專利名稱：高壓液壓加強軟管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液壓軟管，尤其是一種至少采用一層鋼絲進行加 固的高壓液壓加強軟管。
背景技術(shù)：
眾所周知，對于高壓液壓加強軟管的需求持續(xù)增加。實際上，液 壓軟管廣泛被應(yīng)用于工業(yè)和任何其他領(lǐng)域中的液壓系統(tǒng)。無論在要求 管體承受內(nèi)高壓或外高壓的場合，還是管體內(nèi)沒有任何液壓作用的場 合，尤其是在要求管體承受內(nèi)外高壓差，而且同時保持足夠的柔韌度 的環(huán)境中，液壓軟管發(fā)揮著重要作用。由于這種特殊的功能要求，使 液壓軟管的設(shè)計必須滿足盡量保證緊密的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并在軟管直徑 減小或至少不加大的情況下增加加固鋼絲數(shù)量。因此液壓軟管的設(shè)計 思路始終是圍繞著"在不影響液壓軟管的爆破和脈沖壓力前提下，使 用較少的原材料生產(chǎn)出密實、柔韌、加固厚度較薄的液壓軟管"，其 具體方法是第一種通過增加圓截面鋼絲的抗拉力，同時減小直徑; 或第二種增加鋼絲的軸向橫截面，而減小鋼絲的縱向垂直截面高度。 運用這兩種原理，從而引發(fā)了采用的"高強度"、"超高強度"和"極 超高強度"的加固鋼絲的解決方案和采用橫截面扁鋼絲的設(shè)計思路。 "橫截面扁鋼絲"是指由兩輥碾壓形成的扁鋼絲此類鋼絲在碾壓作 用方向上形成平面，而在無碾壓作用方向上形成自然的流線型圓弧邊
4緣。如果應(yīng)用第一種解決方案，由于鋼絲材料本身的物理和化學(xué)特性 局限性，限制了鋼絲的內(nèi)在力學(xué)性能。事實上，通常采用的圓截面鋼
絲材料，在達(dá)到極限抗拉強度3350MPa時，極易造成材料截面裂縫以 及材料脆斷，這極大地限制了在大、中口徑軟管中使用小型圓截面鋼 絲來進一步加強液壓軟管的能力的可能性。所不同的是，橫截面扁鋼 絲具有兩個平行面和兩個由于碾壓自然形成的側(cè)圓弧面，從而具有形 成加固結(jié)構(gòu)更加密實、而抗壓性能不會改變的的優(yōu)點。另外，由于對 圓截面鋼絲的碾壓作用，橫截面扁鋼絲可產(chǎn)生更大的斷裂拉伸率及屈 服率，而鋼絲的抗拉強度能保持與圓截面鋼絲相同。用于編織或纏繞 結(jié)構(gòu)的橫截面扁鋼絲，得益于鋼絲間接觸面增大，因而可減少發(fā)生于 圓鋼絲中的摩擦，即"微震磨損"效應(yīng)。以上了描述橫截面扁鋼絲的 優(yōu)點，但該幾何結(jié)構(gòu)也有其一些內(nèi)在的缺點；在扁截面鋼絲加工中， 由于平面與圓弧面的過度處的不連續(xù)性會使其在動態(tài)荷載情況下易 出現(xiàn)裂縫，而在液壓軟管的應(yīng)用過程中的壓力脈沖正是這種動態(tài)荷 載。另外，己知橫截面扁鋼絲的另一個缺點是，由于扁截面鋼絲的兩 圓弧側(cè)面是在碾壓過程中自然形成的圓弧凸面，這會導(dǎo)致該圓弧側(cè)面 的金屬晶體飽和度降低，這可由"填充系數(shù)"表示。填充系數(shù)即為材 料的橫截面面積和具有與該橫截面相等的寬度和高度而形成的矩形 面積之間的比率。己知橫截面扁鋼絲的填充系數(shù)通常低于90%。最 后，橫截面扁鋼絲還有一個缺點，即由于碾壓工序所致，易形成內(nèi)部 或表面產(chǎn)生裂縫缺陷的危險，而這一缺陷所導(dǎo)致液壓膠管在應(yīng)用初期 就發(fā)生無法預(yù)料的故障，尤其是在動態(tài)脈沖荷載作用下。可替代上述液壓軟管的產(chǎn)品在專利US 6.390.141中予以描述，其中論及一種由 金屬絲纏繞加固的液壓軟管，即金屬絲通過螺旋纏繞在第一層彈性材 料管上，并最終嵌入在第一層與第二層彈性材料之間所形成的液壓軟 管。據(jù)該專利描述，基于其發(fā)明，可以生產(chǎn)出可抵御外部高壓達(dá) 28MPa的液壓軟管；這與在此之前設(shè)計的液壓軟管相比，該液壓軟 管的抗外擠強度得到了顯著提高。這種液壓軟管采用了一層或有限幾 層的嵌入彈性材料之間的金屬絲加固，但并不能適合要求液壓管路承 受高壓和中壓的應(yīng)用環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一就是為了解決采用現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點而提 出」種適合于要求液壓管路承受內(nèi)部和外部壓力的新型液壓軟管，比 已知液壓軟管表現(xiàn)出更大的扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，同時增加柔韌度的高壓液壓 加強軟管。
本發(fā)明的另一個目標(biāo)是，提供一種高壓液壓加強軟管，使其加 強結(jié)構(gòu)具有允許范圍內(nèi)的最大填充系數(shù)。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)
高壓液壓加強軟管，包括待加固的柔性材料制成的內(nèi)層軟管結(jié) 構(gòu)，至少一組由高抗拉強度材料制成的數(shù)條鋼絲，所述高抗拉強度材 料制成的一組數(shù)條鋼絲纏繞于內(nèi)層軟管，其特征在于所述由高抗拉 強度材料制成的數(shù)條鋼絲至少形成一層加固層，所述加固層至少覆蓋 內(nèi)層軟管外表面面積的80% 。高壓液壓加強軟管為在首層由柔性材料制成的內(nèi)層軟管上纏繞 至少一層由高抗拉強度鋼絲組成的加固層，從而使軟管的柔性材料得 到補強。
另外，該高壓液壓加強軟管的特征及優(yōu)點還至少體現(xiàn)如下
該高壓液壓加強軟管，其中所述當(dāng)其加固層為兩個以上多層時， 各加固層鋼絲均可以彼此進行同軸定位。
該高壓液壓加強軟管，其中所述相鄰兩層加固層的鋼絲之間同軸 定位而達(dá)到的最佳纏繞角度，可以實現(xiàn)容積利用最大化。
該高壓液壓加強軟管，其中所述各加固層鋼絲纏繞方向相對于內(nèi) 層軟管結(jié)構(gòu)的中軸交替變化。
該高壓液壓加強軟管，其中所述至少有一層數(shù)條橫截面扁鋼絲，
各單條鋼絲橫截面包括兩個長邊緣和兩個短邊緣并以長短相間圍合
而成，所述兩個長邊以第一半徑Rl向單條鋼絲中心凹陷形成內(nèi)凹弧
面，所述兩個短邊以長邊和短邊之間的第二半徑R2并遠(yuǎn)離單條鋼絲
中心外凸自然彎曲形成圓弧。
本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點，將于對高壓液壓加強軟管或類似軟
管的首選實施例中加以描述(但不具排他性)，根據(jù)本發(fā)明的附圖紙
予以說明。所附圖紙用于說明之目的，不受形狀或尺寸所限。


圖1為本發(fā)明橫截面扁鋼絲的透視結(jié)構(gòu)示意圖，結(jié)合圖1表示。
圖2為本發(fā)明兩根橫截面扁鋼絲透視結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
如圖所示，參考編號1，為高壓液壓加強軟管，至少一層高抗拉
強度鋼絲組成的鋼絲層2，高抗拉強度材料其高抗拉強度為 275(T3050Mpa，在首選實施例中，優(yōu)選為高抗拉鋼材，為至少一層數(shù) 條連續(xù)彎曲的鋼絲纏繞于由柔性材料構(gòu)成的內(nèi)層軟管3，該內(nèi)層軟管 的柔性材料可為橡膠或聚合塑料(如工業(yè)尼龍配方塑料)。該層鋼絲 2至少確定一層加固層4，最少覆蓋內(nèi)層軟管3外表面3a的80%。
根據(jù)本發(fā)明，所欲形成的首選形式是圖1的形狀，其特征為帶有 兩個較長邊緣的橫截面，第一半徑R1的凹面朝向單條鋼絲中心，兩 個較短邊緣按照長邊和短邊之間的第二半徑R2垂直于碾壓方向自然 形成的圓弧形，其方式為沿整個橫截面周邊形成圓形輪廓。更精確的 說，第一半徑R1和第二半徑R2實質(zhì)上是相等的。首選鋼絲形狀可 采用塑形工具通過模具滾壓和模具壓延工序形成。而且，如欲獲得更 高的總阻力，可采用由橫截面扁鋼絲2a制成的更多加固層4，同時
可達(dá)到各加固層同軸定位的效果，其實質(zhì)定位了纏繞的最佳角度，即 沿著加固層的軸向方向精確地達(dá)到54度44分8秒，同時使容積利 用達(dá)到最大化。本發(fā)明中，再多層加固層設(shè)計中，由于考慮到各層的 共同作用效應(yīng)最大化，各層的最佳纏繞角度稍有不同，按經(jīng)驗由里向 外依次增大約2~3度。本發(fā)明中，通常加固層纏繞方向相對于軟管 中性軸交替變化。
現(xiàn)已證實，本發(fā)明高壓液壓加強軟管完全符合預(yù)定任務(wù)和目標(biāo)， 可在內(nèi)部和外部承受最佳壓力，與此同時，比之現(xiàn)有最先進的軟管，具有更高的扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定性和柔韌性。本發(fā)明液壓軟管的另一個優(yōu)點是， 橫截面扁鋼絲具有均勻的連續(xù)剖面。本發(fā)明液壓軟管的再一個優(yōu)點 是，填充系數(shù)最大化，使得未用于加固的容積最小化。更精確的說， 本發(fā)明鋼絲的填充系數(shù)可達(dá)到90%至99。/。，而圓形橫截面鋼絲最大
則為78.5%。本發(fā)明液壓軟管還有一個優(yōu)點，即外剖面沒有非連續(xù)面，
這就大大提高了抗疲勞性。本發(fā)明液壓軟管的一個額外優(yōu)點是，如圖
2所示，所述加固層4為兩個以上多層時，相鄰兩層加固層4的鋼
絲之間的定位是以一加固層第一半徑Rl構(gòu)成的凹面和另一加固層第
二半徑R2構(gòu)成的凸面相互疊加，或者說幾個加固層4的疊加方式是
鋼絲的凹面和末端相接，這可提高側(cè)向穩(wěn)定性和最大抗微震磨損性，
使接觸力沿表面分布，而非線性或邊緣分布。
本發(fā)明高壓液壓加強軟管可針對加固材料類型和形狀的具體情 況有所變化。除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采 用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護范 圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.高壓液壓加強軟管，包括待加固的柔性材料制成的內(nèi)層軟管結(jié)構(gòu)，至少一組由高抗拉強度材料制成的數(shù)條鋼絲，所述高抗拉強度材料制成的一組數(shù)條鋼絲纏繞于內(nèi)層軟管，其特征在于所述由高抗拉強度材料制成的數(shù)條鋼絲至少形成一層加固層，所述加固層至少覆蓋內(nèi)層軟管外表面面積的80％。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述高壓液壓加強軟管，其特征在于:所述加 固層為兩個以上多層時，各加固層均以同軸定位。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1和2所述高壓液壓加強軟管，其特征在于 所述相鄰兩層加固層的鋼絲之間定位的最佳角度以實現(xiàn)容積利用最 大化為基準(zhǔn)。
4. 根據(jù)上述一項或多項權(quán)利要求所述高壓液壓加強軟管，其特 征在于所述各加固層鋼絲纏繞方向相對于內(nèi)層軟管中軸交替變化。
5. 根據(jù)上述一項或多項權(quán)利要求所述高壓液壓加強軟管，其特 征在于所述高抗拉強度材料為高抗拉鋼材。
6. 根據(jù)上述一項或多項權(quán)利要求所述高壓液壓加強軟管，其特 征在于所述構(gòu)成內(nèi)層軟管結(jié)構(gòu)的柔性材料為橡膠。
7. 根據(jù)上述一項或多項權(quán)利要求所述高壓液壓加強軟管，其特 征在于所述構(gòu)成內(nèi)層管的柔性材料為聚合塑料。
8. 根據(jù)上述一項或多項權(quán)利要求所述高壓液壓加強軟管，其特 征在于所述至少一組數(shù)條延伸橫截面的鋼絲，各單條鋼絲橫截面包括兩個長邊緣和兩個短邊緣并以長短相間圍合而成，所述兩個長邊以 第一半徑R1向單條鋼絲中心凹陷形成內(nèi)凹弧面，所述兩個短邊以長邊和短邊之間的第二半徑R2并遠(yuǎn)離單條鋼絲中心外凸自然彎曲形成圓弧。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述高壓液壓加強軟管，其特征在于所述 第一半徑Rl與第二半徑R2相等。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述高壓液壓加強軟管，其特征在于所述 至少一組數(shù)條連續(xù)彎曲的鋼絲。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述高壓液壓加強軟管，其特征在于所 述至少一組數(shù)條由模具滾壓工序制成的鋼絲。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述高壓液壓加強軟管，其特征在于所述至少一組數(shù)條由模具壓延工序制成的鋼絲。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的高壓液壓加強軟管，其特征在于 所述加固層為兩個以上多層時，相鄰兩層加固層的鋼絲之間的定位 是以一加固層第一半徑R1構(gòu)成的凹面和另一加固層第二半徑R2構(gòu)成 的凸面相互疊加。
14. 根據(jù)上述一項或多項權(quán)利要求所述高壓液壓加強軟管，其特 征在于所述至少一組數(shù)條鋼絲的填充系數(shù)為90% 99%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種液壓軟管，尤其是一種高壓液壓加強軟管，包括待加固的柔性材料制成的內(nèi)層軟管結(jié)構(gòu)，至少一組由高抗拉強度材料制成的數(shù)條鋼絲，所述高抗拉強度材料制成的一組數(shù)條鋼絲纏繞于內(nèi)層軟管結(jié)構(gòu)，所述由高抗拉強度材料制成的數(shù)條鋼絲至少形成一層加固層，所述加固層至少覆蓋內(nèi)層軟管結(jié)構(gòu)外表面面積的80％。本發(fā)明的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)密實性高，扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定性和柔韌度高，在承受內(nèi)/外部高壓差條件下，具有較高的柔韌度，另外，鋼絲具有較大的填充系數(shù)，加固厚度降低，不影響爆破和脈沖阻力，原料少，耐磨損，使用壽命長。
文檔編號F16L11/08GK101581390SQ200810188439
公開日2009年11月18日 申請日期2008年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月19日
發(fā)明者東納提·艾瑞克, 昂弗拉·艾方索 申請人:瑪努利液壓器材(蘇州)有限公司