点将变得显而易见，在附图中：

-图1是根据本发明的软管的透视图，其具有相对的端部连接器，在该软管上安装了手动洒水器；

-图2是根据本发明的软管件的透视图，该软管件在静止状态下被折断以示出其构造；

-图3是处于静止状态的软管段的侧视图，其中带有卡尺工具示出其直径，图3a是该图3的放大细节。

-图4是处于伸长或工作状态的软管段的侧视图，其中卡尺工具示出了其直径，图4a是同一图4的放大细节；和

-图5以透视图显示在编织机中的根据本发明的软管的制造过程的步骤。

发明详述

参考以上附图，根据本发明的软管包括内管1，该内管1由1或多层弹性聚合物材料制成，通过挤压而获得，通常是天然橡胶或合成橡胶或具有合适特性的其他类似材料(例如TPE、TPE-S、TPE-SEBS、TPE-O、PP/SEBS、PP/EPDM、有机硅材料，在任何情况下其硬度都优选在20到70Sh A之间。所述内管1被纺织材料制成的管状外层2宽松的覆盖，如将在下文更好地解释的那样，是通过编织工艺制成的，适于直接在内管1周围产生轴向可伸长的样式，从而导致实质性的接触，但是没有粘附力，在静止状态下也一样。

用于编织外层2的纺织纤维优选地由聚丙烯制成(作为非限制性示例，具有1100dtex的线密度和60至100之间的扭转)。合适的纱线也可以是聚酯、聚酰胺、聚乙烯、对位芳族聚酰胺纤维和其他趋向于没有弹性或具有可忽略的弹性的纤维。纱线可以有利地进行预防性浴以降低其磨蚀性并因此减慢其劣化，例如使用诸如聚氨酯之类的涂覆物质或具有类似特性并且适合于该目的的其他材料。

进一步参考图5，进一步详细地介绍软管的制造过程，内管可以具有各种尺寸，例如，可以是内径尺寸在6mm至10mm之间(通常约为8mm)，且外径为8mm至14mm(通常约为11mm)的管。这样的管沿着其中心轴线或纵向轴线X被进送到已知类型的用于制造管状线(例如具有24锭的管状线)的闭合编织机M，这获得织物外层。机器的某些部分实际上在图5中表示出来，不需要完整的图示或详细说明，因为如上所述，它本身是已知的机器，即使该机器在与本文完全不同的环境中使用也是如此(例如，绑扎绳的生产)。合适的机器可以是例如立式旋转编织机，例如在市场上可买到的许多机器中，为意大利ETK s.r.l公司(www.etkstl.it)的120Stitch型号。

在进送运动中，内管的X轴(垂直)沿机器的工作/进送轴X'布置，即垂直于锭子上升平面的轴(因此，旋转的线轴R将纱线倾斜地朝着编织区域进送)。

根据本发明的一个方面，通过合适的拉伸装置，将内管1至少在包括编织区域的一段上保持拉伸状态(总是明显沿轴X)，从而引起延长，该延长甚至可以在数量上很小，但是在大多数情况下，有利地为静止长度的3至4倍，优选为约3.7倍。该拉伸对应于外径变薄约5-6mm(在上述基本尺寸的情况下)，但是通常，取决于起始直径，它可能在3mm至10mm之间振荡。同样，可以根据已经在编织机中使用的技术明显地设计或布置拉伸装置，该拉伸装置尤其包括根据期望的拉伸量而变化的数量、配置和致动参数分布的辊系统。

因此，围绕着变薄的内管构造了呈外管状结构2形式的织物层，其相对于内管1保持完全松弛而不粘附，并且其本身将限定软管的外表面而在其上没有其他层。以此方式，制成外部管状层2，其适于具有相对于静止的内管的外径D1基本相同的最大直径(以最大压缩或“闭合”纱线样式获得的直径，即，纤维尽可能靠近正交于中心轴线X的平面)。为此，根据本发明的一个有利方面，编织角α设定为大约15°-20°(即，当纱线被进送到交织点时，圆锥形表面的半张开角)。例如，根据图5所示的实施方式，由于与机器轴线X'同轴布置的环而获得了该设置，所述环的内径可将来自线轴的线束以不同的角度夹住，并且在任何情况下都应大于20°，通过强制均匀地改变角度并控制编织区域的高度，确保编织区域保持一定距离，有助于避免机械干扰-相对于收集软管的设备。

这样形成的管状外层将能够防止内管径向膨胀超过静止状态的直径D1，然后促进并协助其伸长，并使其图案膨胀和张开(相对于与X轴正交的平面成更多角度的纱线)。下文将更详细地考虑该方面，描述软管的工作行为。回到制造过程，在编织机的出口处，内管1不再被拉伸并且弹性地缩回，从而再次获得静止状态的长度和直径。同样地，外层2的图案自身压实，其在变薄的内管上形成时更加开放，同时相对于内管的外侧留有一定的自由空间或间隙，具有一定的纵向收缩和径向膨胀；外层本身以最大的径向膨胀程度呈现出护套的特征，该护套以光滑均匀的外观覆盖内管的外部(图2)。

此时将由内管1和外层2组装而成的半成品切成所需的长度以形成软管段10，并在其端部(见图1)提供连接器构件3、4，该连接器构件3、4使管1和层2相互一体(确保软管自动伸长的必要条件)，并允许与加压水源和分配手持件E进行液压连接。这样就获得了实际的软管，如果软管承受2.5至4BAR之间的液体压力，它可以自动伸长约静止时原始长度的两倍。

特别参考图3和4以及相对的放大图3a和4a，将会注意到，在静止状态下(图3和3a)，软管的外径(如上所述)与静止的内管1的直径D1一致(在这种情况下，尽管内管的外径为11mm，但由于外层的附加厚度，约为13mm)；此外，可以注意到外层2的相对光滑和紧凑的结构，其具有闭合的图案和以几乎垂直于X轴的方式取向的纱线。相反，图4和4a显示了一种工作状态，在该工作状态下，软管已伸长，伴随着该伸长的外层由于一定的图案开口而减小了直径(在这种情况下，纤维/纱线相对于与X轴正交的平面具有更大的角度)。因此，这是纵向伸长的使用状态，其中，这是本发明的另一目的，如果操作者在轻微的牵引力的作用下，软管仍会伸长直至达到其原始长度的三倍。仍在使用过程中，软管没有表现出任何自然的缩短趋势，当内部的液压停止运动时，软管在排空时会自动恢复到其静止时的原始长度。

从上面的描述中，可以注意到本发明相对于在介绍部分中提到的具有松散地布置的外部织物层的已知软管的显著优点。

首先，内管和外层之间的动态相互作用不会产生明显的磨损现象，因为外层不会在静止状态和使用状态之间急剧而宏观地延长，实际上会伴随和协助内管的纵向伸长。这样可以降低断裂的风险，并延长使用寿命。其次，外层的紧凑结构(径向地和轴向地)甚至在已经处于静止状态时，也避免了缠结或扭曲现象，并防止了灰尘的积聚，特别是在肮脏的环境，例如泥泞的环境中使用软管的情况下，有利于简便有效地清洗。

再次，由于其构造，当压力下的液体通过时，内管的直径趋于增大，但很快会遇到外织物层产生的阻力，因此，在保持直径几乎等于静止直径的同时立即开始加长(本发明的特权，并且相对于已知的可伸长管具有显著差异)，该管在静止和操作期间均具有减小的体积，因此更方便使用和易于存储。

然后，通过将软管生产线与实现织物外层的机器相结合的单阶段生产过程来进行本发明的可伸长软管的制造。这加快了生产速度，从而带来了经济效益，并使大多数软管构造操作自动化成为可能，并且在产品成本以及技术和质量特性的可靠稳定性方面具有明显优势。

根据本发明的软管通常是不可变形的，并且它不倾向于扭曲或形成结。始终保证液体通过。液体流动时不会产生瓶颈或阻塞性褶皱。由于覆盖内管的织物图案具有较强的密封性，因此耐高压性较高(与灌溉部门通常使用的软管标准相比)。由于使用的材料及其组合方式，软管仍然非常轻巧，因此即使没有特别的体力的使用者也可以轻松操作。

与EP3333488中所示的软管和制造技术相比，本发明采用了完全不同的生产技术。实际上，在目前情况下，没有复杂且昂贵的机械线用于聚合物管的共挤出以及同时得到纺织层以实现一体结构，其中纺织层在两个聚合物层之间不可逆地被夹持、结合和看不见，其中一层代表软管的外层。外层是聚合物的这一事实导致该已知软管迅速腐烂或至少容易变脏，尤其是在一定使用后逐渐使触感变差。同样从延长的角度来看，这种类型的已知软管在任何情况下都不能确保根据本发明的软管的性能。

根据在构造阶段选择的操作参数，特别是在编织步骤中施加在内管上的拉伸程度，软管的性能可以明显变化，并可以根据特定的工作要求进行适当优化。在这点上应该注意，即使在内管1在进送步骤中有较小的拉伸，仍可能获得软管，尽管未达到所述的高伸长性能，该软管仍将适度地伸长并且始终至少部分地但在任何情况下都可以实现上述的生产和工作优势。除了仍然代表本发明的软管特别适合的灌溉用以外，该软管通常可有利地用于液体/流体的通过/分配的任何类似要求，甚至更普遍地用于诸如流体的输送/分配，如压缩空气。

到目前为止，已经参照本发明的优选实施方式描述了本发明。在这一点上，显然上述尺寸和材料代表示例性说明，并且本发明不受它们的限制；通常应理解的是，可能存在涉及相同发明构思的其他实施方式，其落入由所附权利要求书提出的保护范围内。

Claims (11)

1.一种用于输送加压流体的可伸长柔性软管，其包括：由弹性聚合材料制成的内管(1)，所述内管(1)适于从静止状态开始沿纵向轴线(X)伸长，所述内管(1)具有静止直径(D1)，并从静止状态开始径向膨胀；具有可拉伸图案的管状外织物层(2)，其相对于所述内管(1)以松散的方式布置在所述内管(1)的外侧，并且相对于所述纵向轴线(X)同轴地设置在所述内管(1)上，外织物层(2)适于本身限定软管的外表面，没有另外的层；以及将所述流体连接到所述流体的供给源和流体输送喷嘴相应的连接器构件，分别连接到所述内管(1)和所述外织物层(2)的第一和第二公共端，以使内管(1)和外织物层(2)对应于所述端相互结合成整体，所述软管的特征在于，所述外织物层(2)是通过在相对于静止状态，纵向拉伸状态下将纺织纱线直接编织在所述内管(1)周围而获得的，所述管状外织物层(2)具有最大直径，该最大直径可通过在织物图案纵向轴线(X)方向进行最大轴向压缩而获得，对应于在所述静止状态下所述内管(1)的直径，所述外织物层(2)的纺织材料是非弹性纱线或弹性不明显的纱线，且选自以下材料或它们的组合：聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚乙烯、对位芳纶纤维。

2.根据权利要求1所述的软管，其特征在于，所述内管(1)的拉伸状态是所述内管(1)的长度比静止状态长3至4倍的状态。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的软管，其特征在于，所述内管(1)的内径在6mm至10mm之间，并且外径在8mm至14mm之间。

4.根据权利要求1-2中任一项所述的软管，其特征在于，所述弹性聚合材料的硬度在20至70ShA之间。

5.根据权利要求1所述的软管，其特征在于，所述弹性聚合材料选自以下材料或其组合：天然或合成橡胶、TPE、TPE-S、TPE-SEBS、TPE-O、PP/SEBS、PP/EPDM、有机硅材料。

6.根据权利要求5所述的软管，其特征在于，所述纱线由聚丙烯制成，所述聚丙烯的线密度为1100dtex，并且扭转为60°至100°。

7.根据权利要求5或6所述的软管，其特征在于，所述纱线衬有减摩物质，例如聚氨酯。

8.一种用于制造用于输送加压流体的可伸长柔性软管的方法，所述方法包括以下步骤：-进送由弹性聚合材料制成的内管(1)，该内管(1)适于沿着纵向轴线(X)伸长并从静止状态开始径向地膨胀至，相对于所述静止状态，沿着所述纵向轴线(X)处于拉伸状态，内管(1)具有静止直径(D1)；-在所述拉伸状态下围绕所述内管(1)编织具有可拉伸图案的管状外织物层(2)，使得所述外织物层(2)松散地布置在所述内管(1)上并具有最大直径，其对应于在所述静止状态下所述内管(1)的所述静止直径(D1),其可以通过在所述纵向轴线(X)的方向上对其织物图案的最大轴向压缩而获得；-恢复静止状态，所述外织物层(2)的纺织材料是非弹性纱线或弹性不显著的纱线，且选自以下材料或它们的组合：聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚乙烯、对位芳族聚酰胺纤维；将由此获得的外织物层(2)和内管(1)的组件切割成期望长度的段；-施加于所述段的第一和第二端，以使内管(1)和外织物层(2)对应于所述端相互结合成整体，分别将所述流体连接至所述流体的供给源以及流体输送喷嘴的相应的连接器构件。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述内管(1)的拉伸状态是所述内管(1)的长度比所述静止状态长3至4倍的状态。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述外织物层(2)通过具有垂直轴(X')的旋转编织机编织，所述内管(1)以其纵向轴线(X)与所述编织机的垂直轴(X')重合的方式进送。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，编织角在15°至20°之间。

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