专利名称：软管和用覆层制造软管的方法
技术领域：
本公开从总体上讲涉及一种软管，更具体地说，涉及一种有覆层的软管。
背景技术：
通常人们所知的提供的软管由内部管状件组成，在管状件上面缠有一层或多层柔性材料，以增加所述管的强度和性能特征。然而，许多这些现有设备都存在一种或更多种问题。例如，在一层或多层被缠绕的部分之间经常会出现缝隙，使内部管状部分可能通过该缝隙伸出来。为避免这种问题，普通的做法是将这些层粘在所述管上，并且层与层之间也互相粘结，以此阻止这些层在管子受到压力时产生独立移动。通常，当这些被粘结的管子用于动态工作时，在层与层之间趋向分裂管层的压力的作用下，其寿命相当短。
因此，需要一种由多层缠绕层构成且可以避免上述问题的软管。
图1和图2为根据一个实施例的一部分软管的局部等距视图；图3和图4分别为沿图1的3-3和4-4线截取的截面图；图5和图6为上述实施例整个软管的局部等距视图；图7为沿图6的7-7线截取的截面图；和图8为与图4所示相似的视图，不过所表示的是依据本发明的一个可选实施例。
具体实施例方式
图1和图2所示是依据本发明一个实施例的一根软管的一部分，该软管通常用附图标记10表示。管10包括1个含压力的内护套，或1个障壁，其形式为具有层14的管12，层14为以螺旋方式螺旋缠绕在管12上的柔性材料。层14可以由抗拉元件构成，且最好做成相对宽的有一个矩形截面的钢带的形式。
层14以一个角度缠绕，仅为举例起见，如与管12的纵轴大约成52°角缠绕。层14的螺旋形缠绕形成多个部分14a、14b、14c和14d，它们沿管12的长度轴向间隔开，且缠绕的方式使相邻部分之间的缝隙16相对较小。作为一个非限制性的例子，每条缝隙可以是该层宽度的5~10％。虽然管12的整个长度并未示于图1和图2，我们还是可以理解层14是沿其全长缠绕的，因此还会形成其它的部分。
如图2所示，一个由可能与层14相同的柔性材料制成的层20，以螺旋方式按与层14相同的方向缠绕在层14上，且与层14的角度大致相同。(在本文中，由于层12和层14以略微不同的直径被放置在管12上，所以其角度可能不相同。)层20的螺旋形缠绕形成多个部分20a、20b、20c和20d，它们沿管12的长度轴向间隔开；且缠绕的方式使相邻部分之间的缝隙22相对较小。同样，我们也可以理解层20是沿管12的全长缠绕的。
层20的缠绕使其各部分20a、20b、20c和20d与层14相邻层之间的缝隙16重叠。这样，层20的缝隙22也与层14的各部分14a、14b、14c和14d重叠。
如图4所示，层14各直径相对的部分向外径向弯曲，从而在层20两个相邻部分之间的缝隙22中形成一些伸出的凸出部14t。与此类似，层20各直径相对的部分向内径向弯曲，在层14的两个相邻部分之间的缝隙16中形成一些伸出的凸出部20t。这些凸出部14t和20t可以阻止层14和层20间的任何相对移动，否则，特别是在管10受到大幅度弯曲的情况下，这些移动是可能发生的。而且其还可以使每条缝隙16随管10的弯曲而扩大和收缩。
如图5所示，一个由可以与层14相同的柔性材料制成的层30，以螺旋方式按相同角度缠绕在层20上，但与层14和层20的缠绕方向相反。层30的螺旋形缠绕形成多个部分30a、30b、30c和30d，它们沿管12的长度轴向间隔开，且缠绕的方式使相邻各部分之间的缝隙32相对较小。同样可以理解，层30是沿管12的全长缠绕的。
如图6和图7所示，一个可以选择的由与层14相同的柔性材料制成的层40，其可能以螺旋方式按与层30相同的角度和方向被缠绕在层30上，并因此在方向上与层14和层20相反。层40的螺旋形缠绕形成了多个部分40a、40b、40c和40d，它们沿管12的长度轴间隔开，且缠绕的方式使相邻各部分之间的缝隙42相对较小。同样可以理解，层40是沿管12的全长缠绕的。
层40的缠绕可能使其各部分40a、40b、40c和40d与层30相邻层之间的缝隙32重叠；层40的缝隙42与层30的各部分30a、30b、30c和30d重叠。
虽然为了清楚起见并未示于图上，但可以理解，在层30上可以设置一个或更多的与上述实施例的凸出部14t相同的凸出部，其在层40相邻部分之间的缝隙42中径向向外伸出。同样，在层40上可能有一个或更多的与上述实施例的凸出部20t相同的凸出部，其在层30两个相邻部分之间的缝隙32中径向向内伸出。层30和层40上这些凸出部的作用方式与14t和20t一样。
当流体被引入管12时，内部的流体压力相对层14、20、30和40径向向外压迫该管，并使层内的张力增大，该张力在管12上产生反作用负载。由于层14、20、30和40的重叠关系，管12的整个外表面都受到了支持，而且在层间没有管子可能通过伸出来的缝隙。此外，层30和层40还在与层14和20相反的方向上提供一个扭矩，它抵销了在产生内部压力时层14和20对管12施加的力矩。这样，层30和40有助于平衡管10负载的纵向和圆周分量。结果，无论是管10的直径还是长度都很少随内部压力的变化而变化。
在上述每个实施例中，可以在外层上设置一个可选的保护层，以便为上述抗拉元件提供环境保护。
变体和等同物可以理解，凸出部14t和20t(和层30、40上的相应凸出部)可以不要，并将层14的外表面焊接或者粘接到直径相对部分上的层的内表面，以形成2个焊接结构或者连接件50和52。焊接结构50和52最好与层14各相邻部分之间的缝隙16相邻，其可以防止层14和层20之间的任何相对纵向移动。虽然为清楚起见并未示于图上，但可以理解，所述焊接结构也可以在层30和40之间形成和/或在层30和40之间以一种类似的方法形成。
可以理解，层40可以不要，并且如果将层30与层14和20的厚度相比，层30的尺寸可以被加倍。还有，层14和层20可以用一个单层替代，该层重叠缠绕在管12上。这样将单纯的层14和层20的功能整合到一个结构有些类似的单层中。更进一步，层30和层40可以用一个单层代替，该层重叠缠绕在相邻的内层20上。此外，层14、20、30和40中的一个或多个可以由下列部件构成多条相对较窄的并行排列的带子；一条取向聚合物链的高强度带；用纤维强化的带子、强化聚合物的复合物或其它材质的带子；或含金属加强物、包括钢、铝或铜合金的带子。再进一步，上述各层、部分和缝隙的数量、尺寸和种类组成都可在本发明的范围内有所变化。再有，各层的缠绕角度也可以与上述角度不同，且每层的缠绕角度可以不同于同根管上的其它一层或多层的缠绕角度。不仅如此，构成层的钢带可以不限于截面为矩形的，可以取其它形状。还有，层14、20、30和40中的任何一层或所有层均可设有涂层。
因为在前述公开中有一些其它改进、变化和替代，因此可以理解，所附权利要求书应做宽泛理解，并在某种意义上讲与本发明的范围一致。
权利要求
1.一种软管，其包括管状件，其限定一个适于容纳一种流体的纵向通道；第一层，其由螺旋缠绕在管状件外表面的柔性材料构成，其缠绕方式可在该层相邻的缠绕部分之间形成缝隙；第二层，其由缠绕在第一层上的柔性材料构成，缠绕方向与第一层的缠绕方向相同，且第二层的缠绕部分与第一层的缝隙重叠；和第三层，其由缠绕在第二层上的柔性材料构成，缠绕方向与第二层的缠绕方向相反。
2.按照权利要求1的一种管，其中第三层缠绕的方式使相邻的缠绕部分之间形成了缝隙，还包括第四层，其由柔性材料按与第三层缠绕方向相同的方向缠绕在第三层上构成，且第四层的缠绕部分与第三层的缝隙重叠。
3.按照权利要求1的一种管，其特征在于每层都从所述管的一端延伸至其另一端。
4.按照权利要求1的一种管，其特征在于至少在一层上形成有至少一个定位件，其伸入了相邻层的缝隙中以防止层间的相对移动。
5.按照权利要求4的一种管，还包括至少一个定位件，其在相邻层上形成且伸入所述一层的缝隙中。
6.按照权利要求5的一种管，其中所述定位件是在所述一层和相邻层上形成的凸出部。
7.按照权利要求1的一种管，还包括用以将第一层固定到第二层以防止此二者之间的相对移动的装置。
8.按照权利要求7的一种管，其中所述装置是焊接结构。
9.按照权利要求1的一种管，还包括一个由柔性材料构成的第四层，该柔性材料按与第三层缠绕方向相同的方向缠绕在第三层上，且第四层的缠绕部分与第三层的缝隙重叠，和用以将第四层固定到第三层上以防止此二者之间的相对移动的连接方式。
10.按照权利要求9的一种管，所述连接方式是焊接结构。
11.一种制作软管的方法，包括将柔性材料制成的第一层缠绕在管状件上，其缠绕方式使该层相邻缠绕部分之间形成缝隙；将柔性材料制成的第二层缠绕在第一层上，缠绕方向与第一层的缠绕方向相同，且第二层的缠绕部分与第一层的缝隙重叠；将柔性材料制成的第三层缠绕在第二层上，缠绕方向与第二层的缠绕方向相反。
12.按照权利要求11的一种方法，其中，第三层缠绕的方式使得可以在相邻缠绕部分之间形成缝隙，还包括将柔性材料制成的第四层缠绕在第三层的外表面上，缠绕方向与第三层的缠绕方向相同，且第四层的缠绕部分与第三层的缝隙重叠。
13.按照权利要求11的一种方法，其中每层都从所述管的一端缠绕至其另一端。
14.按照权利要求11的一种方法，还包括在至少一层上形成至少一个定位件伸入其相邻层的缝隙中，以防止层间的相对移动。
15.按照权利要求14的一种方法，还包括在相邻层上形成至少一个定位件伸入所述一层的缝隙中。
16.按照权利要求11的一种方法，还包括将第一层固定到第二层上以防止此二者之间的相对移动。
17.按照权利要求16的一种方法，其特征在于固定的步骤包括将第一层焊接到第二层上。
18.按照权利要求11的一种方法，其特征在于还包括将柔性材料制成的第四层缠绕在第三层的外表面上，缠绕方向与第三层的缠绕方向相同，且第四层的缠绕部分与第三层的缝隙重叠，并将第四层固定到第三层上以防止此二者之间的相对移动。
19.按照权利要求18的一种方法，其中固定的步骤包括将第四层焊接到第三层上。
20.一种软管，其包括管状件，其限定一个适于容纳一种流体的纵向通道；第一层，其由螺旋缠绕在管状件外表面的柔性材料构成，且第一层的相邻部分以一种重叠关系延伸；和第二层，其由缠绕在第一层上的柔性材料构成，缠绕方向与第一层的缠绕方向相反。
21.按照权利要求20的一种管，其中第二层的相邻部分以一种重叠关系延伸。
22.按照权利要求21的一种管，还包括用以防止至少一层的相邻部分之间的相对移动的装置。
23.按照权利要求22的一种管，其中所述装置是在至少一个相邻部分上形成的一个凸出部。
24.按照权利要求20的一种管，其特征在于每层都从所述管的一端延伸至其另一端。
25.一种制作软管的方法，其包括将柔性材料制成的第一层缠绕在管状件上，其缠绕方式使该层相邻部分以重叠关系延伸，并将柔性材料制成的第二层缠绕在第一层上，缠绕方向与第一层的缠绕方向相反。
26.按照权利要求25的一种方法，第二层的相邻部分以一种重叠关系延伸。
27.按照权利要求26的一种方法，还包括防止至少一层的相邻部分之间的相对移动。
28.按照权利要求27的方法，其特征在于防止的步骤包括在至少一个相邻部分上形成一个凸出部以伸到其它相邻部分内。
29.按照权利要求25的一种方法，其特征在于每层都从所述管的一端缠绕至其另一端。
全文摘要
一种方法和管状部分(12)，该管状部分限定一个适于容纳被输送流体的纵向通道，和多个由螺旋缠绕在管状部分的柔性材料构成的层(14、20、30)。
文档编号F16L11/16GK1643287SQ03807163
公开日2005年7月20日 申请日期2003年3月26日 优先权日2002年3月26日
发明者D·J·弗拉塞尔 申请人:韦尔斯特里姆国际有限公司