[发明专利]具有优化的钢线增强层的软管

说明书

为了改善高压软管中钢线的相等负载，具有不同负载伸长性能的钢线被引入软管随后的增强层中。负载伸长率的差异通过线材的E比率来量化，E比率等于拉伸强度除以断裂伸长率。径向最外钢线增强层的钢线具有最高的E比率，而径向最内钢线增强层具有最低的E比率。任何钢线增强层的E比率不低于任何内侧铺设的钢线增强层的E比率。钢线的E比率可能受到热处理或机械处理的影响。在机械处理中，可以通过引导折皱或折弯经过预成形设备而将它们引入线材中。

技术领域

本发明涉及用于在压力下输送流体的软管(hose)，其也被称为 高压软管或液压软管，以及生产这种软管的方法。

背景技术

用于在高压下输送流体例如液压油、水以及蒸汽或气体的高压、 柔性软管在各种设备和载具中无所不在，以有效地传递可相对于彼此 移动的部件之间的运动或流体。

通常，这些种类的软管由包含流体的弹性体芯管组成，在所述流 体周围一个或多个增强层已被螺旋化(spirally)卷绕同时被弹性材料 的中间层径向分隔。外层一般被施加在最外增强层上用于覆盖所述增 强层，使得它不被损坏。

增强层对于软管的功能至关重要，因为它不仅赋予软管强度，而 且还使软管保持柔性。增强层必须能够承受高度可变的压力与经过流 体传播的冲击波。由于软管多次用于恶劣的环境中并且在高温或低温 下输送腐蚀性(aggressive)流体，因此增强层在这些环境下必须保持 其强度、柔性和耐疲劳性的特性。

虽然在过去对新合成的增强纤维如长链合成的聚酰胺基芳族聚 酰胺或超高分子量聚乙烯定向纤维的期望较高，但用于增强高压软管 的最常用的材料仍是普通钢线，其可能涂覆有粘合剂层。

钢线可以多种方式施加在芯管周围，如：

·螺旋化软管，其中线材彼此平行以螺旋方式卷绕。优选地，将 增强层配对并且一对部件的线材以相反的方向卷绕，同时通过中间聚 合物或弹性体层隔开，或者

·可编织(braid)增强层，其可被描述为一对紧密卷绕在一起的 而没有中间弹性体层的螺旋化层。各螺旋化层的线材被分组为带状物， 且一层的带状物与另一层的带状物交织。可以根据平纹组织、斜纹组 织或缎纹组织进行交织。

软管中的钢线以螺旋角卷绕，该螺旋角通常被设定为钢线的切向 量和螺旋的轴线之间的角度。当该角度接近所谓的“中性角度”时，所 述增强件将在向软管施加压力时表现中性，软管既不缩短也不伸长。 中性角度是约为54°44'。

从力学的观点来看，软管必须满足一些基本要求：

·它必须具有足够的爆裂压力(BP)，即试验样品的最弱壁零件 处产生的压力。除其它因素外，爆裂压力直接取决于断裂负载和在增 强层的增强纤维的数目。其他因素是软管的结构：层数、各层的径向 位置、铺设角度、螺旋化的或编织的、所用的橡胶等

·软管必须在一定的工作压力(WP)下低于其爆裂压力使用。取 决于软管的应用，使用对于液压应用通常被设定为4的安全因子，那 么意图使用软管的压力不应大于爆裂压力的四分之一。

·当软管经受由于例如泵循环、阀门关闭、液流冲击和其他滥用 导致的脉冲压力时，脉冲寿命测试用于模拟这些现象的影响。在脉冲 寿命测试期间，一块软管负载有从接近零至高达125％或133％(取 决于软管结构)的工作压力并且反馈一定重复率和占空比的方波压力。 该测试由于软管的故障而停止或者当已经达到循环的规定数时停止。 可能地，幸存的试验样品经受最终爆裂试验，以评估软管的最终性能。

钢线增强的高压软管的领域中，下面的现有技术与本发明特别相 关：