软管和管道组件及安装系统和方法

专利名称：软管和管道组件及安装系统和方法
技术领域：
本发明总体涉及柔性软管和用于安装这种软管和刚性管道的支 架。更具体地，本发明涉及包括软管或管子、金属插入件和包覆成型 的热塑性安装支架的软管或管道组件。
背景技术：
通常，可采用将软管和/或管子组件固定到设备上的多种不同的方 法或设计之一。这种软管组件通常包括软管、 一段长度的刚性件和端
部安装流体连接件。通常，这种设计需要具有以下性能相对于其它 构件定位并维持软管组件，并保护组件的软管构件免受机械损害，包 括安装软管组件时受到的损害。现有的设计可包括螺栓连接的金属 支架和弹性体衬套；用弹性体涂覆或未涂覆的金属或塑料夹子；整体 成型的热塑性低温材料；和/或焊接到金属管子上的金属支架，金属管 子随后利用铜焊到管道上的心轴和/或金属箍巻压到软管端部。
但是，现有支架设计具有性能问题，包括安装期间由于施加到 螺栓或类似紧固件上的力导致的热塑性材料的破坏或破裂；软管构件 与涂覆或未涂覆的金属或塑料夹子之间缺乏足够的机械或粘接整体性 导致的在使用期间软管和系统构件之间的相对运动；安装在软管构件 和金属支架之间的弹性体衬套的移动；和类似的问题。另外的问题可 源于构件和制造工艺的复杂性，这可导致高成本或由于减少成本或减 少制造时间导致的低劣的软管支架或管道连接体支架。
而且已知在光滑金属管道上进行包覆成型具有以下问题由于成 型材料和管子之间的摩擦系数较低，因此管道会相对于包覆成型构件 发生旋转和轴向运动。

发明内容
本发明涉及这样的系统和方法，其提供采用刚性安装支架和用于 结合刚性安装支架与软管的包覆成型塑性材料的软管组件。优选地， 安装支架是金属的，并且金属安装支架和软管的至少一部分由塑性包 覆成型材料封装从而提供这种结合。
因此，根据本发明，用于将一段长度的软管或管子固定到结构上 的系统和方法可包括具有刚性插入件的支架，该刚性插入件与该段长 度软管的一部分相关联。优选地，用弹性材料包覆成型刚性插入件的 至少一部分，该弹性材料封装插入件的至少一部分，并与该段长度的 软管的外部至少部分地熔合或机械锁定或接合。该熔合或接合可通过
以下操作获得在加工期间，熔化的低粘度热塑性材料流与软管或管 子紧密接触，并且包覆成型件收缩到软管或管子表面。刚性插入件优 选地限定至少一个安装元件，例如孔口，用于使用至少一个紧固件将 支架固定到结构上，从而将该段长度的软管固定到结构上。优选地， 刚性插入件的限定这种安装孔口的至少一部分没有由弹性材料封装， 因此为例如螺栓的紧固件提供支撑面。根据本发明的多个实施例，金 属插入件的未包覆成型部分可采用销、孔、或其它安装装置设计。插 入件的多个实施例由钢、铝或类似的刚性材料或金属制成，使得插入 件和支撑面比制成包覆成型件的弹性材料更坚固。刚性插入件可至少 部分地包围该段长度的软管的一部分，刚性插入件的包围软管的所述 部分优选由包覆成型件封装。然而，插入件可不包围软管，可仅靠近 软管配置。为了使软管弯曲，刚性插入件的包围或接触软管的部分可 被弯曲，使得在插入件以及插入件的包围或接触部分被包覆成型时， 在软管中形成弯曲度。另 一种在软管中形成弯曲度的方式可采用在"直 的"支架上形成的弯曲包覆成型件，它包围软管使得软管弯曲。
本发明解决了与前述的软管或管道安装设计有关的多个性能问 题。例如，安装螺栓紧固件的力导致的热塑性材料破坏或破碎可由本 发明的实施例解决，在这些实施例中，刚性金属安装支架的至少一部 分没有被包覆成型件封装，尤其是安装支架包括螺栓孔或类似物的部分没有被包覆成型件封装。结果，使得安装螺栓支撑在暴露的金属上， 而不是象通常在现有支架中的情况那样支撑在未加强的树脂或类似物 上。作为另一个实施例，软管构件与相关联的支架之间缺乏充分的机 械或粘接整体性由本发明的实施例通过以下方式解决，即用能够通过 机械、热和/或化学的方式与支架和软管或管子结合的树脂或类似物整 体包覆成型支架和软管连接体。本发明的实施例还不需要安装在软管 构件和金属支架之间的弹性体衬套或类似物，因为本发明消除了支架 和软管或管子之间的任何相对运动。另外，本发明的实施例可通过单 一步骤、较低技术水平程序而用于软管组件。因此，在软管组件中应 用本发明可减小构件的复杂性和简化制造工艺，从而减少制造和安装 成本。
本发明通过嵌件成型(例如通过使用塑料包覆成型材料的压力注 射成型)而将嵌件包覆成型件和软管或管子结合起来，从而提供能够 满足艰巨的应用和系统需要的坚实的组件。该系统的坚实性在例如大 型卡车和重型设备的重载应用中尤其重要。例如，所述的金属插入件 提供坚实性来抵抗安装表面上的夹紧扭矩和压力。另外，金属插入件 提供坚实性来抵抗系统需要导致施加到组件上的轴向和旋转力。有利 地，在包覆成型塑料材料被破坏的情况下，采用部分包围软管或管子 的金属插入件的实施例能够至少在一定程度上将软管或管子保持在 位。另外，构件的嵌件注射成型以经济有效的方法提供组件中构件的 功能。在另一措施中，金属插入件可包含切除部分和/或减小的厚度尺 寸或构件面积，从而减轻重量。优选地，通过材料的受控压力成型和 成型加工导致的材料收缩以及成型后的材料收缩，包覆成型塑料材料 提供对软管和金属插入件构件的调整配合。因此，包覆成型材料可提 供能够维持软管上的轴向和旋转位置的径向力，防止对软管构件的磨 损破坏。作为又一特征，包覆成型材料可包含雕刻或烙印。
包覆成型材料可以如下方式设置从而提供组件对系统的安装表 面，包括前述轴向和径向定位，并与例如框架元件的系统构件接触， 而定位软管构件使其不与这种系统构件直接接触。另外，在组件中使用的软管可包含纺织物或金属的外表面、聚合弹性体外表面或这些外 表面的组合，这有助于组件对轴向应力和旋转应力的坚实性。
本发明的另一实施例包括这样的组件，该组件包括金属管子、金 属支架插入件和弹性包覆成型件，该弹性包覆成型件用于机械结合金 属支架插入件和由包覆成型件至少部分封装的管子。用于产生该组件 方法的实施例可包括对管子进行处理从而增加管子在定向方面的保持 力。如以上联系本发明其它实施例所说明的，包覆成型材料具有以下
性质顺应插入件的表面，和在成型期间和成型之后收缩从而抓紧这 些表面，从而提供力来将构件保持在一起。工艺的注射和保持压力以 及材料的热性能有助于构件顺应理想的定向并将其保持。包覆成型金 属管子丧失定向的剩余趋势可在本发明某些可替换实施例中以如下方 式得到解决，即对管材料进行轴向和径向墩锻，这可提供与包覆成型 材料的机械互锁。
本发明的另 一 实施例可包括这样的组件，该组件包括一个或更多 个软管或管子和包覆成型塑料材料，该包覆成型塑料材料使用或者不 使用与某些或所有软管和管子的一部分相关联和/或包围它们的支架 插入件，顺应软管从而弯曲以给软管定路线。这些实施例在组件中提 供两个或更多个软管或管子的连接束，从而可提供抗环境磨损性和其 它优点。而且，使用固化的包覆成型件可为这样进行包覆成型的软管 提供抗真空塌陷性，并可为软管提供热保护，其中固化的包覆成型件 通过它凝固到相对弹性的刚度时的收缩而熔合或至少部分地机械结合 到软管的表面上。
在根据这种实施例形成组件的方法中，可包括将软管或管子插入 到热注射模具的腔中。热塑性材料可完全或部分在软管外直径上围绕 软管成型。这种热塑性材料在固化状态相对于软管可以是刚性的，并 使得软管在使用中维持成型的弯曲度。因此，两个或多个软管可插入 到注射模具的腔中，热塑性材料可围绕软管成型，将软管连接到组件 中，在使用中为软管相对于彼此和其它结构提供定向。
另外，根据上述任一实施例，围绕软管成型的热塑性材料可被选择来保护软管不受到软管应用环境中其它构件对软管的磨损破坏，并
被选择来对软管提供与环境的绝热保护。发泡聚苯硫醚(PPS)套管
可以是能够使用的刚性的热保护套管材料。其它实施例可以包括包覆 成型热塑性材料的环形结构，该结构粘接到软管外径并防止软管的真 空塌陷。另外，这种包覆成型环可用于将软管与结构间隔开，并防止 结构对软管的磨损。
前述相当粗略地概述本发明的特征和技术优点，从而使本发明以 下的详细描述被更好地理解。本发明其它特征和优点将在下文描述， 这将形成本发明权利要求的主题。本领域技术人员应该理解，公开的
明相同目的的基础。本领域技术人员还应该理解，这种相当的结构没 有离开所附权利要求设定的本发明的精神和范围。被认为是本发明特 征部分的新颖特征，包括其组织和操作方法，与其它目的和优点一起， 将结合附图从以下说明中被更好地理解。但是，应该明白地理解，每 一个图仅为了说明和描述的目的提供，并不是要定义本发明的界限。


附图被包括进来并形成说明书的一部分，其中相同的数字指示相 同的部件，附图示出本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发
明的原理。附图中
图l是本发明软管组件实施例的透视图2是图1示出的本发明软管组件实施例的另一透视图3是安装到结构上的本发明软管组件实施例的环境视图4是本发明軟管组件实施例的部分的、大致横截面视图5是刚性插入件实施例的透视图，该刚性插入件可应用于本发
明软管组件的多个实施例中；
图6是另一刚性插入件实施例的透视图，该刚性插入件可应用于
本发明软管组件的多个其它实施例中；
图7是根据本发明使软管弯曲的组件另 一 实施例的俯视平面图；图8是用于图7组件实施例中的插入件实施例的俯视平面图； 图9是用于图7组件实施例中的插入件另 一 实施例的俯视平面和
图10是根据本发明实施例用于形成软管组件或系统的方法实施 例的流程图。
具体实施例方式
根据本发明的实施例，例如图1和2示出的软管组件100的软管 组件可被用作将一段长度的软管101在一结构上固定在位的系统，例 如图3所示。软管可以是柔性的并具有弹性橡胶外部或类似物。然而， 软管的外部可具有纺织编织物外部或类似物。另外，本发明还可包括 刚性或柔性的管道，代替软管101。刚性管道可以是金属管道或类似 物，柔性管道可以是塑料的。
软管组件100还包括支架102。支架包括刚性插入件103和弹性 包覆成型件105，弹性包覆成型件105封装插入件的至少一部分和与 该插入件相关联的软管的至少一部分。优选地，如横截面图4所示， 该包覆成型件至少部分与软管或管子的外部熔合或机械地结合或接 合。该结合可作为以下操作的结果在加工期间，熔化的低粘度热塑 性材料流与软管或管子紧密接触，并且在凝固时导致包覆成型件105 收缩。优选地，根据本发明的实施例，弹性包覆成型件由塑料形成， 塑料可围绕与插入件相关联的软管的一部分注射成型。该塑料可以是 聚合塑料，例如通常称为"尼龙66"的热塑性塑料。
根据本发明的实施例，刚性插入件由耐用的刚性金属，例如钢或 铝形成。本发明的多个实施例采用限定在插入件中的孔口、孔、开孔 槽或类似物110的多种布置，以用于利用紧固件或类似物将支架固定 到结构上。例如，图3中示出螺栓301和302穿过插入件103中限定 的孔口，从而将组件100固定到结构305上，结构305可以是车辆、 一件设备或类似物的框架元件、主体构件、防火隔墙或类似物。优选 地，刚性插入件为将支架固定到结构上的紧固件提供支撑面。具体地，由于刚性插入件可由金属或类似物形成，因此相比弹性包覆成型件
105，刚性插入件更坚固并且更能抵抗例如螺栓301和302的紧固件或 它们的安装带来的力。换句话说，在安装期间，螺栓301和302可被 扭转到较高的程度，因为它支撑在插入件103的非包覆成型部分107 上，所以不会破坏组件100，并且在操作期间，螺栓301和302支撑 在非包覆成型部分107上，不会给组件的任何部分造成严重的磨损。
在插入件由承受腐蚀的材料形成或者组件在插入件的非包覆成型 部分尤其易受腐蚀的环境中使用时，插入件的金属可被保护起来。例 如，钢插入件可进行电镀，或者铝插入件或至少非包覆成型部分可进 行透明涂覆。
图5和6各示出可用于本发明的刚性插入件的一个实施例。图5 示出刚性插入件501，它至少部分包围软管或管子101的由包覆成型 件105封装的部分。该插入件还示出为图4的部分大致横截面视图中 的插入件103，它包围软管101并位于包覆成型件105下面。图6示 出的插入件601可与软管101并排配置，并至少部分地由包覆成型件 封装，与插入件501类似。但是，插入件601并不是以与插入件501 相同的方式包围软管101的相关联部分。
根据本发明的实施例，支架可使得软管在软管组件中弯曲，如图 7所示。例如，刚性插入件801或901的包围一段长度的软管101并 由包覆成型件105封装的部分可以是弯曲的，因此使得软管101弯曲。
或者，根据本发明，可通过用弯曲的包覆成型件来包覆成型软管 和相关联的直的插入件(例如插入件501或601),从而使得软管弯曲。 这可通过以下方式实现使用具有所需弯曲形状的模具或嵌件并将软 管以所需的弯曲度设置在注射成型设备中来注射成型该包覆成型件。 在该实施例中，包覆成型件延伸超出插入件横向界限的量可大于(较 明显地大于)图1-3中示出的包覆成型件延伸超出插入件横向界限的 量。
现在参照图10的流程图1000。要形成组件100的实施例，使刚 性插入件(例如插入件501或601)在1001与一段长度的软管段相关联。刚性插入件的一部分，例如插入件501的部分502可包围软管的 一部分，或者例如601的插入件可与软管的一部分并排设置，优选与 软管的一部分接触。
在1003，用弹性材料包覆成型刚性插入件和与刚性插入件相关联 的软管部分。因此，在1005，插入件的一部分被封装，弹性材料至少 部分熔合或机械结合到该段软管的外部，或者例如通过包覆成型件的 收缩结合到用于代替软管的管子的外部上。在1005的包覆成型可通过 将塑料注射成型为封装刚性插入件一部分的形状来实现。在热塑性塑 料注射软管期间，熔化的低粘度热塑性材料可(在压力下)流动与软 管或管子紧密接触，并且在凝固时收缩并机械结合到软管或管子上。
在1005，使用得到的组件作为将软管固定到结构上的系统可能要 求使用紧固件或类似物将刚性插入件固定到结构上。优选地，如上文 所述，将刚性插入件固定到该结构上的紧固件支撑在插入件的非包覆 成型的表面上。
通过将弯曲的刚性插入件与该段长度的软管一起使用，并使该段 长度的软管与刚性插入件的弯曲度一致，软管可以被弯曲。在IOOI， 弯曲的刚性插入件与该段长度的软管相关联，并且通过使该段长度的 软管与刚性插入件的弯曲度一致而使得该段长度的软管弯曲。当在 1003对软管和插入件进行包覆成型时，封装至少与刚性插入件的弯曲 部分相关联的软管部分，在软管中固定弯曲度。
尽管本发明及其优点已经详细描述，但应理解的是可进行各种变 化、替换和更改，而不离开所附权利要求限定的本发明的精神和范围。 而且，本申请的范围不限于本说明书中描述的工艺、机器、制造、物 质成分、装置、方法和步骤的特定实施例。如本领域普通技术人员从 本发明的公开中所容易理解的，根据本发明可使用与此处描述的相应 实施例完成基本相同的功能或取得基本相同的结果的、现有的或将来 被开发出来的工艺、机器、制造、物质成分、装置、方法或步骤。因 此，所附权利要求旨在将这种工艺、机器、制造、物质成分、装置、 方法或步骤包括在它们范围之内。
权利要求
1. 一种软管组件，包括一段长度的软管；支架，包括刚性插入件；和弹性包覆成型件，其封装所述插入件的至少一部分并与所述软管外部的至少一部分机械结合。
2. 如权利要求1所述的软管组件，其中所述软管是柔性的，并且 所述外部包括纺织编织物。
3. 如权利要求1所述的软管组件，其中所述软管是柔性的并且所 述外部是橡胶的。
4. 如权利要求1所述的软管组件，其中所述弹性包覆成型件是塑 料的。
5. 如权利要求4所述的软管组件，其中所述塑料是聚合塑料。
6. 如权利要求4所述的软管组件，其中所述塑料是尼龙66。
7. 如权利要求1所述的软管组件，其中所述刚性插入件是金属的。
8. 如权利要求7所述的软管组件，其中所述金属是钢。
9. 如权利要求1所述的软管组件，其中所述钢是电镀的。
10. 如权利要求1所述的软管组件，其中所述刚性插入件限定一 安装孔口 ，该安装孔口用于利用紧固件将所述支架固定到一结构上。
11. 如权利要求IO所述的软管组件，其中所述紧固件包括穿过所 述孔口以便固定到一结构上的螺栓。
12. 如权利要求1所述的软管组件，其中所述刚性插入件为将所 述支架固定到所述结构上的紧固件提供支撑面。
13. 如权利要求12所述的软管组件，其中所述支撑面比包括所述 弹性包覆成型件的材料更坚固。
14. 如权利要求1所述的软管组件，其中所述刚性插入件至少部 分地包围所述软管。
15. 如权利要求14所述的软管组件，其中包围所述软管的所述刚 性插入件的一部分被封装。
16. 如权利要求1所述的软管组件，其中所述刚性插入件至少部 分地包围所述一段长度软管的一部分，并且所述刚性插入件的包围所 述一段长度的软管的所述部分的部分是弯曲的，并由所述包覆成型件 封装，使得所述软管弯曲。
17. 如权利要求1所述的软管组件，其中所述包覆成型件是弯曲 的，从而赋予所述软管弯曲度。
18. —种用于将一段长度的软管固定到一结构上的系统，所述系 统包括支架，所述支架具有与所述一段长度软管的一部分相关联的刚 性插入件，所述刚性插入件的至少一部分用弹性材料包覆成型，所述 弹性材料封装所述插入件的至少一部分并至少部分地与所述一段长度 的软管的外部的至少一部分结合，所述刚性插入件限定至少一个安装 孔口 ，用于利用至少一个紧固件将所述支架以及因此所述一段长度的 软管固定到一结构上，所述刚性插入件的限定所述至少一个孔口的至 少一部分没有被所述弹性材料封装，因此为所述至少一个紧固件提供 支撑面。
19. 如权利要求18所述的系统，其中所述插入件以及因此所述支 撑面比弹性材料更坚固。
20. 如权利要求18所述的系统，其中所述紧固件包括螺栓，所述 螺栓穿过所述孔口并支撑在所述插入件的非包覆成型的部分上从而将 所述一段长度的软管固定到所述结构上。
21. 如权利要求18所述的系统，其中所述刚性插入件至少部分地 包围所述一段长度的软管的所述部分，并且所述刚性插入件的包围所 述软管的部分被封装。
22. 如权利要求21所述的系统，其中包围所述一段长度软管的所 述部分的所述刚性插入件的所述部分是弯曲的，使得所述软管弯曲。
23. 如权利要求18所述的系统，其中包覆成型所述刚性插入件的 弹性材料形成为弯曲的形状，使得所述软管弯曲。
24. 如权利要求18所述的系统，其中所述软管是柔性的并且所述 外部是橡胶的。
25. 如权利要求18所述的系统，其中所述软管是柔性的并且所述 外部是纺织编织物。
26. 如权利要求18所述的系统，其中所述弹性包覆成型件是塑料的。
27. 如权利要求26所述的系统，其中所述塑料是聚合塑料。
28. 如权利要求26所述的系统，其中所述塑料是尼龙66。
29. 如权利要求18所述的系统，其中所述刚性插入件是金属的。
30. 如权利要求29所述的系统，其中所述金属是钢。
31. 如权利要求29所述的系统，其中所述金属是抗腐蚀性的。
32. —种方法，包括使刚性插入件与一段长度的软管相关联；和用弹性材料包覆成型所述刚性插入件和与所述刚性插入件相关联 的所述一段长度的软管的一部分，从而封装所述插入件的一部分并机 械结合所述弹性材料与所述一段长度的软管的所述部分。
33. 如权利要求32所述的方法，其中所述弹性材料是热塑性材料， 所述包覆成型还包括使得所述热塑性材料冷却并收缩，从而机械结合 所述弹性材料和所述一段长度的软管的所述部分。
34. 如权利要求32所述的方法，其中所述包覆成型包括将塑料注 射成型为封装所述刚性插入件的一部分的形状。
35. 如权利要求32所述的方法，还包括将所述刚性插入件固定到 一结构上。
36. 如权利要求35所述的方法，其中所述固定包括将所述刚性插 入件紧固到一结构上。
37. 如权利要求36所述的方法，其中将所述刚性插入件固定到所 述结构上的紧固件支撑在所述插入件的非包覆成型的表面上。
38. 如权利要求37所述的方法，还包括来自紧固件的支撑力将所述刚性插入件固定到所述刚性插入件的非包覆成型的表面上。
39. 如权利要求32所述的方法，其中所述关联包括利用所述刚性 插入件的至少一部分包围所述软管的至少一部分。
40. 如权利要求32所述的方法，还包括通过所述关联使得所述一段长度的软管弯曲包括使弯曲的刚性插 入件与所述一段长度的软管关联并使得所述一段长度的软管与所述刚 性插入件的弯曲度一致。
41. 如权利要求32所述的方法，其中所述关联包括使弯曲的刚 性插入件与所述一段长度的软管关联，通过使得所述一段长度的软管 与所述刚性插入件的弯曲度一致而使得所述一段长度的所述软管弯 曲，用所述刚性插入件的至少弯曲的部分包围所述软管的至少一部分， 并包覆成型所述刚性插入件的至少所述弯曲的部分和所述一段长度的 软管的被包围的部分。
42. 如权利要求32所述的方法，其中所述包覆成型还包括包覆成 型所述刚性插入件和所述软管的以弯曲的构形延伸超出所述插入件的 一部分，从而使所述软管弯曲。
全文摘要
一种软管组件(100)，包括一段长度的软管(101)和支架(102)。该支架包括刚性插入件(103)和封装插入件的至少一部分并与软管外部的至少一部分机械结合的弹性包覆成型件(105)。一种生产这种组件的方法，可采用热塑性注射成型，并包括以下步骤使刚性插入件与一段长度的软管关联并用弹性材料包覆成型刚性插入件和一段长度的软管的与刚性插入件相关联的部分，从而封装插入件的一部分并机械结合弹性材料与一段长度的软管的所述部分。刚性插入件的一部分可从支架伸出并为安装紧固件提供安装孔和支撑面。
文档编号F16L11/12GK101512204SQ200780031766
公开日2009年8月19日 申请日期2007年7月13日 优先权日2006年7月17日
发明者L·雷尔斯巴克 申请人:盖茨公司