重量轻的高流量软管组件及制造方法与流程
本发明涉及一种软管组件，优选一种园林软管组件，其包括带织物和/或非织物管套的管，重量轻、耐久且通用。该管能够响应于对该软管的内管至少施加一最小流体压力而沿软管的长度方向上的轴在软管端部之间，和/或径向或周向膨胀至膨胀状态。一旦流体压力降至低于所述最小流体压力，软管组件将收缩。软管组件的两层构造相比传统的软管构造允许存放在相对紧凑的空间中，相似的流量，大约一半的重量以及改进的可操作性。在一个实施方式中，管套在连续的工艺中围绕管形成，该连续工艺优选采用热风将织物和/或非织物焊接成管套。焊接结合处形成管套的一个区域，该区域的厚度优选为管套剩余部分的厚度的大约2倍。该较厚的区域导致所述管套的较硬部分，而该较硬部分使得软管在使用中更可控和更坚实。
背景技术：
本领域已知众多不同种类和型式的花园软管，并且可商购获得。
例如，传统上常见的软管是聚合物的且可被增强，具有基本上固定的纵向长度，并在内部施加流体压力时具有相对低的径向膨胀。由于它们的结构，一些常见的软管可能相对较重，并且使用和存放麻烦。
最近引入了沿其长度相比于未受压或收缩状态的软管长度可纵向膨胀数倍的花园软管。在一些具体实施中，此类软管具有下述构造：其包括围绕可膨胀流体输送管的管套。由于多种原因(包括但不限于重量轻的结构以及不使用时易于存放)，纵向和径向可膨胀软管是受欢迎的。
纵向可膨胀软管可从多个来源商购获得。此类软管还描述于各种专利和出版物中，例如参见美国专利号6,948,527、7,549,448、8,371,143、8,776,836、8,291,942、8,479,776、8,757,213；以及美国专利申请公布号2014/0150889和2014/0130930。
一些长度可膨胀软管的问题是在多个膨胀和收缩循环之后，它们可能沿其长度在一个或多个点(例如在软管的端部至联接器或配件的连接点)处扭结、凸起、失效和/或表现为泄露。
技术实现要素：
通过本发明的软管组件，上述问题和其它问题得以解决。相比于传统上常见的软管，本发明的软管组件重量相对轻、耐久且通用。在一些实施方式中，该软管组件以大约一半的重量提供与常用花园软管类似的流量。该软管组件相比常用软管由于重量轻还提供改进的可操作性、鉴于非结合的两层管套构造的抗扭结性，以及易于储存性。
根据本发明的一个实施方式或目的，本申请公开了一种软管组件，该软管组件包括重量轻的弹性体或热塑性内管，该内管被用作其管套的织物类或非织物类外管所包围。该管套还防止在不同的压力条件下产品长度发生变化。产品的长度由外管套的长度确定。当最小流体压力或高于最小流体压力的压力施加于内管时，该内管能够沿软管的长度方向上的轴在软管端部或联接器之间膨胀，以及沿管的径向轴膨胀。当压力降至低于最小流体压力时，软管组件的内管将纵向和径向收缩。纵向和径向收缩率取决于该内管的组成。在一种实施方式中，外管限制内管的纵向和径向膨胀。
本发明的另一个实施方式或目的是提供一种软管组件，该软管组件包括围绕内管焊接的织物外管或非织物外管，且该外管包括沿所述软管组件的纵向轴延伸的焊缝。相比未焊接的织物或非织物外管的壁厚，该焊缝具有更大的厚度，即壁厚。
本发明的再一个实施方式或目的是提供一种制造软管组件的方法，该方法包括热风焊接或接缝工序，从而通过焊接，优选热风焊接形成围绕内管的外管，优选地是采用连续工艺。有可能使外管的周向尺寸有所不同，以便制造具有不同内管最大内径的软管组件。
本发明的又一个实施方式或目的是提供一种制造软管组件的方法，该方法包括以下步骤：获取聚合物或合成织物或非织物材料，或它们的组合；将所述材料的侧边加热至其熔化温度或熔化温度之上，并围绕内管将所述侧边接合在一起以形成焊缝。由于织物或非织物材料，或它们的组合沿内管的长度结合，具有焊缝的外管就沿软管组件的纵向长度形成。有利地是，制备本发明的软管组件的方法i)允许制造具有能比原始材料更强的焊缝的外管；ii)人工成本相对低；以及iii)作为焊接工艺的一部分，还产生了具有内管插入至外管中的结构。
本发明的又一个实施方式或目的是提供一种软管组件，该软管组件具有所需的爆裂强度(burststrength)，使得在工作压力时，内管和外管中的一个或多个失效被避免。在各种实施方式中，根据astmd380-94(2012)中描述的爆裂强度实验测量，内管和外管具有在1379kpa(约200psi)和8274kpa(约1200psi)或约10342kpa(约1500psi)之间的爆裂强度。对于具有总重量在74.4g/m(每50英尺管长约2.5磅)和163.68g/m(每50英尺管长约5.5磅)之间的内管和外管的软管组件，可得到所需的爆裂强度。本发明的再一个实施方式或目的是提供一种软管组件，该软管组件能够抵抗400psi(磅/平方英寸)(2758kpa)范围内的水压。虽然该软管结构坚固，但所述组件重量相对轻，例如在一个优选的实施方式中，为大约每50英尺4磅(0.12kg/m)。
在一方面，本申请公开了一种软管组件，该软管组件包括：内管，所述内管包含弹性体材料和热塑性材料中的一种或多种，其中所述内管在低于最小膨胀压力时具有第一纵向长度和第一周长，其中在以最小膨胀压力或高于所述最小膨胀压力向所述内管的内表面施加流体压力时，所述内管能膨胀至下述中的一种或多种：a)更长的第二纵向长度，和b)更大的第二周长；以及外管，所述外管覆盖所述内管，所述外管具有一纵向长度，并且在沿所述外管的所述纵向长度方向上具有焊缝，所述焊缝包含熔化过的外管材料。
在另一方面，本申请公开了一种制造软管组件的方法，所述方法包括：获取内管，所述内管包含弹性体材料和热塑性材料中的一种或多种，其中所述内管在低于最小膨胀压力时具有第一纵向长度和第一周长，其中在以最小膨胀压力或高于所述最小膨胀压力向所述内管的内表面施加流体压力时，所述内管能膨胀至下述中的一种或多种：a)更长的第二纵向长度，和b)更大的第二周长；获取具有第一端、第二端、第一侧和第二侧的材料，所述侧位于所述端之间；将所述材料围绕所述内管包裹，并使所述材料的所述第一侧和所述第二侧邻接；以及加热所述材料而熔化，并沿所述侧的长度将所述第一侧结合至所述第二侧，从而形成沿所述软管组件的纵向长度具有焊缝的外管，其中在形成所述外管期间，所述内管的一部分位于所述外管内。
在另一方面，本申请公开了一种织物包套的软管组件，所述织物包套的软管组件包括：内管，所述内管包含热塑性材料，其中所述内管在低于最小膨胀压力时具有第一纵向长度和第一周长，其中在以最小膨胀压力或高于所述最小膨胀压力向所述内管的内表面施加流体压力时，所述内管能膨胀至更大的第二周长；以及外管，所述外管覆盖所述内管，其中所述外管在所述软管组件的端部联接器之间不结合、连接或附接至所述内管；并且其中所述外管包含织物材料，并且所述内管和外管具有介于74.4g/m和163.68g/m之间的总重量以及根据astmd380-94(2012)测定的介于1379kpa和10342kpa之间的爆裂强度。
在再一方面，本申请公开了一种织物包套的软管组件，所述织物包套的软管组件包括：内管，所述内管包含弹性体材料和热塑性材料中的一种或多种，其中所述内管在低于最小膨胀压力时具有第一纵向长度和第一周长，其中在以最小膨胀压力或高于所述最小膨胀压力向所述内管的内表面施加流体压力时，所述内管能膨胀至下述中的一种或多种：a)更长的第二纵向长度，和b)更大的第二周长；以及外管，所述外管覆盖所述内管，其中所述外管在所述软管组件的端部联接器之间不结合、连接或附接至所述内管；并且其中所述外管包含织物材料，并且所述内管和外管具有介于74.4g/m和163.68g/m之间的总重量以及根据astmd380-94(2012)测定的介于1379kpa和10342kpa之间的爆裂强度。
在又一方面，本申请公开了一种软管组件，所述软管组件包括：内管，所述内管包含弹性体材料和热塑性材料中的一种或多种，其中所述内管在低于最小膨胀压力时具有第一纵向长度和第一周长，其中在以最小膨胀压力或高于所述最小膨胀压力向所述内管的内表面施加流体压力时，所述内管能膨胀至下述中的一种或多种：a)更长的第二纵向长度，和b)更大的第二周长；以及外管，所述外管覆盖所述内管，其中所述外管在所述软管组件的端部联接器之间不结合、连接或附接至所述内管；并且所述内管和外管具有介于74.4g/m和163.68g/m之间的总重量以及根据astmd380-94(2012)测定的介于1379kpa和10342kpa之间的爆裂强度。
在另一方面，本申请公开了一种织物包套的软管组件，所述织物包套的软管组件包括：内管，所述内管包含热塑性材料，其中所述内管在低于最小膨胀压力时具有第一纵向长度和第一周长，其中在以最小膨胀压力或高于所述最小膨胀压力向所述内管的内表面施加流体压力时，所述内管能膨胀至更大的第二周长；以及外管，所述外管覆盖所述内管，其中所述外管在所述软管组件的端部联接器之间不结合、连接或附接至所述内管；其中所述外管包含织物材料，并且其中所述内管和外管共同具有介于18.53kpa·m/g和100kpa·m/g之间的基于线性质量密度(linearmassdensity)的爆裂强度，其中所述爆裂强度根据astmd380-94(2012)测定。
在又一方面，本申请公开了一种织物包套的软管组件，所述织物包套的软管组件包括：内管，所述内管包含弹性体材料和热塑性材料中的一种或多种，其中所述内管在低于最小膨胀压力时具有第一纵向长度和第一周长，其中在以最小膨胀压力或高于所述最小膨胀压力向所述内管的内表面施加流体压力时，所述内管能膨胀至下述中的一种或多种：a)更长的第二纵向长度，和b)更大的第二周长；以及外管，所述外管覆盖所述内管，其中所述外管在所述软管组件的端部联接器之间不结合、连接或附接至所述内管；并且其中所述外管包含织物材料，并且其中所述内管和外管共同具有介于18.53kpa·m/g和100kpa·m/g之间的基于线性质量密度的爆裂强度，其中所述爆裂强度根据astmd380-94(2012)测定，并且其中所述内管和外管具有介于74.4g/m和163.68g/m之间的总重量。
在另一方面，本申请公开了一种软管组件，所述软管组件包括：内管，所述内管包含弹性体材料和热塑性材料中的一种或多种，其中所述内管在低于最小膨胀压力时具有第一纵向长度和第一周长，其中在以最小膨胀压力或高于所述最小膨胀压力向所述内管的内表面施加流体压力时，所述内管能膨胀至下述中的一种或多种：a)更长的第二纵向长度，和b)更大的第二周长；以及外管，所述外管覆盖所述内管，其中所述外管在所述软管组件的端部联接器之间不结合、连接或附接至所述内管；并且其中所述内管和外管共同具有介于52kpa·m/g和100kpa·m/g之间的基于线性质量密度的爆裂强度，其中所述爆裂强度根据astmd380-94(2012)测定。
附图说明
通过结合附图阅读具体实施方式，本发明将得到更好的理解，而且其它的特征和优点将变得显而易见，其中：
图1为本发明的处于纵向和周向收缩位置的一种软管组件的一个实施方式的局部纵向截面侧视图；
图2为本发明的处于膨胀位置的一种软管组件的一个实施方式的局部纵向截面侧视图；
图3为本发明的软管组件的一个实施方式的局部纵向侧视图，具体示出了通过热风成缝方法制造的外管的焊缝，该焊缝使内管被包围在外管内。
具体实施方式
在本说明书中，在一个实施例中所公开的所有数字分别是设定值，不论词语“大约”或“大概”等是否与其结合使用。另外，当术语，例如“大约”或“大概”与某值一起使用时，在不同的其它独立实施例中，该数值范围也可例如以1％、2％、5％或更多变动。
本发明的软管组件包括织物和/或非织物包套的内管，其中所述软管组件重量较轻、耐久且通用。该管能够响应于从内部施加至该内管的至少最小流体压力而周向或径向膨胀至膨胀位置或状态。在其它的实施方式中，该内管能够响应于从内部施加至该内管的至少最小流体压力而沿管的长度方向上纵向膨胀。管套的周长控制内管的径向膨胀。管套的长度控制内管的纵向膨胀。当管内的流体压力下降至最小流体压力之下时，内管周向或径向以及纵向收缩至收缩或未膨胀位置或状态。包含弹性体的内管通常比由包含热塑性聚合物如聚氯乙烯的组合物形成的内管以更快的速度收缩。在一个具体实施中，外管管套以优选采用热风将织物和/或非织物材料焊接成管套的连续工艺围绕内管形成。
现参照附图，其中在几个附图中，相同的附图标记表示相同的部件。软管组件10示于图1和图2中，其中图1示出了处于未使用或收缩位置的软管组件，而图2则处于膨胀位置。软管组件10包括进口14和出口16，流体通道12位于两者之间。该软管组件包括内管20，而内管20在端部配件或联接器之间延伸，参见例如公联接器(malecoupler)60和母联接器(femalecoupler)50。内管20是自膨胀和自收缩的。内管20具有内表面22和外表面24，例如参见图1和图2。当流体，如水(该软管组件被用作园林软管时)被引入内管且在内表面22上施加一最小流体压力时，内管20一般在径向上从第一周长膨胀至在膨胀位置的更大的第二周长；并且在联接器50、60之间纵向膨胀。在一些实施方式中，内管20由下述材料形成：该材料可在长度方向上通常膨胀为处于松弛或收缩位置的内管长度的至少两倍，理想地在2-4倍之间，且优选至少4倍。内管20可形成为使得所述第二周长为管内表面22提供所需的内径，例如约0.5英寸(1.27cm)或0.625英寸(1.59cm)。当流体压力降低至最小流体压力之下时，内管20在径向上松弛或收缩，在一个实施方式中优选回到其第一周长。在其它的实施方式中，内管可能不收缩至第一周长。
取决于用于构造内管20的材料，内管20的厚度可不同。在各种实施方式中，根据于收缩位置在径向方向所测量，内管的壁厚的范围一般为约1.0mm至约2.0mm，理想地为约1.2mm至约1.8mm，优选地为约1.40mm至约1.65mm。
软管组件10还包括也连接在第一和第二联接器(参见例如公联接器60和母联接器50)之间的护套(jacketsheath)或外管40。在一个实施方式中，外管不连接或附接至联接器之间的内管20或外滑爽涂层(slipcoatinglayer)30(下面进一步描述)。换句话说，外管40优选在外管40的第一端和第二端之间内管20及滑爽涂层30(如果存在的话)的整个长度上不附接、不连接、不结合以及不固定至内管20或者滑爽涂层30，因而当软管组件膨胀或收缩时，管40能够相对于内管20和/或滑爽涂层30自由移动。在一个实施方式中，内管20纵向上和周向或径向上的膨胀受到外管40的尺寸，即最大长度和/或内径或周长的限制。外管40被构造为保护内管20以及滑爽涂层30(如果存在)免受切割、摩擦、磨损、穿刺、过度膨胀(爆裂)以及紫外光照射。
在各种实施例中，外管40可编织或机织为织物，并随后形成为管。在一些实施例中使用非织造织物。在另外的实施方式中，外管由非织物材料形成，诸如膜、纤维增强膜、片材或类似结构物。合适的材料包括但不限于聚烯烃、聚酯和聚酰胺(如尼龙)。在一些实施方式中可使用天然材料。在一些实施方式中，聚酯是优选的。外管40应由柔韧的材料形成，且足够牢固，以抵抗通过内管20的外表面24施加的所需的内部压力。当使用织物类材料时，外管40的厚度取决于纱旦尼尔(yarndenier)。这将由上面所提及的所需内部压力决定。
在一些实施方式中，软管组件10形成为当内管20经受413.7kpa(约60psi)的压力时，使得外管40具有在0.635cm和2.175cm之间的外径或1.27cm和2.54cm之间的外径。该内管可采用任何合适的方法增压，例如但不限于本申请中描述的爆裂强度实验方法，对其进行修改使得内管被增压至限定的压力。外径可采用卡尺进行测量。
在本发明的一个重要方面，软管组件套管或外管40围绕内管20形成，优选以连续工艺形成。在一个优选的实施方式中，采用热风焊接工艺(hotairweldingprocess)。而所描述的工艺采用术语“织物”，将理解为该工艺适用于本申请所描述的每种材料，且因而包括本申请所描述的材料。在该工艺中，具有第一和第二端且位于该两端之间的第一和第二侧的织物(或其它材料)被形成为管状。第一侧和第二侧的一部分被加热到这样的温度：在该温度下，形成该织物的材料，具体为聚合物熔化，且所述侧结合在一起，其中内管存在于由织物形成的外管中且被外管包围。在织物被加热且所述侧结合的区域中形成焊区46。由于织物是沿所述侧的长度结合的，所述焊接的织物形成沿织物(包括焊接织物)长度纵向延伸的脊状物或焊缝48。在一个优选的实施方式中，焊缝具有0.375英寸(9.5mm)±0.0625英寸(±1.5mm)的重叠或焊缝宽度，该宽度通常垂直于焊缝的纵向长度测量。在另一个实施方式中，变动范围为±3mm。在一个实施方式中，形成焊缝的工艺是采用热风加热织物的连续工艺，其中温度的范围为550℃-750℃，且优选在600℃-700℃之间。焊接工艺还产生壁厚通常比外管的非焊接织物的平均厚度大至少50％，理想地大至少75％，且优选地大100％(即两倍于)的壁厚。
在一个实施方式中，内管20从卷盘或线轴(spool)提供。在另一个实施方式中，内管20从上游挤压线直接提供。内管进入包含一系列导向件的折叠夹具中并与平的织造织物结合。该织物由织物源(如散装货柜)提供，并在其进入所述折叠夹具时被拉直和拉紧。所述折叠夹具形成围绕该内管的织物，将织物成形为圆管形状，并形成适当的或所需的重叠以用于焊接。管状的织物和内管从折叠夹具中出来。在折叠夹具的出口处，喷嘴将热风导至重叠的织物侧之间。该热风在织物和内管即将进入一组轧辊之前将织物加热到其熔点或高于其熔点，而该组轧辊迫使受热的织物表面在压力下彼此靠紧，并于该点在两个织物面之间形成强力结合。该织物和管可卷绕到卷轴上用于将来的装配，或立即切割成一定长度并加工成成品软管。热风成缝装置可从例如俄亥俄州纳瓦拉的米勒焊接大师公司(millerweldmaster,navarre,oh)的多家公司获得。
内管20可由任意合适的弹性材料或聚合物材料制成。当内管20为纵向可膨胀时，优选采用弹性体材料。合适的材料包括但不限于橡胶，包括天然橡胶、合成橡胶，以及它们的组合；热塑性材料；以及各种热塑性弹性体，包括热塑性硫化产品。合适的热塑性弹性体包括但不限于苯乙烯嵌段共聚物，例如sebs、seeps和sbs；以及sis。在一个实施例中，根据astmd-2240所测量，该弹性内管具有的硬度的范围为20-60邵氏a，理想地为25-60邵氏a，且优选地为35-50邵氏a。合适的热塑性材料包括但不限于聚氯乙烯(pvc)。合适的pvc级别的非限制性的例子包括标准分子量的和高分子量的。根据astmd-2240所测量，含有热塑性材料的内管具有的硬度的范围为50-80邵氏a，且优选地为60-70邵氏a。在各种实施例中，可以采用在下面专利和出版物的一个或多个中描述的内管或可膨胀管或任何构造，并在此以引用方式并入本申请：美国专利号6,948,527、7,549,448、8,371,143、8,776,836、8,291,942、8,479,776、8,757,213、8,936,046、9,022,076；美国专利申请公开号2014/0150889、2014/0345734、2015/0007902、2015/0041016、2015/0129042；以及国际公布号wo2014/169057、wo2015/023592。
本发明的内管组合物可包含另外的添加剂，包括但不限于氧化剂、发泡剂、颜料、热稳定剂、uv吸收剂/稳定剂、加工助剂、流动增强剂、纳米颗粒、薄片填料和非薄片填料。
在本发明的一些实施方式中，在内管20的外表面24上提供滑爽涂层30，参见图1和图2。在一个优选的实施方式中，滑爽涂层30可挤出到内管20层上或与内管20层共挤出。其它施加方法，如涂覆也是可接受的，只要该滑爽涂层能发挥其预期的功能。在本发明的一些实施方式中，滑爽涂层可能是不需要的，这取决于所选用的内管材料以及制造方法。
滑爽涂层30可为连续或不连续的一层或多层。在一个优选的实施例方式中，该滑爽涂层是连续的，至少在该滑爽涂层已施加后的内管20的第一次膨胀之前是连续的。取决于滑爽涂层30的厚度，在内管20的一次或多次膨胀后，相对薄的层可能呈现出龟裂、分裂、碎裂、破碎等。然而重要的是，这些层仍被发现是有效的。即便如此，滑爽涂层30在径向上测量的初始厚度的范围通常为从约0.025mm至约0.51mm、理想地从约0.05mm至约0.25mm，且优选地从约0.10mm至约0.20mm，或约0.15mm。
如图1和图2所示，滑爽涂层30位于内管20和外管覆盖件40之间。在一个优选的实施方式中，滑爽涂层30不直接连接至在第一联接器和第二联接器(即公联接器60和母联接器50)之间的外管覆盖件40，使得外管覆盖件40在软管组件10膨胀和收缩期间可相对于滑爽涂层30滑动或以其它方式移动。在膨胀位置，滑爽涂层30的外表面与外管覆盖件40的内表面接触。
滑爽涂层包含润滑剂，所述润滑剂任选地加入到载体材料中或与载体材料混合。
在一个实施方式中，润滑剂为硅氧烷聚合物或共聚物，或氟化聚合物，或它们的组合。一种硅氧烷聚合物的母料(masterbatch)可以mb50-321tm得自道康宁公司(dow-corning)，以及以genioplasttm得自瓦克公司(wacker)。氟化聚合物可以mac1080tm得自摩润公司(mclube)。在一些实施方式中，基于100总重量份的滑爽涂层，润滑剂在滑爽涂层中的存在量通常为从约1份至约40份，理想地从约2份至约30份，且优选地从约3份至约20份。在其它实施方式中，润滑剂可为用来减少内管和外管之间摩擦的液体、半固体或固体材料。其它润滑剂的非限制性的例子包括但不限于：油类诸如硅油、蜡、聚合物，包括弹性体。
如本申请所描述，在一个实施方式中，润滑剂与有助于将该润滑剂附着于内管的外表面上的载体材料混合。合适的材料包括但不限于聚烯烃、热塑性弹性体，或它们的组合。在一个实施方式中，载体材料包含聚烯烃和用于内管层中的一种或多种热塑性弹性体。
与润滑剂一起，所述滑爽涂层也可包含另外的添加剂，包括但不限于抗氧化剂、发泡剂、颜料、热稳定剂、uv吸收剂/稳定剂、加工助剂、流动增强剂、纳米颗粒、薄片填料和非薄片填料。如果需要，还可采用本领域的技术人员已知的多种其它的润滑剂或滑爽涂层。
软管组件10在第一端处包括公联接器60，在第二端处包括母联接器50。公联接器60包括外螺纹部分62和固定连接(例如通过压配合)至公联接器60主体66的内连接器63。连接器63包括初始具有较小直径部分63的杆部(stem)64，该较小直径部分63连接至一较大直径部分，而该较大直径部分连接至螺纹部分62的内侧。流经公联接器60的流体流经内连接器63，通常经杆部64中的孔67并经螺纹部分62内的连接器63的端部出来。在一个实施方式中，杆部64插入内管20中。外管覆盖件40的一部分也位于杆部64、内管20和公联接器60的套管68之间。内管20和外管40通过杆部64朝套管68向外膨胀可操作地连接和紧固至公联接器60。在其它实施方式中，套管可朝相对刚性的杆部褶皱(crimp)，以抓住其间的内管和外管，从而将管固紧至公联接器60。其它附接机制也可以采用。
母联接器50包括具有内螺纹部分52的主体56，该内螺纹部分52可操作地以及可旋转地连接到软管组件10的第二端，该第二端在包含公联接器60的端的对面。螺纹部分52构造为使得其能够可操作地连接至给水栓、水龙头或其它相似阀控装置的公配件。
母联接器50的内连接器53相对于主体56可旋转，以使得该主体相对于可操作地连接或固定至杆部54的内管20和外管40可旋转。套管51置于护套或外管40以及内管20上。然后，套管51、内管20以及织物护套外管40安装到杆部63上。接着，使杆部63膨胀，以将软管紧固至配件。如上面针对公联接器所提及的，可采用替代构造来将内管20和外管40紧固至母联接器50。如图1所示，连接器53包括容纳主体56的法兰57的空腔、凹陷或类似形式的容器55。在所示的实施方式中，法兰57为从主体56向内伸展的环状结构，并且包括位于容器55内的端部。该法兰结构使得主体56能够围绕连接器53转动或旋转。垫圈59位于螺纹部分52的底部，以在母联接器和可螺纹连接至螺纹部分52的装置之间提供所需的密封。
或者，可采用其它常用的联接器、配件或软管端部连接件，且包括但不限于由塑料、金属或它们的组合制成的带皱褶的(外部)、倒钩式(barbed)或夹紧式(clamped)联接器。
在图1中，软管组件10关于长度和外周被示为处于收缩位置。在该位置，弹性内管20处于收缩和松弛状态，其中没有足够的内力施加到内表面22以膨胀或伸展内管20。取决于用于外管覆盖件40的材料，当软管组件处于收缩位置时，在外管覆盖件40与滑爽涂层30(如果存在的话)和/或内管20之间可能存在空隙。
内管20内的流体压力可例如通过阻止流体通过出口16排出(例如采用相联的喷嘴等(未示出))并将流体在压力下引入软管组件10的入口14来提升。一旦达到或超过最小的阈值压力，内管20经受纵向和/或周向膨胀。内管20的膨胀导致内管壁厚的降低和内管的周长或直径的增大，以及/或者在一些实施方式中内管长度的增加。从而，相比于在低于所述最小流体压力时在收缩位置可能存在的流体量，在膨胀位置更大的流体量可存在于内管20中。
取决于外管覆盖件40的构造，在膨胀位置，外管覆盖件沿其长度可呈现出相对平滑、圆柱形特点，参见例如图2。
从市政水系统的水栓出来的水的标准水压为大约45psi至75psi(310.3kpa至517.1kpa)，且通常为约60psi(413.7kpa)。该压力高于足以使软管膨胀的最小流体压力。使软管组件10的内管20膨胀的最小流体压力将取决于其构造和组成而有所不同。当喷嘴或其它流动限制装置连接至软管组件10的公联接器60时，其中母联接器70可操作地连接至水栓，当水栓阀门被打开或拧开时，由于受压的水流入软管，内管20将膨胀。如果喷嘴阻止流体流动通过内管，内管内的压力将达到与来自于流体压力源的压力基本上相等的压力，如标准市政水源的情况下为60psi(289.6kpa)。当通过合适的喷嘴件将流体从出口16释放时，内管20内的压力降低.当流体压力保持在最小流体压力之上时，软管组件将保持在膨胀位置。在一个优选的实施方式中，联接器为全流通配件(fullflowfittings)。它们不被设计成在软管中形成回压。
由本发明形成的软管组件相比于传统的花园软管重量较轻。本发明的软管组件能够抵抗400psi(2758kpa)范围内的水压，同时重量还较轻。例如，包括联接器或端部配件的本发明的50英尺软管组件重量可为4或5磅，带有约50英尺长的内管和外管。
本发明的软管组件还可由i)单位长度的内管和外管的给定重量或组合重量，或2)给定或组合线性质量密度来表征。本申请中描述的构造提供了一种软管组件，该软管组件具有总组合重量为在74.4g/m和163.68g/m之间，或在89.28g/m和148.80g/m之间，或在96.72g/m和133.92g/m之间的内管和外管。
关于本发明的软管组件抵抗所需范围内的水压或其它流体压力的能力，所述内管和外管具有一定的爆裂强度。当在本申请中使用时，爆裂强度被定义为在内管和外管之一第一次失效时在内管内部测得的压力，测量温度在20℃至24℃之间。爆裂强度取决于软管组件的构造。在一些实施方式中，外管，如外纺织或织物套管可能会在内管失效之前经由破裂或撕裂而失效。内管失效表征为引起流体从内管内部泄露的破裂。在优选的实施方式中，本发明的软管组件具有下述根据astmd380-94(2012)的爆裂强度实验测得的爆裂强度的内管和外管：在1379kpa和8274kpa或8963kpa或10342kpa之间，或在2758kpa和6895kpa之间，或甚至在4137kpa和6205之间。
爆裂强度实验采用直接爆裂实验程序进行。包括内管和外管的待测软管组件的一部分被切成61cm±7.62cm(约2英尺±3英寸)的长度。将公联接器连接至包括内管和外管的软管段的第一端，并将母联接器连接至该段的第二端。将母联接器连接到试验机的公配件，所述试验机包括盛有足以完成实验的水量的存水槽。实验试样垂直悬挂于试验机内。允许软管内的空气在进行实验之前逸出。公联接器上盖。水温例如通过采用加热元件和/或冷却元件保持在20℃至24℃。试验机包括正排量泵，1000psi，流量每分钟2.2加仑。该泵由电动机驱动。该泵经过压力传感器(如可以测量流体压力的型号pt130-1m得自马塞诸塞州富兰克林(franklin,ma)的丹尼斯克公司(dynisco))通过流体线路来转送水，其中待实验的软管段位于压力传感器下游的流体线路中。试验机还可包括压力释放阀，其在预定的压力下(如1000psi)可设为打开，以防止压力增加到可能损坏试验机的泵或管道的水平。在将软管段连接到试验机后，启动泵，水从泵中流出，经过压力传感器，并进入在公端上盖的软管段。压力在泵和阀之间的系统管路中升高，并在dyniscomodel1290显示器上显示，同时还显示压力传感器的峰值保持能力。观察内管或外管的首次失效处的压力，并记录为爆裂强度。爆裂强度实验进行时，软管段浸入在水中，以吸收软管爆裂时释放的一些能量。
在一些实施例中，本发明的软管组件还可表征为基于线性质量密度的爆裂强度，例如kpa/(g/m)或kpa·m/g。本申请中描述的构造提供了具有外管和内管的软管组件，它们共同具有基于线性质量密度的爆裂强度，该爆裂强度通常在18.53kpa·m/g至100kpa·m/g之间，或在30.89kpa·m/g至95kpa·m/g之间，或甚至在42.77kpa·m/g和85kpa·m/g之间。当内管包含热塑性材料时，上面列出的范围尤其适用。本发明的包括热塑性内管的构造可提供低重量和高爆裂强度。在其它实施方式中，所述构造提供了具有外管和内管的软管组件，它们共同具有基于线性质量密度的爆裂强度，该爆裂强度通常在52kpa·m/g至100kpa·m/g之间，或在52kpa·m/g至95kpa·m/g之间，或甚至在55kpa·m/g至85kpa·m/g之间。为清楚之目的，采用此构造的内管可包括弹性材料和热塑性材料中的一种或多种。如上面所描述，爆裂强度根据astmd380-94(2012)的爆裂强度实验测量。
鉴于此，清楚的是，本发明的软管组件就外管和内管组呈现出基于线性质量密度的非常理想的爆裂强度，并且因而适用于许多不同的应用，尤其适用于花园类软管。本发明的软管组件提供许多优点，并在重量相对较轻的同时能够实现高的爆裂强度，如由所述基于线性质量密度的理想的爆裂强度所指示。一般而言，关于一些现有技术构造，较轻的和/或较薄的软管构造在一些实施中可具有相对低的爆裂强度，而相对厚和/或重的软管构造在一些实施中可实现较高的爆裂强度。本发明人在实现单位长度较低重量的同时，有利地实现了爆裂强度的提升，如在基于线性质量密度参数方面所表现的那样。
所述软管组件柔性非常好并且能够容易地存放入传统花园软管不适合的紧凑空间如桶或类似容器中。根据本发明的热风接缝或焊接工艺使得能够使用较少的劳力投入来制造软管组件，同时使内管自动地插入作为焊接工艺的一部分形成在内管周围的外管中。
本发明的软管组件尤其适用于冷水应用。
由于软管组件的柔性和通用性，可采用紧固系统，例如钩环扣紧固系统(如
本发明的软管组件还可由fda列出的用于非食物接触应用(诸如rv和海上饮水服务)的成分制成。
实施例
升温爆裂
在上述实施方式中描述的花园软管组件在120°f处进行爆裂测试以确定在热的条件下它们如何表现。相比现有的构造，本发明的构造在高温下没有丧失同样多的爆裂强度。
抗穿刺性
迫使带尖的穿透器紧靠上述的增压软管组件。记录形成泄露所需的峰值力。该构造可与重型常规构造相当。
爆裂强度试验和单位长度重量比较
基于单位重量和爆裂强度试验在表1中比较了下面的软管组件。根据本申请中所描述的爆裂强度试验测量了爆裂强度。软管单位长度的重量由61cm±7.62cm的管段进行计算。单位长度重量的测量值排除了任何端联接器或配件的重量。重量采用以克报告产品重量的数字式实验室天平进行测量。
测试了下面的软管组件：
表1
*700次实验的平均
**2次实验的平均。被实验的软管未失效，且所列出的值表示在压力释放阀打开之前达到的平均最高压力。
***规格
如表1所示，相比于常规的单管花园软管，本发明的实施例在重量相当轻的情况下仍具有相当高的爆裂强度实验结果。相比于比较例，尤其是关于包括弹性体内管的比较例1-3，实施例1和实施例2也表现出理想的爆裂强度结果和基于线性质量密度的爆裂强度。比较例4-6包含热塑性材料。实施例1和实施例2相比此类构造实现了更好的爆裂强度和基于线性质量密度的爆裂强度。
本发明还涉及以下内容：
1.一种软管组件，包括：内管，所述内管包含弹性体材料和热塑性材料中的一种或多种，其中所述内管在最小膨胀压力下具有第一纵向长度和第一周长，其中在以所述最小膨胀压力或高于所述最小膨胀压力向所述内管的内表面施加流体压力时，所述内管能膨胀至下述中的一种或多种：a)更长的第二纵向长度，和b)更大的第二周长；以及外管，所述外管覆盖所述内管，所述外管具有一纵向长度，并且在沿所述外管的所述纵向长度方向上具有焊缝，所述焊缝包含熔化过的外管材料。
2.根据1所述的软管组件，其中所述外管具有第一端和第二端，以及在端部之间的两侧，其中所述两侧在所述焊缝处结合，并且其中所述第二纵向长度至少为所述第一纵向长度的两倍大。
3.根据1或2所述的软管组件，其中所述外管具有内表面，所述内表面具有一周长，并且所述内管的所述第二周长小于或等于所述外管的内表面周长。
4.根据1-3中任一项所述的软管组件，其中所述软管组件还包括连接至所述内管和所述外管的第一端的公联接器以及连接至所述内管和所述外管的第二端的母联接器。
5.根据1-4中任一项所述的软管组件，其中所述软管组件还包括与所述内管直接接触的滑爽涂层。
6.根据1-5中任一项所述的软管组件，其中所述焊缝具有9.5mm±3.0mm的焊缝宽度，并且其中所述焊缝的焊缝厚度至少比在非焊缝区的所述外管的织物厚度大50％。
7.根据6所述的软管组件，其中所述焊缝的焊接宽度为9.5mm±1.5mm，并且所述焊缝厚度至少比在非焊缝区的所述外管的材料厚度大75％。
8.根据7所述的软管组件，其中所述焊缝的焊缝厚度至少比在非焊缝区的所述外管的材料厚度大100％。
9.根据1-8中任一项所述的软管组件，其中所述内管包含所述热塑性材料，其中所述热塑性材料包括聚氯乙烯，并且其中所述内管能膨胀至所述更大的第二周长。
10.根据1-8中任一项所述的软管组件，其中所述内管包含所述弹性体材料，并且其中所述内管能膨胀至所述更长的第二纵向长度和所述更大的第二周长。
11.一种制造软管组件的方法，包括：获取内管，所述内管包含弹性体材料和热塑性材料中的一种或多种，其中所述内管在最小膨胀压力下具有第一纵向长度和第一周长，其中在以所述最小膨胀压力或高于所述最小膨胀压力向所述内管的内表面施加流体压力时，所述内管能膨胀至下述中的一种或多种：a)更长的第二纵向长度，和b)更大的第二周长；获取具有第一端、第二端、第一侧和第二侧的材料，所述侧位于所述端之间；将所述材料围绕所述内管包裹，并使所述材料的所述第一侧和所述第二侧邻接；以及加热所述材料而熔化，并沿所述侧的长度将所述第一侧结合至所述第二侧，从而形成沿所述软管组件的纵向长度具有焊缝的外管，其中在形成所述外管期间，所述内管的一部分位于所述外管内。
12.根据11所述的方法，还包括将所述织物的所述第一侧和所述第二侧重叠9.5mm±3.0mm的步骤。
13.根据12所述的方法，还包括将所述织物的所述第一侧和所述第二侧重叠9.5mm±1.5mm的步骤。
14.根据11-13中任一项所述的方法，其中所述加热步骤包括采用热风在550℃和750℃之间的温度下加热所述材料。
15.根据11-14中任一项所述的方法，还包括采用折叠夹具部分地形成围绕所述内管的材料并采用模具将所述材料形成为圆的管状轮廓的步骤。
16.根据11-15中任一项所述的方法，还包括在加热步骤后，将所述内管和外管通过在压力下迫使被加热的材料表面彼此抵靠的一组辊。
17.根据11-16中任一项所述的方法，其中所述加热步骤包括采用热风在100℃和700℃之间的温度下加热所述材料。
18.根据9-17中任一项所述的方法，其中所述第二纵向长度至少为所述第一纵向长度的两倍大。
19.根据11-18中任一项所述的方法，其中所述内管包含所述热塑性材料，其中所述热塑性材料包括聚氯乙烯，并且其中所述内管能膨胀至所述更大的第二周长。
20.根据11-18中任一项所述的方法，其中所述内管包含所述弹性体材料，并且其中所述内管能膨胀至所述更长的第二纵向长度和所述更大的第二周长。
21.一种软管组件，包括：内管，所述内管包含弹性体材料和热塑性材料中的一种或多种，其中所述内管在低于最小膨胀压力时具有第一纵向长度和第一周长，其中在以所述最小膨胀压力或高于所述最小膨胀压力向所述内管的内表面施加流体压力时，所述内管能膨胀至下述中的一种或多种：a)更长的第二纵向长度，和b)更大的第二周长；以及外管，所述外管覆盖所述内管，其中所述外管在所述软管组件的端部联接器之间不结合、连接或附接至所述内管；并且其中所述内管和外管具有介于74.4g/m和163.68g/m之间的总重量以及根据astmd380-94(2012)测定的介于1379kpa和10342kpa之间的爆裂强度。
22.根据21所述的软管组件，其中所述内管和所述外管具有介于89.28g/m和148.80g/m之间的总重量。
23.根据21-22中任一项所述的软管组件，其中所述内管和所述外管具有介于96.72g/m和133.92g/m之间的总重量。
24.根据21-23中任一项所述的软管组件，其中所述爆裂强度介于2758kpa和8963kpa之间。
25.根据21-24中任一项所述的软管组件，其中所述爆裂强度介于4137kpa和8274kpa之间。
26.根据21-25中任一项所述的软管组件，其中所述外管包含织物材料，所述织物材料为编造、织造和非织造材料中一种或多种。
27.根据21-25中任一项所述的软管组件，其中所述外管由膜、纤维增强膜或片材形成。
28.根据21-27中任一项所述的软管组件，其中所述第二纵向长度至少为所述第一纵向长度的两倍大。
29.根据21-28中任一项所述的软管组件，其中所述第二纵向长度在所述第一纵向长度的2倍至4倍之间。
30.根据21-29中任一项所述的软管组件，其中所述其中端部配件包括连接至所述内管和所述外管的第一端的公联接器以及连接至所述内管和所述外管的第二端的母联接器，并且其中所述内管和外管共同具有介于18.53kpa·m/g和63.18kpa·m/g之间的基于线性密度的爆裂强度。
31.根据21-27或30中任一项所述的软管组件，其中所述内管包含所述热塑性材料。
32.根据31所述的软管组件，其中所述热塑性材料包括聚氯乙烯，并且其中所述内管能膨胀至所述更大的第二周长。
33.根据21-30中任一项所述的软管组件，其中所述内管包含所述弹性体材料，并且其中所述内管能膨胀至所述更长的第二纵向长度和所述更大的第二周长。
34.根据21-33中任一项所述的软管组件，其中所述内管包括与所述内管直接接触的滑爽涂层。
35.根据21-34中任一项所述的软管组件，其中于收缩位置在径向测量的所述内管的壁厚为从约1.0mm至约2.0mm。
36.根据21-35中任一项所述的软管组件，其中于收缩位置在径向测量的所述内管的壁厚为从约1.40mm至约1.65mm。
37.根据21-36中任一项所述的软管组件，其中所述外管具有纵向长度和沿所述外管的所述纵向长度的焊缝，所述焊缝包含熔化过的外管材料。
38.根据37所述的软管组件，其中垂直于所述纵向长度测量，所述焊缝具有9.5mm±1.5mm的焊缝宽度。
39.一种软管组件，包括：内管，所述内管包含弹性体材料和热塑性材料中的一种或多种，其中所述内管在低于最小膨胀压力时具有第一纵向长度和第一周长，其中在以所述最小膨胀压力或高于所述最小膨胀压力向所述内管的内表面施加流体压力时，所述内管能膨胀至下述中的一种或多种：a)更长的第二纵向长度，和b)更大的第二周长；以及外管，所述外管覆盖所述内管，其中所述外管在所述软管组件的端部联接器之间不结合、连接或附接至所述内管；并且其中所述内管和外管具有介于52kpa·m/g和100kpa·m/g之间的基于线性质量密度的爆裂强度，其中所述爆裂强度根据astmd380-94(2012)测定，并且其中所述内管和外管具有介于74.4g/m和163.68gm之间的总重量。
40.根据39所述的软管组件，其中所述内管和所述外管具有介于74.4g/m和163.68g/m之间的总重量，以及根据astmd380-94(2012)的介于1379kpa和10342之间的爆裂强度。
41.根据39-40中任一项所述的软管组件，其中所述基于线性质量密度的爆裂强度介于52kpa·m/g和95kpa·m/g之间。
42.根据39-41中任一项所述的软管组件，其中所述基于线性质量密度的爆裂强度介于52kpa·m/g和85kpa·m/g之间。
43.根据39-42中任一项所述的软管组件，其中所述外管包含织物材料，所述织物材料为编造、织造和非织造材料中一种或多种。
44.根据39-43中任一项所述的软管组件，其中所述第二纵向长度至少为所述第一纵向长度的两倍大。
45.根据39-44中任一项所述的软管组件，其中所述第二纵向长度在所述第一纵向长度的2倍至4倍之间。
46.根据39-45中任一项所述的软管组件，其中所述端部配件包括连接至所述内管和所述外管的第一端的公联接器以及连接至所述内管和所述外管的第二端的母联接器。
47.根据39-43或46中任一项所述的软管组件，其中所述内管包含所述热塑性材料。
48.根据39-46中任一项所述的软管组件，其中所述内管包含所述弹性体材料，并且其中所述内管能膨胀至所述更长的第二纵向长度和所述更大的第二周长。
49.根据39-48中任一项所述的软管组件，其中于收缩位置在径向测量的所述内管的壁厚为从约1.2mm至约1.8mm。
50.根据39-49中任一项所述的软管组件，其中所述外管具有纵向长度和沿所述外管的所述纵向长度的焊缝，所述焊缝包含熔化过的外管材料，并且其中垂直于所述纵向长度测量，所述焊缝具有9.5mm±1.5mm的焊缝宽度。
尽管根据专利法的规定，本发明已经描述了最佳实施方式和优选的实施例，但是本发明的保护范围并不局限于此，而是由所附的权利要求书的范围进行限定。
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