專利名稱：耐高壓減振軟管及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及耐高壓減振軟管及其制造方法，尤其涉及這樣一種耐高壓減振軟管，該軟管優(yōu)選適用于作為管路設在機動車輛的發(fā)動機室內(nèi)的軟管。
背景技術：
通常。主要由橡膠層構成的軟管廣泛用作各種用途的工業(yè)或車輛用軟管。
采用上述軟管的主要目的是減振。
例如，在設于機動車輛的發(fā)動機室內(nèi)的管路用軟管的情況中，軟管部分吸收發(fā)動機的振動、空調(diào)器壓縮機的振動(在冷卻介質(zhì)輸送軟管即空調(diào)器軟管的情況中)、以及依據(jù)車輛行駛產(chǎn)生的各種振動，該軟管承擔著抑制該振動從經(jīng)由軟管連接的一個部件傳遞給另一部件的作用。
同時，例如在以下專利文獻1中公開的，不論工業(yè)用軟管或機動車輛用軟管，潤滑油系統(tǒng)、燃料系統(tǒng)、水系統(tǒng)以及冷卻介質(zhì)系統(tǒng)的軟管都形成為具有加強層，在該加強層中，在內(nèi)表面?zhèn)认鹉z層(內(nèi)表面?zhèn)葘?與外表面?zhèn)认鹉z層(外表面?zhèn)葘?的中點處螺旋纏繞有加強絲或加強線。
圖8(A)顯示在以下專利文獻1中公開的一種冷卻介質(zhì)輸送軟管(空調(diào)器軟管)的結構，圖中的參考數(shù)字200代表內(nèi)表面?zhèn)认鹉z層。內(nèi)表面?zhèn)认鹉z層200的內(nèi)表面涂覆有樹脂內(nèi)層202。
該結構被制造成使得通過螺旋纏繞加強線形成的第一加強層204層疊在內(nèi)表面?zhèn)认鹉z層200的外側上、通過朝向與該第一加強層204相反的方向螺旋纏繞加強線形成的第二加強層208經(jīng)由中間橡膠層206層疊在該第一加強層的外側上、以及外表面橡膠層210作為最外層的保護層被層疊。
該實施例對應于一種加強層通過螺旋纏繞加強線構成的例子，然而，加強層也可通過編織加強線構成。
圖8(B)顯示其例子，圖中的參考數(shù)字212代表通過編織加強線形成的加強層。加強層212形成在內(nèi)表面?zhèn)认鹉z層200與外表面?zhèn)认鹉z層210之間。
在這種情況中，內(nèi)表面?zhèn)认鹉z層200的內(nèi)表面涂覆有樹脂內(nèi)層202。
在如上所述直管狀軟管的情況中，通常需要預定長度以確保良好減振性。
尤其，與低壓用軟管例如燃料系統(tǒng)、水系統(tǒng)等的軟管相比，在用于抵抗較高壓力的軟管例如潤滑油系統(tǒng)軟管(例如，動力轉(zhuǎn)向用軟管)、冷卻介質(zhì)系統(tǒng)軟管(冷卻介質(zhì)輸送用軟管)等中，為減小振動且減少聲音和振動傳播至客室所需要的長度在軟管剛性高的程度下變長。
例如，在冷卻介質(zhì)輸送軟管的情況中，即便所要連接的直線距離為200mm，一般也需要采用長度在300至600mm之間的軟管來減小振動且減少聲音和振動的傳播。
然而，各種裝置和部件擁擠地組裝在發(fā)動機室內(nèi)，且尤其近幾年，發(fā)動機室被制造得越來越緊湊。如果設在那里的軟管長度大，則難以設計避免干擾其它部件的管路以及難以在連接軟管時布置管路。此外，需要為每種車輛類型設想管路設計，已造成很大的負擔。
依據(jù)上述問題，已需要開發(fā)一種能夠經(jīng)由短軟管長度來良好減振的軟管。
作為一種在確保軟管減振性的同時縮短該軟管的方法，考慮一種把軟管形成為波紋狀的結構。
這里，如果軟管形成為波紋狀，則撓曲性急劇增大，但該軟管經(jīng)由作用于其內(nèi)部的流體高壓而整體沿軸向大幅伸長。
在這種情況中，如果軟管的兩端處于固定狀態(tài)(通常這樣設置)，該軟管整體大幅彎曲，并產(chǎn)生了該軟管干擾周圍部件的問題。
換句話說，形成波紋狀的對策是不足的。
在耐高壓軟管例如空調(diào)器軟管等的情況中，在流體被以高壓引導至內(nèi)部的狀態(tài)下，該軟管和流體協(xié)作以顯示一種與不施加上述壓力的情況相比更像剛性體的行為。
隨著包括軟管和流體在內(nèi)的橫截面的橫截面積或者軟管內(nèi)部的橫截面積變大，剛性程度變大。
反之，如果軟管和流體的橫截面積變小，剛性程度變小，減振性能在該程度下增強。
因此，為以小長度增強減振性能而不把軟管形成為波紋狀，這是一種使軟管直徑變小的有效方法。
然而，如果包括軸向端部的軟管被簡單地制造成整體狹窄且接頭裝置的直徑也被制造得小，那么該接頭裝置內(nèi)的插管的內(nèi)徑也變小，于是輸送流體時在該部分內(nèi)產(chǎn)生壓力損失，從而不能確保預期流速。
另一方面，在使軸向端部的斂縫部狹窄且還采用具有大內(nèi)徑插管的大直徑接頭裝置的情況中，當把該插管插入軸向端部的斂縫部以便安裝時，插入阻力變得非常大，使該插管的插入特性惡化，且實際上難以安裝接頭裝置。
因此，即便使軟管直徑小，也希望保持軸向端部的斂縫部的直徑按照原樣，以及僅使主要部分的直徑狹窄。
在這種情況中，軸向端部的斂縫部形成為相對于主要部分擴張的形狀。
作為一種用于制造其軸向端部形成為擴大直徑形狀的軟管或者軟管主體的方法，考慮一種用于把未硫化軟管暫時形成為直管形狀、隨后僅擴張軸向端部、然后進行硫化處理的方法。
例如，以下專利文獻2和專利文獻3公開了一種通過在水系統(tǒng)軟管例如散熱器軟管等中把芯模插入擠壓成型的未硫化軟管的端部并在該狀態(tài)下進行硫化來形成軟管的軸向端部的技術。
然而，專利文獻2和專利文獻3中公開的軟管對應于水系統(tǒng)軟管且具有小破裂壓力，加強層的編織密度低達約15至25％之間。因此在這種情況中，擴張操作的難度不那么大。
然而，在破裂壓力等于或大于5MPa且加強層的編織或纏繞密度等于或大于50％的高密度耐高壓軟管中，在擠壓芯模時加強層導致的阻力急劇增大，且同時擴張操作變得困難。
此外，在擴張如上所述軸向端部的情況中，產(chǎn)生了加強層的加強線的編織或纏繞角在具有擴張形狀的斂縫部內(nèi)變化(增大)的問題。
詳細的，在耐低壓軟管例如水系統(tǒng)軟管等和具有高編織或纏繞密度的耐高壓軟管中，加強層內(nèi)的加強線的編織或纏繞角一般被設定成接近中性角(55度)的角度。然而，如果在此狀態(tài)下通過擴張軸向端部來形成斂縫部，則產(chǎn)生了加強線的編織或纏繞角在斂縫部內(nèi)變得大于適當角的問題以及加強線的編織或纏繞角在斂縫部以及主要部分內(nèi)變得不均勻的問題。
在此情況中，存在以下用于把加強線的編織或纏繞角設定成中性角的方法。
例如，如果編織或纏繞角大于中性角，則如圖9(a)所示，由于作用于加強層的內(nèi)壓，該加強層朝向把其編織或纏繞角設定成中性角的方向整體縱向伸長(此時加強層徑向收縮)，且變形量變大。此外，另一方面，如果加強層內(nèi)的加強線的編織或纏繞角如圖9(c)所示小于中性角，當內(nèi)壓作用于該加強層時，該加強層朝向把其編織或纏繞角設定成中性角的方向徑向擴張(此時加強層縱向收縮)，且變形量按照相同方式變大。
相反，如果編織或纏繞角被設定成中性角或接近其的角度，即使如圖9(b)所示施加內(nèi)壓，也可防止和抑制軟管縱向及徑向變形。
因此，如果具有擴張形狀的斂縫部內(nèi)的加強線的編織或纏繞角變得大于中性角，當利用所輸送流體重復施加或者作用高壓時，有助于該斂縫部的變形，且由于該編織或纏繞角的差異，這種變形在斂縫部與主要部分之間變得不均勻。因此，存在軟管性能例如耐壓性、耐久性等惡化和不穩(wěn)定的問題。
此外，由于斂縫部的厚度基于擴張而變小，如果該厚度(內(nèi)表面?zhèn)葘拥暮穸?變成等于或小于固定水平，就會產(chǎn)生斂縫部經(jīng)由斂縫和固定接頭裝置而斷開的問題。
在軟管軸向端部的斂縫部中，考慮到厚度分布和緊固強度，一般需要設置約25至50％的壓縮率。然而，如果軸向端部的斂縫部的厚度由于擴張而變成等于或薄于固定水平，就會產(chǎn)生斂縫部、尤其內(nèi)表面?zhèn)葘又械臄靠p部在斂縫和固定接頭裝置時出現(xiàn)斂縫斷開的問題(關于這一點，專利文獻2和專利文獻3中公開的軟管不基于斂縫和固定接頭裝置的方式，所以不產(chǎn)生上述問題)。
JP-U，7-68659[專利文獻2]JP-B，3244183[專利文獻3]JP-B，8-26955本發(fā)明是考慮到上述情況做出的，本發(fā)明目的是提供一種通過把接頭裝置斂縫和固定到軸向端部上形成的耐高壓減振軟管及其制造方法，該軸向端部具有增強的減振性能、可在輸送流體時確保預期流速、可避免斂縫斷開的問題、以及作為軟管具有良好且穩(wěn)定的性能。

發(fā)明內(nèi)容
依據(jù)本發(fā)明，提供一種具有等于或大于5MPa的破裂壓力的耐高壓減振軟管。該耐高壓減振軟管提供有軟管主體，該軟管主體具有內(nèi)表面?zhèn)葘?例如，內(nèi)表面層)、通過以等于或大于50％的高編織密度編織或螺旋纏繞加強絲件形成的且設置在該內(nèi)表面?zhèn)葘拥耐鈧壬系募訌妼?、以及設置在該加強層的外側上且相當于保護層的外表面層。該軟管主體設有位于軸向端部上的斂縫部和主要部分。該耐高壓減振軟管還提供有接頭裝置，該接頭裝置具有插入斂縫部內(nèi)的剛性插管以及裝配在該斂縫部的外表面上的套筒狀插座金屬配件。通過沿收縮方向來斂縫被裝配到斂縫部的外表面上的插座金屬配件，接頭裝置被固定在插管插入其內(nèi)的斂縫部上。在依據(jù)本發(fā)明的耐高壓減振軟管中，在斂縫并固定接頭裝置之前的形狀中，軸向端部的斂縫部相對于主要部分形成擴張形狀，以及加強層內(nèi)的加強絲件的編織或纏繞角在主要部分和形成為擴張形狀的斂縫部內(nèi)被相等地設定為55度±2度。也就是說，斂縫部和主要部分內(nèi)的編織或螺旋纏繞角相等，且都被設定為一角度或一角度范圍(55度(中性角)±2度)。在依據(jù)本發(fā)明的耐高壓減振軟管中，在斂縫并固定接頭裝置之前的形狀中，內(nèi)表面?zhèn)葘踊騼?nèi)表面層的厚度等于或大于1mm。
在這種情況中，編織或螺旋纏繞密度對應于加強層內(nèi)的加強絲件或線的面積比，在加強絲件之間的間隙為零的情況下，編織或螺旋纏繞密度變成100％。更具體的，編織或螺旋纏繞密度被計算為(線寬×紗線支數(shù)/(2×π×內(nèi)表面?zhèn)葘拥耐鈴健羉os編織或纏繞角))×100。
此外，依據(jù)本發(fā)明，提供一種具有等于或大于5MPa的破裂壓力的耐高壓減振軟管的新穎制造方法。利用該制造方法制造的具有等于或大于5MPa的破裂壓力的耐高壓減振軟管提供有軟管主體，該軟管主體具有內(nèi)表面?zhèn)葘?例如，內(nèi)表面層)、通過以等于或大于50％的高編織密度編織或螺旋纏繞加強絲件形成的且設置在該內(nèi)表面?zhèn)葘拥耐鈧壬系募訌妼?、以及設置在該加強層的外側上且相當于保護層的外表面層。該軟管主體具有位于軸向端部上的斂縫部和主要部分。所制得的耐高壓減振軟管還提供有接頭裝置，該接頭裝置具有插入斂縫部內(nèi)的剛性插管以及裝配在該斂縫部的外表面上的套筒狀插座金屬配件。通過沿收縮方向來斂縫被裝配到斂縫部的外表面上的插座金屬配件，接頭裝置被固定在插管插入其內(nèi)的斂縫部上。在所制得的耐高壓減振軟管中，在斂縫并固定接頭裝置之前的形狀中，軸向端部的斂縫部相對于主要部分形成擴張形狀，以及加強層內(nèi)的加強絲件的編織或纏繞角被設定為一角度或一角度范圍(55度±2度)，并且在主要部分和形成為擴張形狀的斂縫部內(nèi)都被設定為相等。在所制得的耐高壓減振軟管中，在斂縫并固定接頭裝置之前的形狀中，內(nèi)表面?zhèn)葘踊騼?nèi)表面層的厚度等于或大于1mm。
此外，在依據(jù)本發(fā)明的耐高壓減振軟管的制造方法中，該方法包括把與內(nèi)表面?zhèn)葘訉膬?nèi)表面?zhèn)认鹉z層(例如，內(nèi)表面橡膠層)擠壓成型為長直管狀的步驟(第一步)，以及擠壓成型之后(第一步之后)在該內(nèi)表面?zhèn)认鹉z層的外周面上編織或螺旋纏繞加強絲件以連續(xù)形成加強層(第二步)。此時(第二步時)，在要形成為斂縫部的部分內(nèi)以小于一角度(55度±2度)的角度或者以小于53度的角度編織或纏繞加強絲件，以及在主要部分內(nèi)以這樣一角度編織或螺旋纏繞加強絲件，該角度大于在要形成為斂縫部的部分內(nèi)編織或螺旋纏繞加強絲件的角度且在一角度范圍(55度±2度)內(nèi)，并沿著縱向交替地重復進行在要形成為斂縫部的部分內(nèi)的加強絲件的編織或螺旋纏繞以及在主要部分內(nèi)的加強絲件的編織或螺旋纏繞。通過進一步地把與外表面層對應的外表面橡膠層擠壓成型在加強層的外周面上來形成長的中間模制品(第三步)。此外，該方法在形成斂縫部的部分處每軟管主體長度切斷中間模制品(第四步)，隨后(第四步之后)，把芯模擠入被切割的軟管主體的軸向端部以用預定擴張率擴張該軸向端部并形成斂縫部，設定或放大斂縫部處的加強絲件的角度(放大角度)在一角度范圍(55度±2度)內(nèi)，以及隨后進行硫化處理以獲得耐高壓減振軟管或軟管主體。具有插入斂縫部內(nèi)的剛性插管以及裝配在該斂縫部的外表面上的套筒狀插座金屬配件的接頭裝置通過沿收縮方向斂縫被裝配到插管插入其內(nèi)的斂縫部的外表面上的插座金屬配件而被固定在斂縫部上。
在依據(jù)本發(fā)明的制造方法中，可在擠入芯模之前，對中間模制品或者被切割的軟管主體進行半硫化處理。
在依據(jù)本發(fā)明的制造方法中，在擠入芯模時利用保持模具約束并保持主要部分的外表面，并在此狀態(tài)下擠入該芯模以使軸向端部或者形成為斂縫部的部分擴張和變形。
在依據(jù)本發(fā)明的制造方法中，還可在內(nèi)壓施加給軟管主體的狀態(tài)下，擠入芯模。
如上所述，依據(jù)本發(fā)明，在斂縫并固定接頭裝置之前的形狀中，軸向端部的斂縫部相對于主要部分形成擴張形狀，內(nèi)表面?zhèn)葘踊騼?nèi)表面層的厚度被設定為等于或大于1mm，以及加強層內(nèi)的加強絲件的編織或纏繞角在主要部分和形成為擴張形狀的斂縫部內(nèi)都被設定為一角度或一角度范圍(55度(中性角)±2度)。
在依據(jù)本發(fā)明的耐高壓減振軟管中，由于在依據(jù)斂縫固定接頭裝置之前的形狀中，軸向端部的斂縫部形成為擴張形狀，可以容易地安裝該接頭裝置于其上，并可使該接頭裝置內(nèi)的插管的內(nèi)徑與軟管的主要部分的內(nèi)徑之間的差異盡可能得小或者使插管的內(nèi)徑與主要部分的內(nèi)徑相等，借此可以抑制輸送流體時在接頭裝置部分內(nèi)產(chǎn)生的壓力損失，并可容易地確保預期流速。
此外，在本發(fā)明中，由于斂縫部的厚度(內(nèi)表面?zhèn)葘踊騼?nèi)表面層的厚度)等于或大于1mm，可防止由于斂縫和固定接頭裝置導致的斂縫部斷開的問題。
本發(fā)明的特征尤其在于這一點，即，具有擴張形狀的斂縫部內(nèi)的加強層的加強絲件的編織或螺旋纏繞角被設定為與主要部分的編織或螺旋纏繞角相等，在一角度范圍(55度±2度)內(nèi)。因此，即便在流體高壓作為內(nèi)壓重復作用于軟管的情況中，也可確保斂縫部的耐變形性，也就是說，抑制軸向和徑向的擴張和收縮變形，使斂縫部和主要部分的變形程度相等。因而，可防止由于變形不均勻?qū)е略谲浌軆?nèi)局部產(chǎn)生極大的應力，由此可防止軟管性能例如耐壓性、耐久性等惡化，并可給該耐高壓減振軟管提供良好且穩(wěn)定的性能。
在此情況中，斂縫部的編織或纏繞角和主要部分的編織或纏繞角可以不嚴格相等，兩者間存在±2度范圍內(nèi)或者2度范圍內(nèi)的差異(離差)。
依據(jù)本發(fā)明的耐高壓減振軟管的制造方法被構造成這樣制造該耐高壓減振軟管，在與內(nèi)表面?zhèn)葘訉膬?nèi)表面?zhèn)认鹉z層或內(nèi)表面橡膠層的外周面上編織加強線時對于要形成為斂縫部的部分以小于一角度(55度±2度)的編織或纏繞角編織或螺旋纏繞加強線來連續(xù)形成加強層、在主要部分內(nèi)以這樣一種角度編織或螺旋纏繞加強絲件，該角度大于在形成斂縫部的部分內(nèi)編織或螺旋纏繞加強絲件的角度且在一角度范圍(55度±2度)內(nèi)、沿著縱向交替地重復進行在要形成為斂縫部的部分內(nèi)的加強絲件的編織或螺旋纏繞以及在主要部分內(nèi)的加強絲件的編織或螺旋纏繞、把與外表面層對應的外表面橡膠層擠壓成型在加強層的外周面上、隨后在形成上述斂縫部的部分處每預定軟管長度或者預定軟管主體長度切斷長的中間模制品、隨后把芯模擠入被切斷的軟管主體的軸向端部內(nèi)以擴張該軸向端部、形成斂縫部以使此時斂縫部的加強絲件的編織或螺旋纏繞角擴大至一角度或一角度范圍(55度±2度)、以及隨后進行最終的硫化處理。依據(jù)該制造方法，可容易地制造一種其內(nèi)主要部分和斂縫部內(nèi)的編織角都由中性角構成的耐高壓減振軟管。
在此情況中，在擴張之前，要形成為斂縫部的部分的編織或螺旋纏繞角可以被設定為近似51度(51度±2度)。由于斂縫部的擴張率不均勻，因此在擴張之前，要形成為斂縫部的部分的編織或螺旋纏繞并不恒定。
在此情況中，可在擠入上述芯模之前對中間模制品或被切斷的軟管主體(軟管體或者被切斷的軟管體)實施半硫化處理。
依據(jù)上述構造，可基于隨后擠入芯模來容易地擴張軟管的軸向端部。
接著，如果在擠入上述芯模時利用保持模具約束和保持上述主要部分的外表面并通過在此狀態(tài)下把該芯模擠入軸向端部來實現(xiàn)擴張，可很好地防止被切割的軟管主體(軟管體或被切割的軟管體)的軸向端部基于芯模在軸向上的擠壓力而產(chǎn)生彎曲，并且可使該軸向端部良好地擴張和變形，因為在把芯模擠入軸向端部和內(nèi)部時主要部分的外表面經(jīng)由保持模具約束和保持以擴張該軸向端部。
如果以等于或大于50％的高編織或螺旋纏繞密度來編織或螺旋纏繞加強層內(nèi)的加強絲件以給軟管提供耐高壓性能，那么在把芯模擠入軸向端部和內(nèi)部以擴張時的阻力也大。因此，易于產(chǎn)生軸向端部由于擠入芯模而沿軸向彎曲的問題。然而，依據(jù)本發(fā)明的一個方面，基于利用保持模具獲得的約束和保持作用，不會產(chǎn)生上述問題，并可把芯模平滑地擠入軸向端部的內(nèi)部，由此可使軸向端部良好擴張。
此外，如果在擠入芯模時給軟管主體施加內(nèi)壓以施加徑向擴張力并在此狀態(tài)下擠入該芯模，那么可更容易地基于擠入該芯模來使軸向端部擴張和變形。
以下參照附圖給出依據(jù)本發(fā)明的一種實施例的說明。


圖1(A)是表示依據(jù)本發(fā)明一種實施例的軟管的視圖；圖1(B)是表示軟管主體的層疊結構的視圖；圖2是以放大方式表視圖1所示軟管的主要部分的剖視圖；圖3(A)是表示在固定接頭金屬配件之前的圖1所示軟管主體的視圖；圖3(B)是圖3(A)所示部分B的放大視圖；圖4(A)是說明圖1所示軟管的制造方法的一個例子的視圖，以及表示第一步的視圖；圖4(B)是說明圖1所示軟管的制造方法的一個例子的視圖，以及表示第二步的視圖；圖4(C)是說明圖1所示軟管的制造方法的一個例子的視圖，以及表示第三步和第四步的視圖；圖4(D)是說明圖1所示軟管的制造方法的一個例子的視圖，以及表示第五步的視圖；圖5(A)是說明第五步的視圖，以及表示擠入芯模之前的狀態(tài)的視圖；圖5(B)是說明第五步的視圖，以及表示軟管主體的軸向端部經(jīng)由擠入芯模而擴張的狀態(tài)的視圖；圖5(C)是說明第五步的視圖，以及表示硫化處理的視圖；圖6(A)是說明一種與圖5不同的軟管主體軸向端部的擴張方法的視圖，以及表示擠入芯模之前的狀態(tài)的視圖；圖6(B)是說明一種與圖5不同的軟管主體軸向端部的擴張方法的視圖，以及表示軟管主體的軸向端部經(jīng)由擠入芯模而擴張的狀態(tài)的視圖；圖7是一種高溫重復加壓耐久性的試驗方法的說明圖；圖8(A)是表示一種傳統(tǒng)已知軟管例子的視圖；圖8(B)是表示另一種傳統(tǒng)已知軟管例子的視圖；以及圖9是表示擴張和收縮依據(jù)加強層的編織或纏繞角的關系的說明圖。
具體實施例在圖1中，參考數(shù)字10代表一種例如用作冷卻介質(zhì)輸送軟管(空調(diào)器軟管)等的耐高壓減振軟管(以下，簡稱為軟管)。軟管10具有軟管主體12以及一對經(jīng)由斂縫固定到兩軸向端部的斂縫部12B，12B(參照圖2)的接頭金屬配件(接收設備)14，14。
如圖1(B)所示，軟管主體12是通過層疊內(nèi)表面橡膠層(內(nèi)表面層或內(nèi)表面?zhèn)葘?16、經(jīng)由編織加強線(加強絲狀件)形成在該內(nèi)表面橡膠層16外側上的加強層18、以及作為最外層的保護層的外表面橡膠層(外表面層)20構成的。
在此例中，對于形成加強層18的加強線或加強絲狀件，可采用聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘酸酯(PEN)、芳族聚酰胺、聚酰胺、尼龍(PA)、維尼綸、人造絲、金屬線等。
此外，內(nèi)表面橡膠層16可由異丁烯-甲基丁二烯橡膠(IIR)、鹵化IIR(氯-IIR(Cl-IIR或CIIR)、溴-IIR(Br-IIR或BIIR))、丙烯腈丁二烯橡膠(NBR)、氯丁二烯橡膠(CR)、三元乙丙橡膠(EPDM)、二元乙丙橡膠(EPM)、氟橡膠或氟化橡膠(FKM)、氯醇橡膠或環(huán)氧乙烷共聚物(ECO)、硅橡膠、聚氨酯橡膠、丙烯酸橡膠等中的單個材料或者混合材料形成。
在此例中，對于氫氟碳(HFC)類冷卻介質(zhì)輸送軟管，IIR或鹵化IIR的單個材料或混合材料是特別優(yōu)選的。
外表面橡膠層20也可由以上作為內(nèi)表面橡膠層16材料列舉的每種橡膠材料形成。另外，熱縮管和熱塑彈性體(TPE)也可用于外表面橡膠層20。至于這種熱縮管和TPE的材料，可采用丙烯酸類、苯乙烯類、烯烴類、二烯類、聚氯乙烯類、尿烷類、酯類、酰胺類、氟類等。
如圖2所示，接頭金屬配件14具有由金屬制成的剛性插管22和套筒狀插座金屬配件24，且通過把該插管22插入軟管主體12的軸向端部的斂縫部內(nèi)、把插座金屬配件24裝配在斂縫部12B的外表面、然后沿徑向收縮方向斂縫來基于斂縫把該接頭金屬配件14固定到軟管主體12上，從而將斂縫部22B固定在經(jīng)由插管22和插座金屬配件24沿向內(nèi)和向外方向夾緊的狀態(tài)。
在此例中，向內(nèi)的環(huán)狀鎖定部26設在插座金屬配件24中，該鎖定部26的內(nèi)周端部被鎖定或嚙合到插管22外周面上的環(huán)狀鎖定槽28中。
在此例中，圖1所示參考數(shù)字15代表一種可轉(zhuǎn)動地連接到插管22上的六角頭螺母。
在本實施例中，軟管主體12的主要部分12A的內(nèi)徑d3(具體的，內(nèi)表面橡膠層16的主要部分16A的內(nèi)徑d3)和插管22的內(nèi)徑d4被設定成相同，如圖2所示。
圖3表示在固定接頭金屬配件14之前的軟管主體12的形狀。
在圖3中，參照數(shù)字12A代表軟管主體12的主要部分，參考數(shù)字12B代表軸向端部的斂縫部。如所示，在此實施例中，主要部分12A的外徑d1小于斂縫12B的外徑d2。
換句話說，在傳統(tǒng)的這類型軟管中，主要部分的外徑與斂縫部的外徑相同。然而，這里，僅主要部分12A變窄。
結果，斂縫部12B相對于主要部分12A形成擴張形狀。
在此例以及圖3中，參考數(shù)字16A代表內(nèi)表面橡膠層16的主要部分，參考數(shù)字16B代表內(nèi)表面橡膠層16的斂縫部。此外，參考數(shù)字18A代表加強層18的主要部分，參考數(shù)字18B代表加強層18的斂縫部。
此外，參考數(shù)字20A代表外表面橡膠層20的主要部分，參考數(shù)字20B代表外表面橡膠層20的斂縫部。
在本實施例中，如圖3(A)所示，加強層18的主要部分18A的加強線的編織角被設定為編織角θ2(55度±2度)，以及在具有擴張形狀的軸向端部的斂縫部18B中，加強線的編織角被設定為與θ2相同。
此例里，在內(nèi)表面橡膠層16中，斂縫部16B的厚度t2變得小于主要部分16A的厚度t1，如圖3(B)所示。在此例中，t2具有等于或大于1mm的厚度。
圖4和5表示一種依據(jù)本實施例的軟管10的制造方法。
如圖4(A)所示，在該制造方法中，首先在型芯30的外周面上把內(nèi)表面橡膠層16擠壓成型為長直管狀(第一步)。
隨后如圖4(B)所示，通過在內(nèi)表面橡膠層16的外周面上編織加強線，沿軸向連續(xù)形成加強層18(第二步)。
此時，在隨后要擴張并形成斂縫部的一部分(擴張部分)18B-1中，以小于一角度(55度±2度)或者53度的編織角θ1例如51度的編織角編織加強線，而在主要部分18A內(nèi)，以編織角θ2(55度±2度)編織加強線，且沿縱向交替重復這些操作。
在此例中，過渡部(錐形部分)19-1設在要形成為斂縫部的部分18B-1與主要部分18A之間。
過渡部19-1對應于在斂縫部12B與主要部分12A之間的邊界部內(nèi)形成為錐形的那部分，如圖4(D)所示。
在此過渡部19-1中，加強線的編織角從要形成為斂縫部的部分18B-1的編織角θ1(編織角θ1未變化)朝向主要部分18A的編織角θ2(編織角θ2未變化)變化。
在此例中，圖4(B)中參考數(shù)字18B-1表示的那部分的長度是圖4(D)中所示軟管主體12(形成圖1所示制品的軟管10)的斂縫部18B長度的兩倍。
當如上所述形成加強層18時，接著沿縱向在該加強層18的外周面上連續(xù)地擠壓成型外表面橡膠層20(參考圖4(C)(第三步)。
隨后，把如上所述獲得的長的中間模制品暫時放入半硫化爐中以進行半硫化，且被半硫化之后，在要形成斂縫部12B的那部分的中間位置(詳細的，圖4(C)中的切割位置C)每預定軟管長度切斷該長的中間模制品，從而形成軟管主體12-1(第四步)。
接著，如圖5所示，通過采用一種前端部內(nèi)具有小直徑部31的芯模32，使被切割的軟管主體12-1的軸向端部擴張和變形。
在此例中，軸向端部基于芯模32的擠壓以33％的擴張率執(zhí)行擴張。
此外，上述斂縫部12B依據(jù)擴張變形而形成為如圖4(D)所示，最初小于中性角的形成斂縫部18B的部分18B-1的編織角θ1變大至一角度(55度(中性角)±2度)，且變成與主要部分18A的編織角θ2相同的角度。
如圖5所示，通過采用圓筒狀保持模具34來執(zhí)行軸向端部的擴張變形。
詳細的，如圖5(A)所示，圓筒狀保持模具34裝配到軟管主體12-1的主要部分12A上以約束和保持其外表面，且通過在此狀態(tài)下如圖5(B)所示把芯模32軸向擠入軸向端部和內(nèi)部，該軸向端部擴張為一種與該芯模32的形狀和外徑對應的形狀。
此時，由于利用保持模具34約束和保持主要部分12A，即便在克服沿加強層18(詳細的，加強層18的斂縫部18B)的擴張方向的阻力擠入芯模32的情況中，軸向端部也不會出現(xiàn)彎曲，且可以利用該芯模32良好擴張。
此時，內(nèi)表面橡膠層16的斂縫部16B的厚度基于擴張變形而變小，然而，在如上所述擴張之后，該斂縫部16B的厚度t2(參照圖3(B))被確保等于或大于1mm。
換句話說，在基于插入芯模32來以預定擴張率擴張軸向端部時，內(nèi)表面橡膠層16的厚度、尤其是主要部分16A的厚度t1被限定為使擴張之后的內(nèi)表面橡膠層16的斂縫部16B的厚度t2變得等于或大于1mm。
在此情況下以及在本實施例中，內(nèi)表面橡膠層16的主要部分16A的厚度t1被設定成一種給軟管10提供良好減振性能以及另一方面提供內(nèi)部流體的耐滲透性、耐滲水性所需要的厚度。
如上所述擠壓并插入芯模32以擴張軸向端部之后，在該芯模32被插入的狀態(tài)下對軟管主體12-1進行硫化(圖5(C))。
此外，如果硫化處理結束，則取出芯模32，并依據(jù)斂縫把接頭金屬配件14固定到軟管主體12的擴張斂縫部12B上。
在此情況下，獲得圖1所示軟管10。
圖5中，該結構是簡單地把芯模32擠入和插入軟管主體12-1的軸向端部內(nèi)制得的，然而，在基于加強層18的阻力而難以擠入和插入芯模32的情況中，該結構可這樣制得，即，如圖6所示，經(jīng)由管體36和被提供為貫穿芯模32的通道38把加壓流體引導至軟管主體12-1的內(nèi)部，然后在施加內(nèi)壓的狀態(tài)下把該芯模32擠入和插入軟管主體12-1。
例如，在擴張率大的情況中難以擠入和插入芯模32，則可在如上所述給軟管主體12-1施加內(nèi)壓的狀態(tài)下擠入和插入該芯模32，由此可平滑地擠入和插入該芯模32。
在依據(jù)上述本實施例的軟管10中，由于軸向端部的斂縫部12B在依據(jù)斂縫固定接頭金屬配件14之前形成為擴張形狀，所以可容易地安裝該接頭金屬配件14于其上。此外，由于接頭金屬配件14內(nèi)的插管22的內(nèi)徑d4和軟管主體12的主要部分12A的內(nèi)徑d3相同，所以可抑制輸送流體時在該接頭金屬配件14部分內(nèi)產(chǎn)生的壓力損失，以及可容易地確保預定流速。
此外，在本實施例中，由于內(nèi)表面橡膠層16的斂縫部16B的厚度t2被設定成等于或大于1mm，可防止由于接頭金屬配件14的斂縫和固定導致的該斂縫部16B出現(xiàn)斷開的問題。
此外，在本實施例中，由于斂縫部12B內(nèi)的加強線的編織角被設定成與主要部分12A的編織角相同的55度±2度，即便在流體的高壓作為內(nèi)壓重復作用于軟管10時，也可確保該斂縫部12B的耐變形性，也就是說，抑制軸向和徑向的擴張和收縮變形。此外，使斂縫部12B與主要部分12A內(nèi)的變形程度均勻化，可防止由于變形不均勻?qū)е略谲浌?0內(nèi)局部產(chǎn)生極大的應力、從而使軟管性能例如耐壓性、耐久性等惡化的問題，并可給該軟管10提供良好且穩(wěn)定的性能。
此外，依據(jù)本實施例的軟管10的制造方法被構造成這樣制造軟管10，在內(nèi)表面橡膠層16的外周面上編織加強線時對于要形成斂縫部的部分18B-1以小于一角度(55度±2度)的編織角θ1編織該加強線來形成加強層18、對于主要部分18A以55度±2度的編織角θ2編織該加強線、沿縱向交替重復這些操作、把外表面橡膠層20擠壓成型在該加強層18的外周面上、隨后在形成為斂縫部的部分處每預定軟管長度切斷長的中間模制品、把芯模32擠入和插入被切斷的軟管主體12-1的軸向端部內(nèi)以擴張該軸向端部、形成斂縫部12B以使此時斂縫部18B的加強線的編織角擴大至一角度(55度(中性角)±2度)、以及隨后進行最終的硫化處理。因此，盡管斂縫部12B經(jīng)由使軸向端部擴張來形成，但可容易地制造主要部分12A和斂縫部12B內(nèi)的編織角都形成中性角的軟管10。
此外，依據(jù)本實施例，由于在擠入上述芯模32之前使中間模制品半硫化，所以易于利用隨后擠入和插入該芯模32來擴張軸向端部。
此外，在本實施例中，由于在擠入和插入芯模32時利用保持模具34約束和保持主要部分12A的外表面并在此狀態(tài)下通過把該芯模32擠入軸向端部來執(zhí)行擴張，可良好地防止該軸向端部由于沿芯模32軸向的擠入力而出現(xiàn)彎曲，并可良好地擴張軸向端部。同時，加強層18可經(jīng)由螺旋纏繞加強線來形成。
制造具有表1所示的各種構造的軟管，并評價擴張時的芯模32插入性能、加壓時的長度變化率、室溫(RT)破裂壓力以及高溫重復加壓耐久性。


*內(nèi)徑、外徑和厚度中每個的單位都是mm
在表1中每個實施例和比較例的加強層的行“紗線支數(shù)”中，“3行線×48載體(arrier)”指在48載體機上編織1000丹尼爾(de)的3行加強線。
類似的，“2行線×48載體”指在48載體機上編織1000丹尼爾(de)的2行加強線。
以及，“22線×2扭”指沿著一個方向螺旋纏繞3000de或1200de的一股22條加強線以形成一層，然后沿著相反方向螺旋纏繞3000de或1200de的另一股22條加強線以在該一層上層疊另一層。
在此例中，分別在以下條件下評價和測量表1中的擴張時的芯模32插入性能、加壓時的長度變化率、RT破裂壓力以及高溫重復加壓耐久性。
<擴張時的芯模插入性能>
利用包括“良好”、“可接受”和“差”在內(nèi)的三種程度評價在制造軟管過程中使軸向端部擴張時的芯模32擠入和插入性能。
在此例中，擴張方法采用如圖5中所示的在無壓力情況下的擴張方法，但通過采用圖6所示方法、即在內(nèi)壓作用于軟管主體12-1的內(nèi)部的狀態(tài)下插入芯模32的擴張方法來進行評價。
<加壓時的長度變化率>
測量在施加1.5MPa×5分鐘的壓力之后的長度，并確定與加壓前長度的差異，借此計算變化率。具體的，“加壓時的長度變化率”被計算為((加壓后軟管的軟管主體的自由長度-加壓前軟管的軟管主體的自由長度)/加壓前軟管的軟管主體的自由長度)×100。這里，“軟管的軟管主體的自由長度”指在套筒狀插座金屬配件24的最內(nèi)斂縫位置之間延伸的軟管的軟管主體的長度。
<RT破裂壓力>
在室溫下給軟管內(nèi)部施加水壓，且以160MPa/分鐘的壓力增大速度增大該水壓，利用到達破裂時的壓力來表示破裂壓力。
<高溫重復加壓耐久性>
如圖7所示，在維持軟管處于其中央以90mm的半徑呈近似L形彎曲的狀態(tài)下，給一個端部施加密封塞40，并在兩端固定的狀態(tài)下給軟管內(nèi)部重復供應液壓，然后評價耐久性。
此例中，在3.5MPa壓力和35cpm加壓速度的條件下重復供應液壓。
另外，結果如表1所示。
在表1的結果中，比較實施例A里軟管的主要部分和斂縫部的加強線的編織角分別為45度和49度，它們都小于一角度(55度(中性角)±2度)。因此，盡管芯模插入性能較好，但編織角小且編織角在斂縫部與主要部分之間變得不均勻。由此，加壓時的長度變化率成為較大值，且高溫重復加壓耐久性為作為低值的三萬次。
此外，在比較實施例B中，由于軟管的主要部分內(nèi)的加強線的編織角低于50度、斂縫部內(nèi)的加強線的編織角是作為一角度(55度(中性角)±2度)的下限值的53度、且編織角在該斂縫部與主要部分之間不均勻，所以加壓時的長度變化率成為大值。
此外，高溫重復加壓耐久性成為相當于低值的二千次。
此情況下在比較實施例A和B中，在1MPa壓力下對芯模32插入性能的評價變?yōu)閿U張時的芯模32插入性能“可接受”。這意味著如果壓力變得高于固定值，阻止芯模32插入的阻力相反變大。
另一方面，在比較實施例C中，軟管的主要部分內(nèi)的加強線的纏繞(螺旋纏繞)密度為比較小的18％。因此，RT破裂壓力是作為顯著低值的2.4。
在此例中，擴張時的芯模插入性能變成“良好”，然而，這是由于斂縫部的擴張速度是作為低值的13％這個原因?qū)е碌摹?br> 相反，在加強線的編織角或者軟管的主要部分和斂縫部內(nèi)的加強線的編織角都位于一角度范圍(55度(中性角)±2度)內(nèi)的實施例1和實施例2中，擴張時的芯模插入性能、加壓時的長度變化率、RT破裂壓力以及高溫重復加壓耐久性都變?yōu)椤傲己谩薄?br> 以上詳細給出了對依據(jù)本發(fā)明的實施例的說明，然而，這僅示范作為一個例子?？苫谠诒景l(fā)明范圍內(nèi)的各種變更形式和結構來實施本發(fā)明。
權利要求
1.一種耐高壓減振軟管，其具有等于或大于5MPa的破裂壓力，包括軟管主體(12)，具有內(nèi)表面?zhèn)葘?16)、通過以等于或大于50％的高編織密度編織或螺旋纏繞加強絲件形成的且設置在所述內(nèi)表面?zhèn)葘?16)的外側上的加強層(18)、以及設置在所述加強層(18)的外側上且相當于保護層的外表面層(20)，所述軟管主體(12)具有位于軸向端部上的斂縫部(12B)和主要部分(12A)；接頭裝置(14)，具有插入所述斂縫部(12B)內(nèi)的剛性插管(22)以及裝配在所述斂縫部(12B)的外表面上的套筒狀插座金屬配件(24)，通過沿收縮方向?qū)λ霰谎b配到所述斂縫部(12B)的外周面上的插座金屬配件(24)進行斂縫，所述接頭裝置(14)被固定在所述斂縫部(12B)上；在斂縫并固定所述接頭裝置(14)之前的形狀中，所述軸向端部的所述斂縫部(12B)相對于所述主要部分(12A)形成擴張形狀，所述加強層(18)內(nèi)的所述加強絲件的編織或纏繞角在所述主要部分(12A)和形成為所述擴張形狀的所述斂縫部(12B)內(nèi)都被相等地設定為55度±2度；以及在斂縫并固定所述接頭裝置(14)之前的形狀中，所述內(nèi)表面?zhèn)葘?16)的厚度等于或大于1mm。
2.一種如權利要求1中所限定的耐高壓減振軟管的制造方法，包括步驟把與所述內(nèi)表面?zhèn)葘訉膬?nèi)表面?zhèn)认鹉z層(16)擠壓成型為長直管狀；隨后，在所述內(nèi)表面?zhèn)认鹉z層(16)的外周面上編織或螺旋纏繞所述加強絲件以連續(xù)形成所述加強層(18)，同時在要形成為所述斂縫部(18B)的部分內(nèi)以小于55度±2度的角度編織或纏繞所述加強絲件；對于所述主要部分(18A)以這樣一種角度編織或螺旋纏繞所述加強絲件，所述角度大于在要形成為所述斂縫部(18B)的部分內(nèi)編織或螺旋纏繞所述加強絲件的所述角度且在55度±2度的范圍內(nèi)；并沿著縱向交替地重復進行在要形成為所述斂縫部(18B)的部分內(nèi)的所述加強絲件的編織或螺旋纏繞以及在所述主要部分(18A)內(nèi)的所述加強絲件的編織或螺旋纏繞；通過進一步地把與所述外表面層對應的外表面橡膠層(20)擠壓成型在所述加強層(18)的外周面上來形成長的中間模制品；在要形成為所述斂縫部(12B)的部分處按軟管主體長度切割所述中間模制品，隨后把芯模(32)擠入被切割的軟管主體(12-1)的所述軸向端部以擴張所述軸向端部并形成所述斂縫部(12B)，以及把所述斂縫部(18B)處的所述加強絲件的角度設定為55度±2度；以及隨后進行硫化處理以獲得所述耐高壓減振軟管(10)。
3.如權利要求2所述的耐高壓減振軟管的制造方法，其特征在于，在擠入所述芯模(32)之前，使所述中間模制品或者所述被切割的軟管主體(12-1)半硫化。
4.如權利要求2或3所述的耐高壓減振軟管的制造方法，其特征在于，在利用保持模具(34)約束并保持所述主要部分(12A)的外表面的同時，擠入所述芯模(32)以使所述軸向端部擴張和變形。
5.如權利要求4所述的耐高壓減振軟管的制造方法，其特征在于，在內(nèi)壓施加給所述被切割的軟管主體(12-1)的狀態(tài)下，擠入所述芯模(32)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種通過把接頭裝置斂縫且固定到軸向端部上形成的耐高壓減振軟管，其具有增強的減振性能、可在輸送流體時確保預期流速、可避免斂縫斷開的問題、以及作為軟管具有良好且穩(wěn)定的性能。一種耐高壓減振軟管(10)包括內(nèi)表面橡膠層(16)、通過在該橡膠層(16)以等于或大于50％的高編織密度編織加強線形成的加強層(18)以及外表面橡膠層(20)，其具有裝配到軸向端部上的接頭金屬配件(14)，斂縫部(12B)形成為擴張形狀，且斂縫部(18B)和主要部分(18A)內(nèi)的加強線的編織角都設定為55度±2度。
文檔編號F16L33/00GK1840951SQ20061007103
公開日2006年10月4日 申請日期2006年3月31日 優(yōu)先權日2005年3月31日
發(fā)明者有馬徹哉, 伊藤公英, 古田則彥, 脅田幸一, 池本歩 申請人:東海橡膠工業(yè)株式會社