专利名称：35MPa压力等级聚四氟乙烯软管组件的不锈钢丝增强结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种35MPa压力等级聚四氟乙烯软管组件的不锈钢丝增强结构。
背景技术：
聚四氟乙烯软管组件由聚四氟乙烯内管、不锈钢丝增强结构、金属连接件组成。其中，不锈钢丝增强结构起到提高聚四氟乙烯内管承压效果的作用。通常情况下，聚四氟乙烯内管的耐压压力为0. 5MPa 2. 5MPa，而聚四氟乙烯内管经不锈钢丝增强后，其最终产品的工作压力可以达到21MPa ^MPa。因此，不锈钢丝增强技术已广泛应用于航空、航天领域的2 IMPa ^MPa软管组件。随着航空、航天技术的不断发展，聚四氟乙烯软管组件已要求达到35MI^压力等级，经过不锈钢丝强度计算和试验验证，原有“单层缠绕结构(由2层缠绕方向相反的缠绕结构组成)+双层编织结构”的不锈钢丝增强结构已不能满足这一压力等级要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种35MI^压力等级聚四氟乙烯软管组件的不锈钢丝增强结构，该结构贴附在聚四氟乙烯内管表面，使其最终产品的工作压力可以满足35MI^要求。本发明提出的35MI^压力等级聚四氟乙烯软管组件的不锈钢丝增强结构，由聚四氟乙烯内管1、第一不锈钢丝缠绕结构2、第二不锈钢丝缠绕结构3、第三不锈钢丝缠绕结构 4、第四不锈钢丝缠绕结构5、第一不锈钢丝编织结构6和第二不锈钢丝编织结构7组成，其中第一不锈钢丝缠绕结构2、第二不锈钢丝缠绕结构3、第三不锈钢丝缠绕结构4、第四不锈钢丝缠绕结构5依次贴附在聚四氟乙烯内管1的外表面，第一不锈钢丝编织结构6、第二不锈钢丝编织结构7依次贴附在第四不锈钢缠绕结构5的外表面，所述聚四氟乙烯内管1 为中部空心的管状结构，第一不锈钢丝缠绕结构2、第二不锈钢丝缠绕结构3、第三不锈钢丝缠绕结构4、第四不锈钢丝缠绕结构5、第一不锈钢丝编织结构6和第二不锈钢丝编织结构7的不锈钢丝直径均为Φ0. 15mm Φ0. 5mm，第一不锈钢丝缠绕结构2和第三不锈钢丝缠绕结构4的增强角度为与水平面呈30° 60°，通过控制缠绕行程和缠绕外径的尺寸实现，第二不锈钢丝缠绕结构3和第四不锈钢丝缠绕结构5的增强角度为与水平面呈120° 150°，通过控制缠绕行程和缠绕外径的尺寸实现；第一不锈钢丝编织结构6和第二不锈钢丝编织结构7的增强角度分别为30° 60°，通过控制编织行程和编织外径的尺寸实现。本发明中，所述聚四氟乙烯内管1内径为Φ6mm Φ25mm。本发明中，所述不锈钢丝使用时，先进行预成型，控制不锈钢丝的圈径范围为 14mm 60mm,节距范围为9mm 80mmo本发明中，第一不锈钢丝缠绕结构2缠绕行程的行程范围为14mm 100mm，缠绕外径范围为8mm 43mm。本发明中，第二不锈钢丝缠绕结构3缠绕行程的行程范围为15mm 102mm，缠绕外径范围为8mm 45mm。本发明中，第三不锈钢丝缠绕结构4缠绕行程的行程范围为16mm 105mm，缠绕外径范围为9mm 47mm。本发明中，第四不锈钢丝缠绕结构5缠绕行程的行程范围为17mm 110mm，缠绕外径范围为IOmm 49mm。本发明中，第一不锈钢丝编织结构6的编织工艺为将不锈钢丝交叉编织，控制其行程范围为15mm 115mm，夕卜径范围为Ilmm 46mm。本发明中，第二不锈钢丝编织结构7的编织工艺为将不锈钢丝交叉编织，控制其行程范围为17mm 120mm，外径范围为13mm 48mm。本发明中，对第一不锈钢丝缠绕结构2、第二不锈钢丝缠绕结构3、第三不锈钢丝缠绕结构4和第四不锈钢丝缠绕结构5进行缠绕，所述缠绕张力范围为3N 40N。本发明中，对第一不锈钢丝编织结构6和第二不锈钢丝编织结构7进行编织，所述编织张力范围为20N 90N。本发明中，所述不锈钢丝增强结构的制备方法、具体步骤如下
1.对不锈钢丝进行预成型工艺，使不锈钢丝的圈径21和节距20达到设计的范围内。2.选取一定内径的聚四氟乙烯内管1，使用预成型不锈钢丝进行缠绕工艺，使不锈钢丝均勻地贴附在聚四氟乙烯内管1的外表面，同时保证第一缠绕行程和第一缠绕外径在设计的范围内。3.在第一不锈钢丝缠绕结构2的外表面使用预成型不锈钢丝进行缠绕工艺，使不锈钢丝均勻地贴附在第一不锈钢丝缠绕结构2的外表面，同时保证第二缠绕行程和第二缠绕外径在设计的范围内。4.在第二不锈钢丝缠绕结构3的外表面使用预成型不锈钢丝进行缠绕工艺，使不锈钢丝均勻地贴附在第二不锈钢丝缠绕结构3的外表面，同时保证第三缠绕行程和第三缠绕外径在设计的范围内。5.在第三不锈钢丝缠绕结构4的外表面使用预成型不锈钢丝进行缠绕工艺，使不锈钢丝均勻地贴附在第三不锈钢丝缠绕结构4的外表面，同时保证第四缠绕行程和第四缠绕外径在设计的范围内。6.在第四不锈钢丝缠绕结构5的外表面进行不锈钢丝编织工艺，使不锈钢丝交叉地贴附在第四不锈钢丝缠绕结构5的外表面，同时保证第一编织行程和第一编织外径在设计的范围内。5.在第一不锈钢丝编织结构6的外表面进行第二不锈钢丝编织工艺，使不锈钢丝交叉地贴附在第一不锈钢丝编织结构6的外表面，同时保证第二编织行程和第二编织外径在设计的范围内。本发明提供的不锈钢丝增强结构，适用于内径为Φ6πιπι Φ25πιπι聚四氟乙烯内管。本发明提供的不锈钢丝增强结构，其主要参数为不锈钢丝预成型节距、不锈钢丝预成型圈径、增强张力、增强角度、增强外径和增强行程。不锈钢丝预成型节距和圈径是通过缠绕的行程和外径确定，合理的预成型尺寸可使增强软管具有一定的弹性，使其最终的产品具有更好的耐压性能。增强张力可控制增强外径，各增强结构的张力需通过配合达到最佳受力状态，使其最终产品具有更好的耐脉冲性能。增强角度可反映本发明形成的最终产品的伸长与缩短、爆破压力等情况，但由于增强角度无法通过实际测量器具准确测出，故增强角度的确定需通过增强外径和增强行程来控制。合理的增强角度配合可使本发明形成的最终产品在脉冲前后的伸长率控制在士2%，避免过度伸长或过度缩短引起的泄漏故障发生。本发明提供的不锈钢丝增强结构，其结构组成为“双层缠绕结构+双层编织结构”，相比“单层缠绕结构+双层编织结构”多增加了 2层缠绕层，并通过优化各个增强结构的主要参数，大幅提高了其最终产品的整体耐压性能，使其工作压力满足35MI^要求，室温爆破压力满足HOMPa要求。
图1为本发明的结构图示。图2为本发明中各个增强层的结构图示。图3为本发明中预成型不锈钢丝的结构图示。图中标号1为聚四氟乙烯内管，2为第一不锈钢丝缠绕结构，3为第二不锈钢丝缠绕结构，4为第三不锈钢丝缠绕结构，5为第四不锈钢丝缠绕结构，6为第一不锈钢丝编织结构，7为第二不锈钢丝编织结构，8为第一缠绕行程，9为第二缠绕行程，10为第三缠绕行程， 11为第四缠绕行程，12为第一编织行程，13为第二编织行程，14为第一缠绕外径，15为第二缠绕外径，16为第三缠绕外径，17为第四缠绕外径，18为第一编织外径，19为第二编织外径，20为预成型节距，21为预成型圈径。
具体实施例方式下面通过实施案例结合附图1和附图2进一步说明本发明。实施例1 :35MI^压力等级聚四氟乙烯软管组件的不锈钢丝增强结构由聚四氟乙烯内管1、第一不锈钢丝缠绕结构2、第二不锈钢丝缠绕结构3、第三不锈钢丝缠绕结构4、第四不锈钢丝缠绕结构5、第一不锈钢丝编织结构6、第二不锈钢丝编织结构7组成，其中第一不锈钢丝缠绕结构2、第二不锈钢丝缠绕结构3、第三不锈钢丝缠绕结构4和第四不锈钢丝缠绕结构5依次贴附在聚四氟乙烯内管1的外表面，第一不锈钢丝编织结构6、第二不锈钢丝编织结构7依次贴附在第四不锈钢丝缠绕结构5的外表面。聚四氟乙烯内管1为中部空心的管状结构，第一不锈钢丝缠绕结构2的增强角度通过控制第一缠绕行程6和第一缠绕外径10的尺寸实现，第二不锈钢丝缠绕结构3的增强角度通过控制第二缠绕行程7和第二缠绕外径11的尺寸实现，第三不锈钢丝缠绕结构4的增强角度通过控制第三缠绕行程10 和第三缠绕外径16的尺寸实现，第四不锈钢丝缠绕结构5的增强角度通过控制第四缠绕行程11和第四缠绕外径17的尺寸实现，第一不锈钢丝编织结构6的增强角度通过控制第一编织行程12和第一编织外径18的尺寸实现，第二不锈钢丝编织结构7的增强角度通过控制第二编织行程13和第二编织外径19的尺寸实现。内径为Φ6πιπι内管的不锈钢丝增强结构的制备步骤如下
1.对不锈钢丝进行预成型工艺，使不锈钢丝的圈径21达到11 mm士2mm、节距20达到 17 mm士 3mm。
2.选取内径为Φ6πιπι的聚四氟乙烯内管1，使用预成型不锈钢丝进行缠绕工艺形成第一不锈钢丝缠绕结构2，使第一不锈钢丝缠绕结构2均勻地贴附在聚四氟乙烯内管1的外表面，同时保证第一缠绕行程8达到15. 2mm士 1.0mm，第一缠绕外径14达到 9. Omm + O. 3mm。3.在第一不锈钢丝缠绕结构2的外表面使用预成型不锈钢丝进行缠绕工艺，使第二不锈钢丝缠绕结构3均勻地贴附在第一不锈钢丝缠绕结构2的外表面，同时保证第二缠绕行程9达到16. Omm士 1. Omm，第二缠绕外径15达到9. 6mm士0. 3mm。4.在第二不锈钢丝缠绕结构3的外表面使用预成型不锈钢丝进行缠绕工艺，使第三不锈钢丝缠绕结构4均勻地贴附在第二不锈钢丝缠绕结构3的外表面，同时保证第三缠绕行程10达到16. 7mm士 1. Omm，第三缠绕外径16达到10. 4mm士 0. 3_。5.在第三不锈钢丝缠绕结构4的外表面使用预成型不锈钢丝进行缠绕工艺，使第四不锈钢丝缠绕结构5均勻地贴附在第三不锈钢丝缠绕结构4的外表面，同时保证第四缠绕行程11达到17. 3mm士 1. 0mm，第四缠绕外径17达到11. 2mm士0. 3mm。6.在第四不锈钢丝缠绕结构5的外表面进行不锈钢丝编织工艺，使不锈钢丝交叉地贴附在第四不锈钢丝缠绕结构5的外表面，同时保证第一编织行程12达到
21.6mm士 1. 0mm，第一编织外径 18 达到 12. 6mm士0. 3mm。7.在第一不锈钢丝编织结构6的外表面进行不锈钢丝编织工艺，使不锈钢丝交叉地贴附在第一不锈钢丝编织结构6的外表面，同时保证第二编织行程13达到
22.2mm士 1. 0mm，第二编织外径 19 达到 14. Omm士0. 3mm。本发明提供的Φ6πιπι不锈钢丝增强结构，其形成的最终产品通过试验，2倍工作压力保压5min不泄露，且室温爆破压力达到了 145MPa，能够满足35MPa压力等级软管组件的要求。实施例2 :35MI^压力等级聚四氟乙烯软管组件的不锈钢丝增强结构由聚四氟乙烯内管1、第一不锈钢丝缠绕结构2、第二不锈钢丝缠绕结构3、第三不锈钢丝缠绕结构4、第四不锈钢丝缠绕结构5、第一不锈钢丝编织结构6、第二不锈钢丝编织结构7组成，其中第一不锈钢丝缠绕结构2、第二不锈钢丝缠绕结构3、第三不锈钢丝缠绕结构4和第四不锈钢丝缠绕结构5依次贴附在聚四氟乙烯内管1的外表面，第一不锈钢丝编织结构6、第二不锈钢丝编织结构7依次贴附在第四不锈钢丝缠绕结构5的外表面。聚四氟乙烯内管1为中部空心的管状结构，第一不锈钢丝缠绕结构2的增强角度通过控制第一缠绕行程6和第一缠绕外径10的尺寸实现，第二不锈钢丝缠绕结构3的增强角度通过控制第二缠绕行程7和第二缠绕外径11的尺寸实现，第三不锈钢丝缠绕结构4的增强角度通过控制第三缠绕行程10 和第三缠绕外径16的尺寸实现，第四不锈钢丝缠绕结构5的增强角度通过控制第四缠绕行程11和第四缠绕外径17的尺寸实现，第一不锈钢丝编织结构6的增强角度通过控制第一编织行程12和第一编织外径18的尺寸实现，第二不锈钢丝编织结构7的增强角度通过控制第二编织行程13和第二编织外径19的尺寸实现。内径为Φ 14mm内管的不锈钢丝增强结构的制备步骤如下
1.对不锈钢丝进行预成型工艺，使不锈钢丝的圈径21达到18 mm士2mm、节距20达到 30mm 士 3mm。2.选取内径为Φ14πιπι的聚四氟乙烯内管1，使用预成型不锈钢丝进行缠绕工艺形成第一不锈钢丝缠绕结构2，使第一不锈钢丝缠绕结构2均勻地贴附在聚四氟乙烯内管1的外表面，同时保证第一缠绕行程8达到30. 5mm士 1.0mm，第一缠绕外径14达到 17. 2mm士0. 3mm。3.在第一不锈钢丝缠绕结构2的外表面使用预成型不锈钢丝进行缠绕工艺，使第二不锈钢丝缠绕结构3均勻地贴附在第一不锈钢丝缠绕结构2的外表面，同时保证第二缠绕行程9达到30. 6mm士 1. Omm，第二缠绕外径15达到18. Omm士0. 3mm。4.在第二不锈钢丝缠绕结构3的外表面使用预成型不锈钢丝进行缠绕工艺，使第三不锈钢丝缠绕结构4均勻地贴附在第二不锈钢丝缠绕结构3的外表面，同时保证第三缠绕行程10达到30. 7mm士 1. Omm，第三缠绕外径16达到18. 8mm士 0. 3mm。5.在第三不锈钢丝缠绕结构4的外表面使用预成型不锈钢丝进行缠绕工艺，使第四不锈钢丝缠绕结构5均勻地贴附在第三不锈钢丝缠绕结构4的外表面，同时保证第四缠绕行程11达到30. 7mm士 1. Omm，第四缠绕外径17达到19. 6mm士0. 3mm。6.在第四不锈钢丝缠绕结构5的外表面进行不锈钢丝编织工艺，使不锈钢丝交叉地贴附在第四不锈钢丝缠绕结构5的外表面，同时保证第一编织行程12达到 36. 7mm士 1. 0mm，第一编织外径 18 达到 21. Omm士0. 3mm。7.在第一不锈钢丝编织结构6的外表面进行不锈钢丝编织工艺，使不锈钢丝交叉地贴附在第一不锈钢丝编织结构6的外表面，同时保证第二编织行程13达到 36. 8mm士 1. 0mm，第二编织外径 19 达到 22. 4mm士0. 3mm。本发明提供的Φ 14mm不锈钢丝增强结构，其形成的最终产品通过试验，2倍工作压力保压5min不泄露，且室温爆破压力达到了 147MPa，能够满足35MPa压力等级软管组件的要求。
权利要求
1.一种35MI^压力等级聚四氟乙烯软管组件的不锈钢丝增强结构，由聚四氟乙烯内管(1)、第一不锈钢丝缠绕结构O)、第二不锈钢丝缠绕结构(3)、第三不锈钢丝缠绕结构0)、第四不锈钢丝缠绕结构(5)、第一不锈钢丝编织结构(6)和第二不锈钢丝编织结构(7)组成，其特征在于第一不锈钢丝缠绕结构O)、第二不锈钢丝缠绕结构(3)、第三不锈钢丝缠绕结构G)、第四不锈钢丝缠绕结构(5)依次贴附在聚四氟乙烯内管(1)的外表面，第一不锈钢丝编织结构(5)、第二不锈钢丝编织结构(6)依次贴附在第四不锈钢缠绕结构(5)的外表面，所述聚四氟乙烯内管(1)为中部空心的管状结构，第一不锈钢丝缠绕结构O)、第二不锈钢丝缠绕结构(3)、第三不锈钢丝缠绕结构G)、第四不锈钢丝缠绕结构(5)、第一不锈钢丝编织结构(6)和第二不锈钢丝编织结构(7)的不锈钢丝直径均为Φ0. 15mm Φ0. 5mm，第一不锈钢丝缠绕结构(2)和第三不锈钢丝缠绕结构(4)的增强角度为与水平面呈30° 60°，通过控制缠绕行程和缠绕外径的尺寸实现，第二不锈钢丝缠绕结构(3)和第四不锈钢丝缠绕结构(5)的增强角度为与水平面呈120° 150°，通过控制缠绕行程和缠绕外径的尺寸实现；第一不锈钢丝编织结构(6)和第二不锈钢丝编织结构(7)的增强角度分别为30° 60°，通过控制编织行程和编织外径的尺寸实现。
2.根据权利要求1所述的35MI^压力等级聚四氟乙烯软管组件的不锈钢丝增强结构，其特征在于所述聚四氟乙烯内管(1)内径为Φ6πιπι Φ25πιπι。
3.根据权利要求1所述的35MPa压力等级聚四氟乙烯软管组件的不锈钢丝增强结构，其特征在于所述不锈钢丝使用时，先进行预成型，控制不锈钢丝的圈径范围为14mm 60mm,节距范围为9mm 80mm。
4.根据权利要求1所述的35MI^压力等级聚四氟乙烯软管组件的不锈钢丝增强结构，其特征在于第一不锈钢丝缠绕结构(2)缠绕行程的行程范围为14mm 100mm，缠绕外径范围为8mm 43mm。
5.根据权利要求1所述的35MI^压力等级聚四氟乙烯软管组件的不锈钢丝增强结构，其特征在于第二不锈钢丝缠绕结构(3)缠绕行程的行程范围为15mm 102mm，缠绕外径范围为8mm 45mm。
6.根据权利要求1所述的35MPa压力等级聚四氟乙烯软管组件的不锈钢丝增强结构，其特征在于第三不锈钢丝缠绕结构(4)缠绕行程的行程范围为16mm 105mm，缠绕外径范围为9mm 47mm。
7.根据权利要求1所述的35MPa压力等级聚四氟乙烯软管组件的不锈钢丝增强结构，其特征在于第四不锈钢丝缠绕结构(4)缠绕行程的行程范围为17mm 110mm，缠绕外径范围为IOmm 49mmο
8.根据权利要求1所述的35MPa压力等级聚四氟乙烯软管组件的不锈钢丝增强结构，其特征在于第一不锈钢丝编织结构(6)的编织工艺为将不锈钢丝交叉编织，控制其行程范围为15mm 115mm,夕卜径范围为Ilmm 46mm。
9.根据权利要求1所述的35MI^压力等级聚四氟乙烯软管组件的不锈钢丝增强结构，其特征在于第二不锈钢丝编织结构(7)的编织工艺为将不锈钢丝交叉编织，控制其行程范围为17mm 120mm，外径范围为13mm 48mm。
10.根据权利要求1所述的35MI^压力等级聚四氟乙烯软管组件的不锈钢丝增强结构，其特征在于对第一不锈钢丝缠绕结构O)、第二不锈钢丝缠绕结构(3)、第三不锈钢丝缠绕结构(4)和第四不锈钢丝缠绕结构(5)进行缠绕，所述缠绕张力范围为3N 40N;对第一不锈钢丝编织结构(6)和第二不锈钢丝编织结构(7)进行编织，所述编织张力范围为20N 90N。
全文摘要
本发明涉及一种35MPa压力等级的不锈钢丝增强结构。由聚四氟乙烯内管、第一不锈钢丝缠绕结构、第二不锈钢丝缠绕结构、第三不锈钢丝缠绕结构、第四不锈钢丝缠绕结构、第一不锈钢丝编织结构和第二不锈钢丝编织结构组成。第一不锈钢丝缠绕结构、第二不锈钢丝缠绕结构第三不锈钢丝缠绕结构、第四不锈钢丝缠绕结构依次贴附在聚四氟乙烯内管的外表面，第一不锈钢丝编织结构、第二不锈钢丝编织结构依次贴附在缠绕结构的外表面。聚四氟乙烯内管为中部空心的管状结构，第一、第二、第三、第四不锈钢丝缠绕结构的增强角度通过控制缠绕行程和缠绕外径的尺寸实现，第一、第二不锈钢丝编织结构的增强角度通过控制编织行程和编织外径的尺寸实现。所得不锈钢丝增强结构，使其最终产品的工作压力满足35MPa要求，室温爆破压力满足140MPa要求。
文档编号F16L11/10GK102563240SQ20121004586
公开日2012年7月11日 申请日期2012年2月28日 优先权日2012年2月28日
发明者王敏, 郑立新 申请人:上海市塑料研究所