CN115552162A - 带排气端口的双层软管 - Google Patents

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CN115552162A CN202180034505.8A CN202180034505A CN115552162A CN 115552162 A CN115552162 A CN 115552162A CN 202180034505 A CN202180034505 A CN 202180034505A CN 115552162 A CN115552162 A CN 115552162A
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Abstract

一种软管组件包括内芯管、金属外管、第一联接构件和第一套环。所述第一联接构件具有延伸到所述内芯管的第一端中的内侧鼻部。所述金属外管围绕所述内芯管并且终止于所述内芯管的所述第一端的轴向向内的第一端，其中外腔设置在所述内芯管和所述金属外管之间。所述第一套环具有围绕所述鼻部以用于将所述内芯管的所述第一端夹持保持在其间的外侧夹持部分，以及焊接到所述金属外管的所述第一端的内侧排气部分，其中所述内侧排气部分包括与所述外腔流体连通的排气端口。

Description

带排气端口的双层软管
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年5月14日提交的名称为“带排气端口的双层软管”的美国临时专利申请序列号63/024,691的优先权和所有权益，该申请的全部公开内容通过引用完全并入本文。
技术领域
本公开涉及用于在两点之间在各种压力和温度下进行流体容纳和输送的柔性软管组件，以及制造这种软管组件的方法。更具体地，本公开涉及多层或“混合”柔性软管组件，其具有提供第一特性(例如，可清洁性)的第一层和提供第二特性(例如，不透气性)的第二层。
发明内容
根据本公开中提出的发明中的一个或多个的实施方案，一种软管组件包括内芯管、金属外管、第一联接构件和第一套环。所述第一联接构件具有延伸到所述内芯管的第一端中的内侧鼻部。所述金属外管围绕所述内芯管并且终止于所述内芯管的所述第一端的轴向向内的第一端，其中外腔设置在所述内芯管和所述金属外管之间。所述第一套环具有围绕所述鼻部以用于将所述内芯管的所述第一端夹持保持在其间的外侧夹持部分，以及焊接到所述金属外管的所述第一端的内侧排气部分，其中所述内侧排气部分包括与所述外腔流体连通的排气端口。在示例性布置中，所述外侧夹持部分的外侧端具有第一内径，所述第一内径的尺寸被设计成容纳所述内芯管的扩口的第一端，所述外侧夹持部分的内侧端包括径向向内的突出部，所述径向向内的突出部具有第二内径，所述第二内径小于所述第一内径并且其尺寸被设计成阻止所述内芯管的所述扩口的第一端从所述第一套环撤回，并且所述内侧排气部分具有第三内径，所述第三内径大于所述第二内径并且其尺寸被设计成允许流体在所述外腔与所述排气端口之间流动。
根据本公开中提出的发明中的一个或多个的另一个实施方案，设想了一种制造软管组件的方法。在示例性方法中，第一套环的内侧部分焊接到金属外管的第一端，其中所述第一套环的所述内侧部分包括排气端口。穿过所述金属外管安装内芯管，使得所述内芯管的第一端与所述第一套环的外侧部分对准，其中外腔设置在所述内芯管和所述金属外管之间并且与所述排气端口流体连通。将第一联接构件的鼻部插入所述内芯管的所述第一端中，使得所述内芯管的所述第一端被扩口成夹持保持在所述鼻部和所述第一套环的所述外侧部分之间。
根据本公开中提出的发明中的一个或多个的另一个实施方案，设想了一种使用软管组件的方法。所述软管组件包括具有第一透气性的外金属管和具有大于所述第一透气性的第二透气性的内芯管。所述内芯管限定内通道和所述内芯管与所述外金属管之间的外腔。所述内芯管的第一端被固定成夹持保持在内鼻部和焊接到所述外金属管的联接接头的外套环部分之间。在示例性方法中，将正压气态流体供应到所述内部通道，使得所述正压气态流体的一部分通过所述内芯管渗透到所述外腔中。将真空施加到所述外套环部分中的排气端口以从所述外腔中移除所述正压气态流体的所述部分。在消除了所述外腔中的正压的情况下，将剩余的所述正压气态流体从所述内部通道中排空。
附图说明
图1是示例性双层软管组件的剖视图；
图2是根据本公开的示例性实施方案的包括排气套环部分的双层软管组件的剖视图；以及
图3是根据本公开的另一个示例性实施方案的包括具有焊接的排气适配器的套环部分的双层软管组件的剖视图。
具体实施方式
虽然本发明的各个创造性方面、概念和特征可以在本文被描述和示出为在示例性实施方案中组合体现，但是这些各个方面、概念和特征可以在许多替代实施方案中单独使用或者以其各种组合和子组合使用。除非在本文中明确排除，否则所有此类组合和子组合均意图落入本发明的范围内。更进一步地，虽然关于本发明的各个方面、概念和特征的各种替代实施方案——诸如替代材料、结构、配置、方法、电路、装置和部件、软件、硬件、控制逻辑，关于形成、装配和功能的替代方案等——可在本文中进行描述，但此类描述并不意图是可用的替代实施方案(无论是当前已知的还是以后开发的)的完整或穷举列举。本领域技术人员可容易地将创造性方面、概念或特征中的一者或多者用于本发明范围内的另外的实施方案和用途中，即使本文未明确公开此类实施方案。另外，即使本文可将本发明的一些特征、概念或方面描述为优选的布置或方法，但除非明确说明，否则这样的描述并不意图暗示这种特征是必需的或必要的。更进一步地，可包括示例性或代表性的值和范围以帮助理解本公开，然而，此类值和范围不应以限制性的意义来解释，并且意图仅在明确说明的情况下才是临界值或范围。除非另有明确说明，否则标识为“大约”或“约”指定值的参数意图包括指定值和在指定值的10％以内的值两者。另外，应理解，本申请随附的附图可能但不必按比例绘制，并且因此可被理解为教导附图中显而易见的各种比率和比例。此外，虽然各个方面、特征和概念在本文中可被明确地标识为具有创造性或形成本发明的一部分，但这种标识并不意图是排他性的，而是可能存在在本文中全面描述，而未明确如此标识或标识为特定发明的一部分的创造性方面、概念和特征，在随附权利要求中替代地阐述了本发明。对示例性方法或过程的描述不限于包括所有情况下所需的所有步骤，除非明确说明，否则呈现步骤的顺序也不应被解释为是必需的或必要的。
许多应用都要求柔性软管在流体系统中的两点之间提供流体连接，软管的柔性允许各种流体管线布设要求、热膨胀、错位以及间歇或连续弯曲(例如，由于系统振动)。除了柔性之外，在特定流体系统中使用时可能需要考虑不同的软管特性，包括例如系统温度、系统压力、化学相容性、抗污染性和透气性。在一些应用中，多层或“混合”柔性软管可设置有提供期望的第一特性的内芯管和提供期望的第二特性的外管。虽然内管和外管可以被层压或以其他方式彼此附接，但在一些实施方案中，内管和外管可以彼此分离，并且甚至彼此径向间隔开，例如，以促进软管的组装或功能。
图1示出了包括塑料内芯管10和波纹金属外管20的示例性现有技术软管组件1，其在欧洲专利公开第EP2327914B1号(“′914专利”)中进行了更详细的描述，其全部公开内容通过引用并入本文。内芯管10的端部11套设安装在联接构件32的鼻部33上，并且套环31套设安装在内芯管端部上以将芯管端部11径向夹持抵靠在联接构件32之间以形成固定到内芯管端部的连接器30。联接部件的凸缘部分322在W1处焊接(例如轨道焊接)到套环31的外侧凸缘部分312，并且金属外管20的端部21焊接(例如轨道焊接)到套环31的内侧凸缘部分311。另一种示例性双层混合软管布置在共同拥有的美国专利第10,591,092号(“′092专利”)中进行了描述，其全部公开内容通过引用并入本文。
在双层混合软管布置(例如，′914专利的软管)中，可以选择塑料内芯管以获得优异的流体相容性，并且可以选择波纹金属外管以获得不透气性(例如，小于约1X10-5scc/sec(立方厘米/秒)或在约1X10-9scc/sec与约1X10-7scc/sec之间)，以补偿内芯管的相对较高的透气性(例如，大于约1X10-4scc/sec，或在约1X10-3scc/sec与约1X10-2scc/sec之间)。例如，内芯管可以包括聚四氟乙烯(PTFE)或全氟烷氧基烷烃(PFA)中的至少一种，而金属外管可以包括不锈钢(例如，316SS)。
在具有较高渗透性的内芯管和较低渗透性的外管的混合软管组件中，某些挑战可能来自系统流体通过内芯管的壁渗透到内芯管和外管之间的外部环形腔中。例如，在加压气体已经渗透到外环形腔中的应用中，内部软管通道的快速减压可能导致内芯管被外环形腔中的加压气体向内压缩或塌陷。作为另一个示例，在软管与已渗透到外环形腔中的第一加压气体一起使用并且随后与第二流体一起使用的应用中，第一加压气体可能通过内芯管的壁渗透到内部软管通道，从而污染第二流体。
根据本公开的一个方面，双层混合软管的外管可以设置有一个或多个排气端口(例如，与所述一个或多个排气端口一体形成或连接到具有所述一个或多个排气端口的部件)，以允许软管的内芯管和外管之间的径向空间或外环腔中(例如，由于内部软管通道内的加压气体通过可透气的内芯管渗透到软管的外腔中)的任何流体的受控排出或排空。加压气体从外腔排出或排空可以在内部软管通道被快速减压时防止内芯管向内压缩或塌陷，并且可以防止内部软管通道内的气体流体被残留在软管外腔中(例如，来自先前的软管应用)并通过内芯管的壁向内渗透的加压第二气体流体污染。
在一种这样的布置中，如图2所示，具有塑料内芯管110和波纹金属外管120的双层混合软管100包括设有排气端口148的焊接联接接头130。类似于以上图1中所示和所述以及上面并入的‘914专利中描述的实施方案，焊接联接接头130包括焊接到金属外管120的套环131以及固定到套环(例如，焊接)以用于将内芯管110的第一端111夹持保持在套环131的外侧夹部分137和插入到内芯管第一端111中的联接构件132的鼻部133之间的联接构件132。鼻部133的末端可以变窄或变细以促进芯管端部111的插入和扩口。在所示示例中，联接构件132的凸缘部分135被固定(例如，在w1处轨道焊接)到套环131的外侧凸缘部分134。
在所示实施方案中，套环131的外侧夹持部分137的外侧端137a具有第一内径d1，所述第一内径d1的尺寸被设计成容纳内芯管110的扩口的第一端部111，并且外侧夹持部分的内侧端137b包括具有第二内径d2的径向向内的突出部138，所述第二内径d2小于第一内径d1并且其尺寸被设计成阻止内芯管的扩口的第一端从套环撤回。排气端口148设置在套环的具有第三内径d3的内侧排气部分147上，所述第三内径d3大于第二内径d2并且其尺寸被设计成允许流体在排气端口148和位于内芯管110和金属外管120之间的外部环形腔C之间流动，例如通过在套环排气部分147和内芯管110之间保持至少最小的间隙。排气端口148可包括管接头143或其他连接器(例如，与套环131一体形成或焊接到套环131)以促进排气端口与吹扫管线150的连接，例如通过排气端口148对外腔C施加真空(例如，低于外腔压力的任何压力)，或通过排气端口向外腔供应吹扫气体。如图所示，排气部分147的内侧端147b包括焊接端149(例如凸缘)，其尺寸被设计成促进焊接(在w2处)到金属外管120的端部121(例如，焊接到波纹金属外管的外波纹)。
在生产排气混合软管组件100的示例性方法中，套环131的焊接端149焊接到金属外管120的端部121(例如，轨道焊接)。内芯管110通过金属外管120安装，使得内芯管的第一端与套环131的外侧部分137a对准(例如，在对应于安装的鼻部133的外侧端的位置137c处)，其中外腔C设置在内芯管和金属外管之间并与排气端口流体连通。联接构件132的鼻部133插入内芯管110的第一端111中，使联接构件132的凸缘部分135与套环131的外侧凸缘部分134邻接，使得芯管第一端扩口成夹持保持在鼻部133和套环131的外侧夹持部分137之间。然后将联接构件132的凸缘部分135焊接到套环131的外侧凸缘部分134。
虽然套环131的夹持部分137和排气部分147可以一体地形成在单个整体套环部件中，如图2所示，但在其他实施方案中，套环可以由固定到(例如，焊接到)排气适配器的夹持构件形成，例如，以促进制造或形成套环的夹持部分和排气部分。
在图3所示的实施方案中，具有塑料内芯管210和波纹金属外管220的双层混合软管200包括：焊接的联接接头230，所述焊接的联接接头具有由夹持构件239形成的套环231，所述夹持构件限定套环231的外侧夹持部分237、径向向内的突出部238和外侧凸缘部分234；以及排气适配器240，所述排气适配器限定内侧排气部分247、排气端口248和焊接(例如，在w2处轨道焊接)到金属外管220的端部221(例如，焊接到波纹金属管的外波纹)的焊接端凸缘249。在所示示例中，排气适配器240包括焊接(例如，在w3处轨道焊接)到夹持构件239的内侧端部(例如，凸缘)236的外侧端部(例如，凸缘)242。
类似于图1和图2的实施方案，联接构件232固定(例如，焊接)到套环以用于将内芯管210的第一端211夹持保持在套环231的外侧夹持部分237和插入到内芯管第一端211中的联接构件232的鼻部233之间。鼻部233的末端可以变窄或变细以促进芯管端部211的插入和扩口。在所示示例中，联接构件232的凸缘部分235被固定(例如，在w1处轨道焊接)到套环231的外侧凸缘部分234。
在所示实施方案中，夹持构件239的外侧夹持部分237的外侧端237a具有第一内径d1，所述第一内径d1的尺寸被设计成容纳内芯管210的扩口的第一端部211，并且外侧夹持部的内侧端237b包括具有第二内径d2的径向向内的突出部238，所述第二内径d2小于第一内径d1并且其尺寸被设计成阻止内芯管的扩口的第一端从套环撤回。排气适配器240的内侧排气部分247具有第三内径d3，所述第三内径d3大于第二内径d2并且其尺寸被设计成允许流体在排气端口248和位于内芯管210和金属外管220之间的外部环形腔C之间流动，例如通过在排气部分247和内芯管210之间保持至少最小的间隙。排气端口248可包括管接头243(例如，与排气适配器240一体形成或焊接到排气适配器240)或其他连接器以促进排气端口与吹扫管线250的连接，例如通过排气端口248对外腔C施加真空(例如，低于外腔压力的任何压力)，或通过排气端口向外腔供应吹扫气体。
在生产排气混合软管组件200的示例性方法中，排气适配器240的外侧端部242焊接到夹持构件239的内侧端部236以形成焊接套环组件231。排气适配器240的焊接端249焊接到金属外管220的端部221，并且内芯管210通过金属外管220安装，使得内芯管的第一端211与夹持构件239的外侧部分237a对准(例如，在对应于安装的鼻部233的外侧端的位置237c处)，其中外腔C设置在内芯管和金属外管之间并与排气端口流体连通。联接构件232的鼻部233插入内芯管210的第一端211中，使联接构件232的凸缘部分235与夹持构件239的外侧凸缘部分234邻接，使得芯管第一端211扩口成夹持保持在鼻部233和夹持构件239的外侧夹持部分237之间。然后将联接构件232的凸缘部分235焊接到夹持构件239的外侧凸缘部分234。
在使用中，为了从软管组件100、200的外腔C排空加压气体流体(例如，在内部软管通道P减压之前，或在使用软管用于不同的气体流体之前)，排气端口148、248可以连接到吹扫管线150、250(例如，软管或管)，例如，以允许释放加压气体(例如，释放到大气或真空压力)或提供从外腔C连续排空加压气体流体。在另一种布置中，可以将吹扫气体施加到排气端口148、248，其中吹扫气体穿过外腔的长度，以通过在软管100、200的相对端处的排气端口排空流体(例如，通过金属外管相对端上的焊接连接器的套环部分中的排气端口)。排气端口148、248可以在不需要时(例如，在低压气体服务中)被塞住，并且可以包括任何合适的端连接器，包括例如管对焊接头(如图所示)或管接头连接。虽然所示实施方案示出了单个排气端口148，但在其他实施方案中，可以提供多于一个的排气端口。
已经参考示例性实施方案描述了创造性方面。他人将在阅读和理解本说明书之后想到修改和更改。意图包括所有此类修改和更改，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围内。

Claims (21)

1.一种软管组件，其包括：
内芯管；
第一联接构件，其具有延伸到所述内芯管的扩口的第一端中的内侧鼻部；
金属外管，其围绕所述内芯管并且终止于所述内芯管的所述第一端的轴向向内的第一端，其中外腔设置在所述内芯管和所述金属外管之间；以及
第一套环，其具有：
外侧夹持部分，其围绕所述鼻部以用于将所述内芯管的所述第一端夹持保持在其间；以及
内侧排气部分，其焊接到所述金属外管的所述第一端，所述内侧排气部分包括与所述外腔流体连通的排气端口；
其中：
所述外侧夹持部分的外侧端具有第一内径，所述第一内径的尺寸被设计成容纳所述内芯管的所述扩口的第一端；
所述外侧夹持部分的内侧端包括径向向内的突出部，所述径向向内的突出部具有第二内径，所述第二内径小于所述第一内径并且其尺寸被设计成阻止所述内芯管的所述扩口的第一端从所述第一套环撤回；并且
所述内侧排气部分具有第三内径，所述第三内径大于所述第二内径并且其尺寸被设计成允许流体在所述外腔与所述排气端口之间流动。
2.根据权利要求1所述的软管组件，其中所述第一套环包括限定所述外侧夹持部分的第一夹持构件和限定所述内侧排气部分的第一排气端口适配器。
3.根据权利要求2所述的软管组件，其中所述第一夹持构件焊接到所述第一排气端口适配器。
4.根据权利要求1所述的软管组件，其中所述内侧排气部分与所述外侧夹持部分是一体的。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的软管组件，其中所述第一套环的所述外侧夹持部分焊接到所述第一联接构件。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的软管组件，其中所述第一套环的所述外侧夹持部分包括外径向凸缘，所述外径向凸缘邻接所述第一联接构件的外径向凸缘。
7.根据权利要求6所述的软管组件，其中所述第一套环的所述外径向凸缘焊接到所述第一联接构件的所述外径向凸缘。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的软管组件，其中所述内芯管包括塑料。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的软管组件，其中所述内芯管包括PTFE和PFA中的至少一者。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的软管组件，其中所述内芯管具有大于约1X10- 4scc/sec的透气性。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的软管组件，其中所述金属外管包括不锈钢。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的软管组件，其中所述金属外管具有小于约1X10-5scc/sec的透气率。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的软管组件，其中所述金属外管包括波纹柔性金属管。
14.根据权利要求13所述的软管组件，其中所述波纹柔性金属管的最末端波纹的外部焊接到所述第一套环的所述内侧排气部分的所述内侧端。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的软管组件，其还包括：第二联接构件，所述第二联接构件具有延伸到所述内芯管的第二端中的内侧鼻部；以及第二套环，所述第二套环具有外侧夹持部分以及内侧排气部分，所述外侧夹持部分围绕所述第二联接构件的所述鼻部以用于将所述内芯管的所述第二端夹持保持在其间，所述内侧排气部分焊接到所述金属外管的所述第二端并与所述内芯管径向隔开，所述第二套环的所述内侧排气部分包括与所述外腔流体连通的排气端口。
16.一种制造软管组件的方法，所述方法包括：
将第一套环的内侧部分焊接到金属外管的第一端，所述第一套环的所述内侧部分包括排气端口；
穿过所述金属外管安装内芯管，使得所述内芯管的第一端与所述第一套环的外侧部分对准，其中外腔设置在所述内芯管和所述金属外管之间并且与所述排气端口流体连通；以及
将第一联接构件的鼻部插入所述内芯管的所述第一端中，使得所述内芯管的所述第一端被扩口成夹持保持在所述鼻部和所述第一套环的所述外侧部分之间。
17.根据权利要求17所述的方法，其还包括将所述第一套环的所述外侧部分焊接到所述第一联接构件。
18.根据权利要求16和17中任一项所述的方法，其中将所述第一联接构件的所述鼻部插入所述内芯管的所述第一端中包括将所述内芯管的所述第一端扩口成与所述第一套环的所述外侧部分的外侧端径向接合，使得所述外侧夹持部分的内侧端处的径向向内的突出部阻止所述内芯管的所述扩口的第一端从所述第一套环撤回。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的方法，其中所述软管组件包括根据权利要求1至15中任一项所述的软管组件。
20.一种使用软管组件的方法，所述软管组件包括具有第一透气性的外金属管和具有大于所述第一透气性的第二透气性的内芯管，所述内芯管限定内通道和所述内芯管与所述外金属管之间的外腔，其中所述内芯管的第一端被固定成夹持保持在内鼻部和焊接到所述外金属管的联接接头的外套环部分之间，所述方法包括：
将正压气态流体供应到所述内部通道，使得所述正压气态流体的一部分通过所述内芯管渗透到所述外腔中；
将真空施加到所述外套环部分中的排气端口以从所述外腔中移除所述正压气态流体的所述部分；以及
在消除了所述外腔中的正压的情况下，将剩余的所述正压气态流体从所述内部通道中排空。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述软管组件包括根据权利要求1至15中任一项所述的软管组件。
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