專利名稱：為了在高壓力以及從低到高的體膨脹的環(huán)境下運(yùn)作的動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管設(shè)計(jì)的制作方法
為了在高壓力以及從低到 高的體膨脹的環(huán)境下運(yùn)作的動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管設(shè)計(jì)
I.
背景技術(shù)：
A. 發(fā)明領(lǐng)域
本發(fā)明涉及為了在高壓力以及從低到高的體膨脹的環(huán)境下運(yùn)作的動(dòng)力轉(zhuǎn) 向軟管設(shè)計(jì)的方法和裝置領(lǐng)域。
B. 相關(guān)技術(shù)的描述
加強(qiáng)型動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管在用來在壓力下傳輸液體的產(chǎn)業(yè)上為人們所熟知，特 別是在汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管上的應(yīng)用。這些軟管組件一般包括聚合物的核心軟管 層以及一個(gè)或多個(gè)加強(qiáng)層，該一個(gè)或多個(gè)加強(qiáng)層是由纖維或金屬絲材質(zhì)的鉸線 編織在核心層上而形成的。在大多數(shù)應(yīng)用中，軟管也包括中間軟管層，該中間 軟管層形成于核心軟管層和第一加強(qiáng)層的上面。之后第二加強(qiáng)層被編織在中間 軟管層的上面。最后，通常聚合物覆蓋材料形成在第二加強(qiáng)層的上面以完成舉欠 管組件。
傳統(tǒng)的動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管組件的加強(qiáng)層一般由旋轉(zhuǎn)編織機(jī)來編織。使用這些旋 轉(zhuǎn)編織機(jī)，纖維或金屬絲加強(qiáng)材料的鉸線以被交織的、被編織的方式纏繞在軟 管層上。 一般地，旋轉(zhuǎn)編織機(jī)被設(shè)置成提供鉸線被接連地從上面和從下面通過 一對(duì)反向的纏繞鉸線的編織方式。這就是在這里所提到的2-上、2-下編織方式， 如圖1和2所示。本領(lǐng)域已知的動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管在第一和第二加強(qiáng)層都利用的是 2-上、2-下編織方式。在某些應(yīng)用中，期望能通過改變編織方式進(jìn)一步改進(jìn)軟 管的性能，例如，優(yōu)化爆破強(qiáng)度、體膨脹、沖擊壽命或軟管的連接能力。
本發(fā)明提供了為了在高壓力以及從低到高的體膨脹的環(huán)境下運(yùn)作的動(dòng)力 轉(zhuǎn)向軟管設(shè)計(jì)的方法和裝置。這樣的動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管設(shè)計(jì)在加強(qiáng)層中結(jié)合了多樣 化的編織方式。
II.

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，描述了一種新型的和改進(jìn)的動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管組件，該動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管組件包括核心軟管層、第一加強(qiáng)層、中間軟管層、第二加強(qiáng)層以 及外側(cè)軟管層。該第一加強(qiáng)層具有以l-上、1-下的方式形成的編織方式。該中 間軟管層位于第一加強(qiáng)層的上面。該第二加強(qiáng)層位于中間層的上面。該第二加
強(qiáng)層具有以3-上、3-下方式或2-上、2-下方式其中之一形成的編織方式。外側(cè) 軟管層位于第二加強(qiáng)層的上面。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管組件，其中的中間軟管層可 為摩擦橡膠層。
此外，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管組件，其中的第一加 強(qiáng)層以及第二加強(qiáng)層可為尼龍6,6纖維。
此外，本發(fā)明的另一個(gè)目的是^:供一種動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管組件，其中核心軟管 層可為氯磺化聚乙烯、氯磺化聚乙烯/聚氯乙烯混合物、氳化丁腈橡膠或丁腈 橡膠。
此外，本發(fā)明的另一個(gè)目的是^C供一種動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管組件，其中中間軟管 層可為氯磺化聚乙烯、聚氯乙烯、氫化丁腈橡膠或氯丁橡膠。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管組件，其中外側(cè)軟管層可為 聚氯乙烯或氫化丁腈橡膠。
此外，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管組件，其中軟管具有 內(nèi)部直徑和外部直徑，內(nèi)部直徑范圍從大約380英寸到大約395英寸并且外部 直徑可達(dá)到1000英寸。
此外，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管組件，其中3-上、3-下編織方式可通過24或36支撐配置來形成。
此外，本發(fā)明的另一個(gè)目的是4是供一種動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管組件，其中第一加強(qiáng) 層可由纖維材料形成。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管組件，其中第二加強(qiáng)層可由 纖維材料形成。
此外，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管組件，其中第一和第 二加強(qiáng)層中的至少一個(gè)包括由加強(qiáng)材料的大量鉸線形成的加強(qiáng)元件。
此外，本發(fā)明的另一個(gè)目的;l^是供一種動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管組件，該動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟 管組件可進(jìn)一 步包括形成在第 一和第二加強(qiáng)層之間的中間軟管層。此外，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管組件，其中第一加強(qiáng) 層可進(jìn)一步包括擠出塑料層。
此外，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種制造動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管的方法，該方法
可包括以下步驟形成核心軟管層；以l-上、1-下的方式在核心軟管層上編織 第一加強(qiáng)層；在第一加強(qiáng)層上形成中間軟管層；以3-上、3-下方式或2-上、 2-下方式其中之一的編織方式在中間軟管層上編織第二加強(qiáng)層；以及在第二加 強(qiáng)層上形成外側(cè)軟管層。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種制造動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管的方法，該方法可進(jìn)一 步包括使用塑料阻隔層作為第 一加強(qiáng)層的步驟。
此外，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管，其中第一加強(qiáng)層和 /或第二加強(qiáng)層是聚酯紗線。
此外，通過閱讀和理解下面本發(fā)明的詳述，本發(fā)明其它的益處和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于 本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)變得很明顯。
III.


本發(fā)明可通過一定的部件或部件的配置來獲得外觀，在說明書中將詳細(xì)描 述一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，并且在構(gòu)成此部分的附圖中進(jìn)行描述，其中 圖1為本領(lǐng)域已知的動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管的透視圖。 圖2為本領(lǐng)域已知的動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管的圖1沿著線2-2的截面圖。 圖3是本發(fā)明的透視圖。 圖4是圖3沿著線4-4的截面圖。 圖5是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方式的透視圖。 圖6是圖5沿著線6-6的截面圖。 圖7是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方式的透視圖。 圖8是圖7沿著線8-8的截面圖。
IV.
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考附圖，其中圖示僅僅是為了說明本發(fā)明的實(shí)施方式的目的，并不 是起到限于本發(fā)明的實(shí)施方案的目的，圖3-8展示了本發(fā)明。
圖3-8描述了根據(jù)本發(fā)明的動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管組件10。 一般地，動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管 組件10包括核心軟管層或管12，第一加強(qiáng)層14，中間軟管層20，第二加強(qiáng)層22和外側(cè)軟管層30。第一加強(qiáng)層14具有以1-上、1-下方式形成的編織方 式。中間軟管層20位于第一加強(qiáng)層14的上面。第二加強(qiáng)層22位于第一加強(qiáng) 層14的上面。如圖所示，中間軟管層20可并置于第一加強(qiáng)層14和第二加強(qiáng) 層22之間。第二加強(qiáng)層22具有以3-上、3-下方式或2-上、2-下方式其中之一 形成的編織方式。外側(cè)軟管層30位于第二加強(qiáng)層22的上面。
核心軟管層12可由聚合材料形成，該聚合材料適合于在打算使用軟管輸送 液體材料中使用。在動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管中的這樣的使用可包含高壓環(huán)境以及從^f氐到 高的體膨脹的要求。核心軟管層12可由氯磺化聚乙烯、氯磺化聚乙烯/聚氯乙 烯混合物、氫化丁腈橡膠或丁腈橡膠來制造。此外，也可以用其它聚合材泮十制 造，例如但不局限于，氯丁橡膠、聚氯乙烯丙烯腈-丁二烯、苯乙烯丁二烯、 聚異戊二烯、聚丁二烯、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、聚氯乙烯、或天然橡膠 聚合物?？蛇x擇的，聚合材料可包括熱塑性彈性體，例如用乙烯-丙烯橡膠改 性的丙烯，例如可從Monsanto 7>司得到的Santoprene.RTM.;嵌段共聚物，例 如可從殼牌化學(xué)公司得到的Kraton.RTM.類聚合物；聚氯乙烯等。這些彈性體 可與其它填料、增塑劑、抗氧化劑以及固化體系相混合，以達(dá)到特定應(yīng)用所要
求的特殊性能，就像本領(lǐng)域所熟知的。
第一加強(qiáng)層14形成于核心軟管層12的上面，并且包括大量以相反方向通 過旋轉(zhuǎn)編織機(jī)編織方式纏繞在核心軟管層12的周圍以及纏繞在沿著核心軟管 層12長(zhǎng)度方向的多個(gè)第一和第二加強(qiáng)元件16、 18。加強(qiáng)元件16、 18可包括 纖維材料鉸線，例如尼龍、尼龍6-6纖維、棉線、人造絲、聚酯、聚酯紗線、 聚乙烯醇，或其它合適的纖維材料?？蛇x擇地，加強(qiáng)元件16、 18可包括金屬 絲形式的金屬材料的鉸線。第一加強(qiáng)層14的第一和第二加強(qiáng)元件16、 18被編 織成每一第一加強(qiáng)元件16從上面跨越一個(gè)反向纏繞的第二加強(qiáng)元件18,然后 接連從一個(gè)臨近的反向纏繞加強(qiáng)元件18底下穿過。這樣的編織方式在這里被 稱作l-上、1-下編織方式。進(jìn)一步，該編織方式可以36和/或24支撐配置。
如圖7和8所示，本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方式被展示。在該實(shí)施方案中，第一 加強(qiáng)層14可為通過擠出在核心層12上而形成的塑性阻隔層。該塑性阻隔層 19可為任何耐熱以及耐油的熱塑性材料。該塑性阻隔層19將會(huì)消除小孔，阻 止穿過管子的裂紋擴(kuò)展，減少在軟管彎曲時(shí)管子的凸脹并且貫穿整個(gè)軟管10
6來均勻的分布?jí)毫?，這將會(huì)延長(zhǎng)沖擊壽命。進(jìn)一步，第二加強(qiáng)層22可為3-上、 3-下編織方式，該編織方式是在24或36支撐配置。
動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管也必須符合高體積膨脹性能的要求。因此，為了將單一的編 織和/或塑性阻隔層與單一的編織設(shè)計(jì)相結(jié)合以達(dá)到高體膨脹性能的范圍內(nèi)， 可應(yīng)用l-上、1-下的編織方式。這種獨(dú)特的方式最大化每單位軟管長(zhǎng)度的交叉 密度。該特征的結(jié)果是體膨脹值比標(biāo)準(zhǔn)編織方式所構(gòu)造的軟管高30%到40% 。 這種獨(dú)特的方式在支持較高膨脹性能的同時(shí)也會(huì)允許與其它加強(qiáng)件(聚酯)的 結(jié)合。較高模量聚酯纖維將會(huì)具有改進(jìn)抗磨損性以支持l-上、1-下編織方式并 且提供改進(jìn)的沖擊壽命和較高體膨脹性能。
軟管組件10，進(jìn)一步包括形成在第一加強(qiáng)層14上的中間軟管層20, —般 地通過在核心軟管層12和第一加強(qiáng)層14上擠出中間軟管層20。中間軟管層 20可由聚合物材料形成，例如，但不局限于，氯磺化聚乙烯、聚氯乙烯、氫 化丁腈橡膠或氯丁橡膠。然后在中間軟管層20上形成第二加強(qiáng)層22,并且第 一和第二加強(qiáng)元件24、 26以相反的方向纏繞在中間軟管層20的周圍和沿著中 間軟管層20,方式與上面描述的第一加強(qiáng)層14的方式相同。第二加強(qiáng)層22 被編織，以致于每一第一加強(qiáng)元件24接連地從上和從下通過三個(gè)反向纏繞的 第二加強(qiáng)元件26。這種編織方式在這里被稱為3-上、3-下編織方式。第二加 強(qiáng)層22可由與第一加強(qiáng)層14相同的材料生產(chǎn)。這種編織方式，3-上、3-下的 織法產(chǎn)生更有韌性的編織，其改進(jìn)了第二加強(qiáng)層22的消除應(yīng)力特性。這種獨(dú) 特的特性使得與標(biāo)準(zhǔn)軟管構(gòu)造的報(bào)道的體膨脹值相比，體膨脹軟管值降低20 %到30 % 。該較低膨脹性能促進(jìn)了延長(zhǎng)沖擊壽命。
本質(zhì)上，標(biāo)準(zhǔn)的2-加強(qiáng)層設(shè)計(jì)結(jié)合3-上、3-下和l-上、1-下織法的編織方 式將會(huì)產(chǎn)生優(yōu)良的體膨脹結(jié)果并且改進(jìn)沖擊壽命性能。第一加強(qiáng)層14的l-上、 1-下編織方式產(chǎn)生較高的膨脹性能，并且沒有產(chǎn)生對(duì)沖擊壽命的副作用。在內(nèi) 部編織的新方式將會(huì)通過與第二加強(qiáng)層22中的3-上、3-下方式的結(jié)合而被支 持。該方式將會(huì)最小化內(nèi)部編織物的移動(dòng)并且更均勻地貫穿加強(qiáng)層來重新分布 壓力。因此，最后所得到的設(shè)計(jì)將產(chǎn)生較高的體膨脹軟管，并具有產(chǎn)生較長(zhǎng)沖 擊壽命的特性。
該軟管組件10可進(jìn)一步包括形成在第二加強(qiáng)層22上的外側(cè)軟管層30,一般地是通過擠出外側(cè)層30到第二加強(qiáng)層22上形成。外側(cè)軟管層30保護(hù)軟 管組件10并且由聚合物材料形成，該聚合物材料適合于在應(yīng)用軟管組件10 時(shí)所-使用。作為非限制性例子，外側(cè)軟管層可由上面對(duì)于核心軟管層12所描 述的任何各種各樣的聚合物材料形成，包括但不局限于氯磺化聚乙烯、聚氯乙 烯或氫化丁腈橡月交。
繼續(xù)參照?qǐng)D3-6，第一和第二加強(qiáng)層14、 22的加強(qiáng)元件16、 18、 24、 26 包括纖維或金屬絲材料的單鉸線。可選擇地，每一加強(qiáng)元件16、 18、 24、 26 可包括多鉸線。例如，圖3描述的3-上、3-下編織方式，其中第一和第二加強(qiáng) 元件24、 26的每一個(gè)都包括3根纖維或金屬絲材料的鉸線24a、 24b、 24c和 26a、 26b、 26c。
有利地，可選擇所需要的特定編織方式的組合以優(yōu)化軟管組件10的各種 性能，例如爆破強(qiáng)度、體膨脹、沖擊壽命或連接性能?？赏ㄟ^調(diào)整在形成加強(qiáng) 層14、 22中所使用的旋轉(zhuǎn)編織機(jī)上的凸輪來選擇所需要的編織方式。在旋轉(zhuǎn) 編織機(jī)中，凸輪和凸輪隨動(dòng)件控制樞軸臂的運(yùn)動(dòng)，從而臂的末端向上和向下運(yùn) 用以形成在編織中的上-下方式。為了產(chǎn)生變化的編織方式，當(dāng)需要形成l-上、 1-下的方式時(shí)凸輪可代替小凸輪。類似地，當(dāng)需要形成3-上、3-下的編織方式 時(shí)，可取代比較大的凸輪。因此，可相對(duì)來說較容易地改變凸輪來改變機(jī)器所 形成的編織方式，由此可利用同樣的機(jī)器來產(chǎn)生如上所描述的各種各樣的編織 方式。
本發(fā)明的動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管具有很多超過現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。通過在設(shè)計(jì)中結(jié)合 上面所描述的編織方式、聚酯和/或尼龍編織加強(qiáng)層、36支撐和/或24支撐編 織配置，動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管改進(jìn)了沖擊壽命，而并沒有損害體膨脹性能。
該軟管設(shè)計(jì)可包括單編織或具有塑性阻隔的單編織，與雙編織軟管i殳計(jì)相 比這將產(chǎn)生較高的體膨脹值。該較高的體膨脹性能將會(huì)導(dǎo)致所設(shè)計(jì)的軟管的較 低的沖擊壽命。因此，為了克服對(duì)上面所提到設(shè)計(jì)的體膨脹性能的反面影響， 在上面提到的設(shè)計(jì)中非標(biāo)準(zhǔn)編織方式的加入與現(xiàn)有的尼龍加強(qiáng)件和/或聚酯加 強(qiáng)件和/或36支撐和/或24支撐的編織配置的相結(jié)合將導(dǎo)致相同的或更優(yōu)異的 體膨脹性能，同時(shí)促進(jìn)了更長(zhǎng)的沖擊壽命。單編織軟管設(shè)計(jì)將會(huì)改進(jìn)彈性、 NVH特性以及沖擊壽命。通過減小標(biāo)準(zhǔn)摩擦來最大化編織和巻曲之間的相互
8作用以及第二加強(qiáng)層將導(dǎo)致改進(jìn)的沖擊壽命。為了使該獨(dú)特的編織方式支持單
編織，需要結(jié)合在編織中的36支撐配置以及其它加強(qiáng)材料(聚酯)的使用以 產(chǎn)生改進(jìn)的性能特點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，制造動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管IO的方法，其可包括形成核 心軟管層的步驟。接下來，第一加強(qiáng)層以l-上、1-下的方式被編織到核心軟管 層的上面?？蛇x擇地，如果第一加強(qiáng)層為塑性阻隔層，它被擠出到核心軟管層 上。形成中間層。然后，第二加強(qiáng)層以3-上、3-下方式或2-上、2-下編織方式 其中之一被編織到中間軟管層上。該方法的最后步驟包括在第二加強(qiáng)層上形成 外側(cè)軟管層。
在上文已經(jīng)描述了實(shí)施例。上述方法和裝置在不偏離本發(fā)明大體范圍的改 變和改進(jìn)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。在它們歸于所附權(quán)利要求或 其等同內(nèi)容的范圍內(nèi)，其用來包括所有這些改變進(jìn)或和改或等效的變化。
這樣描述完本發(fā)明后，現(xiàn)在要求權(quán)利要求如下
權(quán)利要求
1.一種動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管組件，其特征是一核心軟管層；在所述核心軟管層的上面的第一加強(qiáng)層；在所述第一加強(qiáng)層的上面的中間軟管層；在所述第一加強(qiáng)層的上面的第二加強(qiáng)層，所述第二加強(qiáng)層具有以3-上、3-下方式或2-上、2-下方式其中之一形成的編織方式；以及，在所述第二加強(qiáng)層的上面的外側(cè)軟管層。
2. 權(quán)利要求l的動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管組件，其中，所述第一加強(qiáng)層具有以l-上、 1-下編織方式形成的編織方式。
3. 權(quán)利要求1的動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管組件，其中所述第二加強(qiáng)層以3-上、3-下 的編織方式形成。
4. 權(quán)利要求1的動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管組件，其中所述第一加強(qiáng)層是塑性阻隔層。
5. 權(quán)利要求4的動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管組件，其中所述第二加強(qiáng)層為24或36支 撐配置。
6. 權(quán)利要求1的動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管組件，其中所述核心軟管層是氯磺化聚乙 烯、氯磺化聚乙烯/聚氯乙烯混合物、氫化丁腈橡膠或丁腈橡膠。
7. 權(quán)利要求1的動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管組件，其中所述中間軟管層是氯磺化聚乙 烯、聚氯乙烯、氬化丁腈橡膠或氯丁橡膠。
8. 權(quán)利要求1的動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管組件，其中所述外側(cè)軟管層是氯磺化聚乙 烯，聚氯乙烯，或氫化丁腈橡膠。
9. 權(quán)利要求1的動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管組件，其中所述第一和第二加強(qiáng)層中的至 少一個(gè)包括由加強(qiáng)材料的大量鉸線形成的加強(qiáng)元件。
10. 權(quán)利要求1的動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管組件，其中所述軟管具有外部直徑，所述 外部直徑達(dá)到1000英寸。
全文摘要
描述了一種新型的并且改進(jìn)的動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管組件，該動(dòng)力轉(zhuǎn)向軟管組件可包括核心軟管層、第一加強(qiáng)層、中間軟管層、第二加強(qiáng)層以及外側(cè)軟管層。第一加強(qiáng)層具有以1-上、1-下方式形成的編織方式。中間軟管層位于第一加強(qiáng)層之上。第二加強(qiáng)層位于第一加強(qiáng)層之上。第二加強(qiáng)層具有以3-上、3-下方式或2-上、2-下方式其中之一形成的編織方式。外側(cè)軟管層位于第二加強(qiáng)層之上。
文檔編號(hào)B32B1/08GK101636262SQ200780048250
公開日2010年1月27日 申請(qǐng)日期2007年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月27日
發(fā)明者布賴恩·亨利, 約翰·唐納德·溫特 申請(qǐng)人:貝揚(yáng)斯技術(shù)公司