CN116529518A - 高压流体管线 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高压流体管线(10),包括波纹管(12)和由线(20)制成的编织物(18),所述编织物被附接到波纹管(12)的外周。编织物(18)紧密地抵靠波纹管(12)的外周并且在整个波纹管(12)上具有基本上恒定的编织角度,其中编织物(18)和波纹管(12)在至少两个分离的点处连接在一起,使得波纹管(12)在纵向上的拉伸伴随着编织物(18)的直径减小。作为连接的替选方案,编织物(18)可以在波纹管波谷(16)的区域中具有比在波纹管波峰(14)的区域中小的网格尺寸(28)。本发明还涉及一种管道组件。
Description
技术领域
本发明涉及一种包括波纹管的高压流体管线,波纹管在其内部限定流体流动通道,并且波纹管的壁以与流体流动通道的延伸方向平行的方式包括一系列波峰和波谷。
背景技术
众所周知,在波纹管中,在内部压力增大的情况下,波纹管的长度首先增大,然后直径增大。为此,波纹管通常不适合用作高压流体管线。
发明内容
因此,本发明的目的是提供一种高压流体管线,其包括尤其具有适合用于在高压下输送流体的改善性质的波纹管。
该目的通过如下的高压流体管线来实现,该高压流体管线包括:
波纹管,波纹管在其内部限定流体流动通道,并且波纹管的壁以平行于流体流动通道的延伸方向的方式包括一系列波峰和波谷,以及
由线制成的编织物,编织物被施加到波纹管的外周,
其中网格紧密地抵靠波纹管的外周,
其中编织物在整个波纹管上具有基本上恒定的编织角度,
其中编织物和波纹管至少在两个相互分离的位置处、尤其是在波纹管的两个纵向端的区域中彼此连接,使得波纹管在纵向上的拉伸伴随着编织物的直径的减小。
替选地,该目的根据本发明通过如下的高压流体管线来实现,该高压流体管线包括:
波纹管,波纹管在其内部限定流体流动通道,并且波纹管的壁以平行于流体流动通道的延伸方向的方式包括一系列波峰和波谷,以及
由线制成的编织物,编织物被施加到波纹管的外周,
其中网格紧密地抵靠波纹管的外周,
其中编织物在整个波纹管上具有基本上恒定的编织角度,
其中编织物在波谷的区域中具有比在波峰的区域中小的网格尺寸,
其中高压流体管线被设计为使得波纹管在纵向上的拉伸伴随着编织物的直径的减小。
这两种替选方案可以被同等地视为根据本发明的目的的实现方式。换句话说,如下的特征不是必须但当然可以在根据本发明的流体管线中一起实现:编织物和波纹管至少在两个相互分离的位置处、尤其是在波纹管的两个纵向端的区域中彼此连接,并且编织物在波峰的区域中具有比在波谷的区域中小的网格尺寸。
应当注意的是,在这种接合部处,编织物的配置在流体管线的波峰的区域中的网格和配置在波谷的区域中的网格之间的尺寸差异可以由波峰和波谷之间的波纹管周之间的差异来引导,也就是说,所述网格之间的尺寸差异可以与流体管线从波峰到波谷的外径变化成比例地改变。特别地,在波谷的区域中的网格尺寸可以是在波峰的区域中的网格尺寸的60%至85%之间、优选地70%至75%之间。
纵向在此应理解为平行于流体流动通道的延伸方向延伸的方向。
如开头所述,波纹管在内部压力上升时趋向于长度增加,但是在根据本发明的流体管线的情况下,围绕波纹管的编织物也以剪刀式机构的方式拉伸和收缩其直径。直径的这种减小一方面抵消来自波纹管的流体流动通道的一侧的流体的压力,另一方面生产波纹管的材料对编织物的直径减小提供了阻力。
编织物的收缩导致力平衡建立,原因是如果波纹管的直径不能再减小,则波纹管就不能再延伸,并且同时如果波纹管不能缩短,则波纹管也不能再径向扩展。
由于这种力平衡,可以提供根据本发明的高压流体管线,其可以承受常规波纹管的内部压力的多倍。因此,在使用根据本发明的高压流体管线进行的实验中实现了高达100bar的压力。由于在这样的高压下,附接到根据本发明的高压流体管线的连接件体现了限制性因素,因此在实验中不能实现根据本发明的高压流体管线本身的实际负载上限。
编织物的网格应理解为在编织物的彼此相邻和/或相交的线之间形成的区域。尤其地,该区域中没有延伸穿过的线。例如,这种网格可以是基本上菱形的设计,也就是说,由四条线界定,这四条线形成两对分别平行于彼此延伸的两条线,其中一对线与另一对线相交。
关于上述第二替选方案,其中编织物在波谷的区域中具有比在波峰的区域中小的网格尺寸,较小的网格尺寸也可以与编织物的较小的外径相关联,使得编织物的直径在径向向外与相应的波峰相邻的区域中比在径向向外与相应的波谷相邻的区域中大。
尤其地,编织角度可以在30°至60°的范围内、尤其是大约45°。因此,可以以期望的方式设定在直径和长度变化之间的力平衡。
此外,编织物可以包括第一组的线和第二组的线,其中第一组的线和第二组的线在相反的缠绕方向上围绕波纹管延伸。尤其地,相应组的线基本上彼此平行地延伸。
有利地,相应的线可以被设计为单丝和/或复丝。在单丝的情况下,这可以具有如下优点,线的结构以及因此取决于负载的性质被明确限定。复丝可以非常平坦地抵靠在波纹管上。单丝和复丝的混合物可以导致上述优点的结合,其中既可以是包括第一材料的单丝和第二材料的复丝的单根相应的线,也可以是仅形成为单丝的线加上形成为复丝的线。
相应的线可以包括聚对苯二甲酸乙二醇酯和/或聚芳酰胺。通过提供由聚对苯二甲酸乙二醇酯和/或聚芳酰胺构成的线/包括聚对苯二甲酸乙二醇酯和/或聚芳酰胺的线,可以进一步改善线的取决于负载的性质。尤其是对于聚芳酰胺线的使用,同样能够想到使用复丝线。复丝线可以实现波纹管的较大的覆盖范围和/或线之间的较小的网格宽度。
尤其地,相应的线可以具有至少3kN/mm2、尤其是至少4.5kN/mm2的弹性模量。为了使编织物可以以期望的方式承受直径和长度的变化,可以有利的是,为编织物的线选择高的弹性模量。然而,也可能需要考虑到线仍然具有一定的弹性,以便在使用高压流体管线时防止线的断裂。
在本发明的发展中,高压流体管线还可以包括外部保护层,外部保护层配置在波纹管的外侧,其中外部保护层可以尤其包括硅树脂。外部保护层可以具有各种保护性质,诸如用于编织物的耐磨性和/或防火性。此外,外部保护层可以确保线保持在适当的位置,并且因此防止线例如在流体管线的压力负载的情况下被从相应的波峰推开。外部保护层尤其可以是柔性的或者甚至是弹性的,使得外部保护层可以匹配高压流体管线的弯曲而不损坏。与单丝相比,复丝线也可以由于线的较大的表面积而能够改善外部保护层的粘附性。
尤其地,外部保护层可以至少部分地将编织物连接到波纹管。特别是关于本发明的第二替选方案,根据该方案,编织物在波谷的区域中具有比在波峰的区域中小的网格尺寸,外部保护层可以将编织物保持或甚至固定在波谷的区域中。外部保护层也可以将编织物完全连接到波纹管。
在这种情况下,编织物可以埋设在外部保护层中。也就是说,编织物的线可以基本上在其整个表面区域上与外部保护层接触。编织物的线的用于与其它线接触或与波纹管接触的接触区域可以排除在外。
编织物可以以基本上匹配波峰和波谷的方式配置在波纹管上。尽管该特征当然可应用于本发明的两种替选方案,但这尤其可以在本发明的第二种替选方案中实现,原因是编织物在波谷的区域中具有比在波峰的区域中小的网格尺寸。
此外,波纹管的轮廓可以具有基本上正弦曲线的走向。由于波纹管的壁的连续的、正弦曲线的走向,所以压力负载可以均匀分布在波纹管上。波纹管的正弦曲线的走向可以具有另一优点,即各条线例如比在梯形轮廓的情况下弯曲少得多。尤其是与相当脆的复丝聚芳酰胺线组合时,这可以非常有利。
波纹管可以由热塑性材料、尤其是聚酰胺制成。
例如,波纹管的壁可以具有多层结构,该多层结构尤其包括两层。因此,波纹管可以具有径向内层和径向外层。尤其地,这两层可以在耐冲击性、耐化学性、弹性等方面具有不同的性质。上述两层中的一者或另一层可以尤其被设计为阻挡层(barrier layer)。阻挡层可以由例如乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)制成。
本发明的另一方面涉及一种用于高压应用的管道装置,其包括根据本发明的高压流体管线以及分别在高压流体管线的两端处的连接器、尤其是压力连接器,其中连接器分别被设计为以力配合和/或形状配合的方式将至少包括波纹管和编织物的高压流体管线的多层结构固定于彼此。
附图说明
下文将参照附图在实施方式的基础上更详细地描述本发明。在附图中:
图1为根据本发明的流体管线的实施方式的立体图;
图2为图1中的根据本发明的流体管线的截面侧视图。
具体实施方式
根据本发明的流体管线在图1中总体用附图标记10表示。流体管线10包括波纹管12,波纹管的壁具有一系列波峰14和波谷16(也参见图2)。
在波纹管12的外侧配置有编织物18,该编织物包括多条线20。在此所示的实施方式中,编织物18以使其与波峰14和波谷16紧密接触地匹配波峰14和波谷16的方式配置在波纹管12的外侧。替选地,也可以想到编织物18抵靠波纹管12的波峰14,但是在波谷16的区域中与波纹管12的壁相距预定距离。在一个可想到的实施方式中,编织物18也可以从波峰14基本上笔直地延伸到相邻的波峰14,即编织物18的整体结构(无论单独的线20如何)可以在很短的距离内将波峰14连接到相邻的波峰14。
在图2中还可见,流体管线10包括外部保护层22,外部保护层22配置在编织物18的外侧。外部保护层22可以例如由硅树脂形成,硅树脂被施加到围绕波纹管12的编织物18上。尤其地,在这种情况下,外部保护层22可以连接到编织物18的线20,使得线18至少部分地埋设在外部保护层22中。
在图2所示的流体管线10的左手端,流体管线10的各个层(具体为波纹管12的壁、编织物18和外部保护层22)在距彼此一定距离处终止,以便图示根据本发明的流体管线10的结构。有利的是,这些层当然可以在流体管线10的一端(如图2所示在流体管线10的右手端)一起终止。
参考图1,可以看出,第一组24的线20在第一旋转方向上(例如在图1中从右下到左上)围绕波纹管12延伸,并且第二组26的线20在第二旋转方向上(例如在图1中从右上到左下)围绕波纹管12延伸。在各条线20之间保持自由的网格28在此基本上是菱形的。因此,编织物18形成了一种剪刀式机构,也就是说,当波纹管12和由此的编织物18变长时(例如在图1和图2中在向左和向右的方向上被拉伸),编织物18的直径也由于编织物18的结构而减小。
因此,如果在流体管线10中、即在其中形成的流体流动通道30中普遍存在的流体压力作用在波纹管12上,使得波纹管12易于延伸,则编织物18在编织物18的直径减小的方向上在波纹管12的壁上产生力。由于编织物18的直径减小抵消了流体管线10的流体流动通道30中的流体压力和波纹管12的材料的有限压缩性两者,因此通过这些抵消力防止编织物18的直径进一步减小来防止流体管线10的进一步变长。
在这种情况下,为了能够防止编织物18由于线20本身的可拉伸性而允许预定的长度变化,线20的弹性模量应选择得尽可能高,其中必须同时确保线20不会变得太脆,使得可以防止线20断裂。
在所示的实施方式中,波纹管12和编织物18在流体管线10的两个纵向端处彼此连接,其中图2中仅示出了流体管线10的右手纵向端32。
Claims (15)
1.一种高压流体管线(10),包括:
波纹管(12),所述波纹管在内部限定流体流动通道(30),并且所述波纹管的壁以平行于所述流体流动通道(30)的延伸方向的方式包括一系列波峰(14)和波谷(16),以及
由线(20)制成的编织物(18),所述编织物被施加到所述波纹管(12)的外周,其中,
所述编织物(18)紧密地抵靠所述波纹管(12)的外周,
所述编织物(18)在整个所述波纹管(12)上具有基本上恒定的编织角度,
所述编织物(18)和所述波纹管(12)至少在两个相互分离的位置处彼此连接,特别地在所述波纹管(12)的两个纵向端(32)的区域中彼此连接,使得所述波纹管(12)在纵向上的拉伸伴随着所述编织物(18)的直径的减小。
2.一种高压流体管线(10),包括:
波纹管(12),所述波纹管在内部限定流体流动通道(30),并且所述波纹管的壁以平行于所述流体流动通道(30)的延伸方向的方式包括一系列波峰(14)和波谷(16),以及
由线(20)制成的编织物(18),所述编织物被施加到所述波纹管(12)的外周,其中,
所述编织物(18)紧密地抵靠所述波纹管(12)的外周,
所述编织物(18)在整个所述波纹管(12)上具有基本上恒定的编织角度,
所述编织物(18)在波谷(16)的区域中具有比在波峰(14)的区域中小的网格尺寸(28),
所述高压流体管线(10)被设计为使得所述波纹管(12)在纵向上的拉伸伴随着所述编织物(18)的直径的减小。
3.根据权利要求1或2所述的高压流体管线(10),
其特征在于,所述编织角度在30°至60°的范围内,特别是大约45°。
4.根据前述权利要求中任一项所述的高压流体管线(10),
其特征在于,所述编织物(18)包括第一组(24)的线(20)和第二组(26)的线(20),其中所述第一组(24)的线(20)和所述第二组(26)的线(20)围绕所述波纹管(12)在相反的缠绕方向上延伸。
5.根据前述权利要求中任一项所述的高压流体管线(10),
其特征在于,各条线(20)形成为单丝和/或复丝。
6.根据前述权利要求中任一项所述的高压流体管线(10),
其特征在于,各条线(20)包括聚对苯二甲酸乙二醇酯和/或聚芳酰胺。
7.根据前述权利要求中任一项所述的高压流体管线(10),
其特征在于,各条线(20)具有至少3kN/mm2的弹性模量,特别是至少4.5kN/mm2的弹性模量。
8.根据前述权利要求中任一项所述的高压流体管线(10),
其特征在于,所述高压流体管线(10)还包括外部保护层(22),所述外部保护层配置在所述波纹管(12)的外侧,其中所述外部保护层(22)特别地包括硅树脂。
9.根据权利要求8所述的高压流体管线(10),
其特征在于,所述外部保护层(22)至少部分地将所述编织物(18)连接到所述波纹管(12)。
10.根据权利要求8或9所述的高压流体管线(10),
其特征在于,所述编织物(18)埋设在所述外部保护层(22)中。
11.根据前述权利要求中任一项所述的高压流体管线(10),其特征在于,所述编织物(18)以基本上匹配所述波峰(14)和所述波谷(16)的方式配置在所述波纹管(12)上。
12.根据前述权利要求中任一项所述的高压流体管线(10),其特征在于,所述波纹管(12)的轮廓具有基本上正弦曲线的走向。
13.根据前述权利要求中任一项所述的高压流体管线(10),其特征在于,所述波纹管(12)由热塑性材料制成,特别是由聚酰胺制成。
14.根据前述权利要求中任一项所述的高压流体管线(10),其特征在于,所述波纹管(12)的壁具有多层结构,所述多层结构特别地包括两层。
15.一种用于高压应用的管道装置,包括根据前述权利要求中任一项所述的高压流体管线(10)以及分别在所述高压流体管线(10)的两端处的连接器,所述连接器特别地是压力连接器,其中所述连接器分别被设计为以力配合和/或形状配合的方式将至少包括所述波纹管(12)和所述编织物(18)的所述高压流体管线(10)的多层结构固定于彼此。
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