具有改善的耐久性和回复力的复合软管的制作方法

本申请基于2017年6月14日提交的申请号为10-2017-0074589的韩国专利申请要求优先权的权益，该申请的全部内容通过引用合并于此。

本发明涉及一种具有改善的耐久性和回复力的复合软管。

背景技术：

当将诸如石化产品之类的液体货物装进船舶中或从船舶上卸下时，通常使用易于使用的软管产品。特别地，天然气和石油气的体积大，因为它们通常处于气态。因此，在天然气和石油气液化以转变成体积小的液态的液化天然气和液化石油气之后，将它们存储在船舶的储罐中以运输至目的地。在目的地，将液化天然气和液化石油气重新气化以用作燃料。

使用复合软管运输诸如液化天然气和液化石油气之类的流体货物。复合软管应该是刚性的，以便可以在高压条件下使用，同时还应该是柔性的，以便可以缠绕以进行存储。

图1是示出公开号为10-0274059的韩国专利(2000年12月15日)中公开的传统复合软管的内部架构的图。

参考图1，传统复合软管10包括：内螺旋环2，内螺旋环2形成为具有三角形横截面并螺旋地缠绕；内层4，内层4形成为围绕内螺旋环2；层压体3，层压体3形成为围绕内层4并由合成树脂材料制成；外层5，外层5形成为围绕层压体3；以及外螺旋环1，外螺旋环1绕外层5的外圆周螺旋地缠绕并具有圆形横截面。流体穿过内层4的内部。

当流体在强压力下流入复合软管10中时，在流体和内螺旋环2之间产生摩擦。由于与流体的持续摩擦，内螺旋环2的以规则间隔布置的螺距在每个地区可能不同。即，内螺旋环2的螺距在某些区域会变宽，而内螺旋环2的螺距在其他局部区域可能会变窄。内螺旋环2支撑缠绕在其上的内层4、外层5和外螺旋环1。如果内螺旋环2的螺距变宽，则内层4和外层5凹陷，从而导致软管损坏。

此外，在用于运送天然气等的工作环境中，复合软管10会被工人反复弯折和拉伸。如果内螺旋环2的螺距不均匀，则频繁的弯折和拉伸会导致内螺旋环2的螺距更容易变宽，因此复合软管10可能会凹陷和损坏。复合软管10的损坏可能导致在其中流动的可燃流体泄漏，并且可能在起火时因爆炸而导致重大的生命事件。

公开号为10-0274059的韩国专利使用三角形内螺旋环2以保持内螺旋环2的螺距均匀。即，如果使用三角形的内螺旋环2，则内螺旋环2和形成供流体流动的内表面的内层4变得平坦，从而使内螺旋环2的螺距变化最小化，因此提高了可靠性。

然而，公开号为10-0274059的韩国专利的三角形内螺旋环的问题在于，内螺旋环的螺旋可能会由于在工作环境中反复弯折和拉伸而略微旋转，使得软管当流体在其中流动时承受更大的摩擦，从而导致内螺旋环的螺距发生变化。此外，三角形内螺旋环可能导致在内层4的边缘区域中对内层4的损坏。

技术实现要素：

技术问题

因此，考虑到现有技术中出现的上述问题而做出本发明，并且本发明旨在提供一种复合软管。

此外，本发明提供了一种具有改善的耐久性和回复力的复合软管。

技术方案

为了实现上述目的，本发明提供了一种复合软管，该复合软管包括：螺旋缠绕的内部线材；涂层，所述涂层形成为围绕所述内部线材；和外部线材，所述外部线材绕所述涂层的外圆周螺旋地缠绕，其中，所述涂层包括带条，所述带条螺旋地缠绕在彼此相邻的内部线材之间并且朝向所述涂层的中心(从所述复合软管的内部向外)支撑所述涂层。

有益效果

根据本实施方式的复合软管具有形成为围绕螺旋缠绕的内部线材的涂层，并且在涂层的位于彼此相邻的内部线材之间的区域中设置有带条。另外，带条朝向涂层的中心支撑涂层。因此，因为防止了涂层的纵向伸展，所以防止了内部线材的面对涂层中心的表面与涂层的内表面位于同一条线上，从而防止了内部线材与涂层分离，使得能够改善复合软管的耐久性。

另外，抗拉强度测试的结果显示，根据本实施方式的复合软管具有比传统复合软管更大的弹力，从而具有优异的回复性。

附图说明

图1是示出传统复合软管的视图。

图2是根据本发明的实施方式的复合软管的立体图。

图3是图2的侧剖视图。

图4是示出图3的部分“p”的放大图。

图5是用于制造根据本发明的实施方式的复合软管的制造设备的局部分解立体图。

图6和图7示出了图5中所示的制造设备展开的状态，并且是图5的前剖视图和平面剖视图。

图8和图9示出了图5中所示的制造设备收缩的状态，并且是图5的前剖视图和平面剖视图。

具体实施方式

应当注意的是，在不同的附图中，相同的附图标记用于标识相同的元件。

同时，本文中描述的术语的含义应理解如下。

如本文中所使用的，单数形式“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另外明确指出。序数“第一”、“第二”等仅用于将一个部件与另一个部件区分开，并不旨在限制本发明的范围。

应当理解，当在本说明书中使用时，术语“包含”或“包括”指定了所述特征、数字、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、数字、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。

术语“至少一者”应该被理解为包括可以从一个或多个相关条目给出的所有组合。例如，“第一条目、第二条目和第三条目中的至少一者”是指第一条目、第二条目和第三条目以及可以从第一条目、第二条目和第三条目中的两个或更多个条目给出的所有组合。

术语“和/或”应该被理解为包括可以从一个或多个相关条目给出的所有组合。例如，“第一条目、第二条目和第三条目”是指第一条目、第二条目和第三条目以及可以从第一条目、第二条目和第三条目中的两个或更多个条目给出的所有组合。

当在下面的描述中使用术语“联接”或“连接”时，其旨在不仅意味着“直接联接或连接至”，而且还意味着“间接联接或连接至”，例如借助另一中间元件连接。同时，当在本文中使用“一个元件直接连接或安装至另一个元件”的表述时，应理解在它们之间不存在中间元件。这同样适用于表示元件之间的关系的表述，即“元件之间”和“直接在元件之间”或“邻近元件”和“直接邻近元件”。

在下文中，将参考附图详细描述根据本发明的实施方式的具有改善的耐久性和回复力的复合软管。

图2是根据本发明的实施方式的复合软管的立体图，图3是图2的侧剖视图，并且图4是示出图3的部分“p”的放大图。

如图中所示，根据本实施方式的复合软管100可以用于运输诸如液化天然气或液化石油气之类的流体货物。因为根据本实施方式的复合软管100应在高压力条件下使用并被缠绕以用于存储，所以该软管应当是刚性的并且同时是柔性的，以允许其被工人反复弯折和拉伸。

为此，根据本实施方式的复合软管100可以包括内部线材110、涂层130和外部线材150。

内部线材110可以被螺旋缠绕，并且可以用作根据本实施方式的复合软管100的内芯。内部线材110可以绕制造设备200的盖270(参见图5至图9)的外圆周螺旋地缠绕以保持其形状，并且可以由碳纤维材料、合成树脂材料或金属材料形成。

涂层130可以形成为围绕内部线材110，并且可以包括内覆盖层131、加强层133和外覆盖层135。

详细地，内覆盖层131可以形成为围绕内部线材110，并且可以由合成树脂材料的膜、织物等形成。内覆盖层131可以具有不可渗透性以防止流体渗透，并且可以具有耐火性以抵抗火焰。

加强层133可以形成为围绕内覆盖层131，并且可以使根据本实施方式的复合软管100既具有刚性又具有延展性。此外，加强层133可以由织物形成。

外覆盖层135可以形成为围绕加强层133，并且可以由合成树脂材料或橡胶材料形成。外覆盖层135可以用作根据本实施方式的复合软管100的覆盖物。

外部线材150可以绕外覆盖层135螺旋地缠绕，并且可以由碳纤维材料、合成树脂材料或金属材料形成。外部线材150可以用作根据本实施方式的复合软管100的外芯。

因为内部线材110和外部线材150中的每一者均具有预定的张力，所以内部线材110可以成形为使得其至少一部分嵌入涂层130的内表面中，并且外部线材150可以成形为使得其至少一部分嵌入涂层130的外表面中。即，涂层130的内表面和外表面上形成有安置槽131a和135a，使得内部线材110和外部线材150安置于其中。因此，涂层130可以保持其位置和状态而不移动。

因为涂层130是柔性的，所以取决于运输的流体的形式、流体压力以及使用软管的环境，该涂层130可以伸展/收缩和弯折/拉伸。如果涂层130纵向伸展，则安置槽131a的面向涂层130的径向方向的高度减小。于是，涂层130的内表面可以与内部线材110的面对涂层130的外表面的表面位于同一条线上。在这种状态下，内部线材110可以移动，从而内部线材110的每个区域的螺距可能不同。在这种情况下，因为位于内部线材110的宽螺距区域处的那部分涂层130不被内部线材110支撑，所以涂层130可以朝其中心凹陷。

根据本实施方式的复合软管100可以抑制涂层130纵向伸展，从而防止内部线材110的面对涂层130的外表面的表面与涂层130的内表面位于同一条线上。

为此，涂层130可进一步包括带条137。带条137可以朝向涂层130的中心(从软管的内部向外)支撑涂层130。更具体地讲，带条137可以螺旋地缠绕在相邻的内部线材110之间，并且可以借助带条137的张力朝向涂层130的中心支撑涂层130的供带条137缠绕的区域。自然地，相邻的内部线材110之间的部分指的是内部线材110的螺距。

带条137可以由聚酰胺织物形成为围绕内覆盖层131，但是本发明不限于此。带条可以被加强层133围绕，并且带条137可以优选地由与内覆盖层相同的材料制成。

此外，内部线材110的螺距p和带条137的宽度d可以根据复合软管100的尺寸而不同地改变。例如，如果内部线材110的螺距p在29mm至31mm的范围内，则带条137的宽度d可以在15mm至17mm的范围内，以最小化与在复合软管中流动的流体的摩擦，从而最小化螺距的变化。另外，如果内部线材110的螺距p在29mm至31mm的范围内，则带条的厚度t优选地在0.7mm至0.9mm的范围内，但不限于此。如果带条的厚度t小于0.7mm，则带条的张力弱，从而内部线材110的螺距容易发生变化。同时，如果厚度大于0.9mm，则复合软管的柔性可能降低。外部线材150可以形成在与带条137的位置相对应的位置处以围绕带条137。

根据本实施方式的复合软管100构造成使得带条137安装在涂层130的在相邻内部线材110之间的区域中，并且带条137朝向涂层130的中心支撑涂层130。于是，因为抑制了涂层130纵向伸展，所以防止了内部线材110的面对涂层130的外表面的表面与涂层130的内表面位于同一条线上。因此，因为防止了内部线材与涂层的分离，所以改善了复合软管110的耐久性。

将描述根据本实施方式的复合软管100的静液压测试、破裂测试和刚度测试的结果。

静液压测试

通过在根据本实施方式的复合软管100和传统复合软管中维持液压5分钟来测量泄漏和伸长，其中液压为最大工作压力的1.5倍。

根据测试结果，根据本实施方式的复合软管100和传统复合软管都没有泄漏。然而，根据本实施方式的复合软管100的长度从原始长度2,041mm伸长到2,105mm，伸长了3.14％，而传统复合软管的长度从原始长度2,165mm伸长到2,250mm，伸长了3.9％。

因为根据本实施方式的复合软管100由于带条137而减小了长度的伸长，所以可以看出，涂层130的安置槽131a在纵向上的伸长小于涂层130的伸长。在这种情况下，因为安置槽131a的面向涂层130的径向方向的高度减小得较少，所以可以将内部线材110牢固地插入并支撑在安置槽131a中。

破裂测试

测量根据本实施方式的复合软管100和传统复合软管中的每一者的破裂压力。

根据测试结果，在根据本实施方式的复合软管100中，内部线材110在54.0巴下分离。然而，在传统复合软管中，内部线材在52.3巴下分离。因此，能够看出，根据本实施方式的复合软管100具有比传统复合软管更优异的刚性。在相同的压力范围内，根据本实施方式的复合软管构造成使得带条起到增加内覆盖层和加强层之间的接触力并抑制内部线材和内覆盖层离开其原始位置的作用，从而维持复合软管的完整内部形状。相反，可以确认，传统复合软管不能承受内部压力并且朝向软管内部凹陷，从而引起严重的变形。

刚度测试

在将根据本实施方式的复合软管100和传统复合软管竖直固定并连接至测力传感器之后，将它们竖直牵拉。随后，测量由长度的变化引起的抗拉载荷以及外观的变化。

根据测试结果，在相同力下，根据本实施方式的复合软管100的长度变化小于传统复合软管的长度变化。当重复相同的测试时，根据本实施方式的复合软管100由于优异的弹力而具有优异的可回复性。

当制造根据本实施方式的复合软管100时，内部线材110的螺距p应该是均匀的。为此，发明人开发了用于制造根据本实施方式的复合软管100的制造设备200。将参考图5至图7描述制造设备200。

如图中所示，制造设备200可以包括心轴210、支撑框架230、辊250和盖270。

心轴210可以形成为中空圆柱的形状，然后可旋转地安装。

支撑框架230可以形成为环形，并且在心轴210的圆周方向上安装到心轴210的外圆周。可以安装两个或更多个支撑框架230，并且这些支撑框架可以与心轴210一起旋转。

辊250可以安装至每个支撑框架230。多个辊可以安装至每个支撑框架230。此外，辊250的一侧可以突出到支撑框架230的外部。

盖270可以形成为与心轴210的形状相对应的圆柱形状，可以安装成围绕心轴210，并且可以与心轴210同心。此外，盖270的内圆周与辊250的外圆周接触，并且待形成的复合软管100绕盖270的外圆周缠绕。因为盖270的内圆周与辊250的外圆周接触并由其支撑，所以盖270与心轴210一起移动。

辊250的横向方向垂直于心轴210的纵向方向。因此，如果辊250旋转，则辊250可以在心轴210的纵向方向上从心轴210的一端移动到另一端，或者可以在心轴210的纵向方向上从另一端移动到一端。

当心轴210沿其纵向方向移动以移动辊250时，盖270的内圆周的与辊250的外圆周接触的区域改变。因为盖270的内圆周的与辊250接触的区域随着辊250的移动而改变，所以盖270可以从心轴210的中心向外膨胀(参见图6)，或者可以朝向心轴210的中心收缩(参见图8)。即，盖270可以膨胀成增大直径的形状，并且可以收缩成减小直径的形状。

详细地，盖270可以包括相同地形成的多个弧形覆盖件271。在图中，示出了覆盖件271具有第一覆盖件272、第二覆盖件273和第三覆盖件274的实施例。

第一覆盖件272至第三覆盖件274中的每一者的两端沿盖270的纵向方向布置，并且第一覆盖件272至第三覆盖件274中的每一者的两侧沿盖270的圆周方向布置。因此，彼此相邻的第一覆盖件272的侧面和第二覆盖件273的侧面、第二覆盖件273的侧面和第三覆盖件274的侧面以及第三覆盖件274的侧面和第一覆盖件272的侧面彼此面对。

弹性构件281可以分别安装在第一覆盖件272至第三覆盖件274中每一者的两端。每个弹性构件281的一端可以安装成由彼此相邻的第一覆盖件272和第二覆盖件273、第二覆盖件273和第三覆盖件274以及第三覆盖件274和第一覆盖件272中的第一覆盖件272、第二覆盖件273和第三覆盖件274中的每一者支撑，而另一端可以安装成由第二覆盖件273、第三覆盖件274和第一覆盖件272中的每一者支撑。由此，每个弹性构件281均可以弹性地支撑成使得彼此相邻的第一覆盖件272的侧面和第二覆盖件273的侧面、第二覆盖件273的侧面和第三覆盖件274的侧面以及第三覆盖件274的侧面和第一覆盖件272的侧面彼此接触。

如果覆盖件271被大于弹性构件281的弹力的外力从盖270中推出，使得第一覆盖件272的侧面和第二覆盖件273的侧面、第二覆盖件273的侧面和第三覆盖件274的侧面以及第三覆盖件274的侧面和第一覆盖件272的侧面彼此不接触(参见图6)，则盖270的直径增加并且盖270膨胀。

此外，因为第一覆盖件272的侧面和第二覆盖件273的侧面、第二覆盖件273的侧面和第三覆盖件274的侧面以及第三覆盖件274的侧面和第一覆盖件272的侧面借助弹性构件281彼此接触(参见图8)，所以盖270的直径减小并且盖270收缩。

在覆盖件271的两端上可以形成有支撑槽271a以支撑弹性构件281，从而允许弹性构件281被稳定地安装。

如上所述，随着辊250移动并且盖270的内圆周的与辊250接触的区域改变，盖270收缩和膨胀。下面将对此进行描述。

在盖270的内圆周上在辊250所在的位置处可以形成有倾斜表面271b，该倾斜表面271b的内半径沿盖270的纵向方向线性改变，并且辊250可以与倾斜表面271b接触。倾斜表面271b可以从盖270的内圆周向外圆周逐渐降低，并且盖270的形成有倾斜表面271b的区域具有不同的厚度。

因此，如果辊250由于心轴210的移动而与盖270的倾斜表面271b的厚区域接触(参见图7)，则盖270可以由于向外推覆盖件271的辊250而膨胀(参见图6)。同时，如果辊250与盖270的倾斜表面271b的薄区域接触(参见图9)，则盖270会由于弹性构件281的弹力而收缩(参见图8)。

辊250借助心轴210移动。因此，如果心轴210的移动距离受到限制，则辊250的移动距离受到限制，使得辊250可以仅在倾斜表面271b附近移动。

为了限制心轴210的移动距离，在盖270的覆盖件271的内圆周上可以形成有锁定槽缝271c，该锁定槽缝271c在盖270的纵向方向上具有预定长度。彼此相邻的支撑框架230和支撑框架230可以借助多个连接杆240彼此连接，并且可以在每个连接杆240上形成有用于插入到锁定槽缝271c中的止动件241。

因此，如果心轴210移动成使得辊250与盖270的倾斜表面271b的厚区域接触(参见图7)，则覆盖件271借助辊250克服弹性构件281的弹力，并且从盖270的中心向外移动。因此，由于彼此相邻的覆盖件271的侧面彼此不接触，因此盖270膨胀(参见图6)。

如果盖270膨胀，则内部线材110在旋转心轴210的同时绕盖270的外圆周螺旋地缠绕，并且内覆盖层131、带条137、加强层133和外覆盖层135顺次缠绕成围绕内部线材110，从而形成涂层130。此后，外部线材绕加强层的外圆周螺旋地缠绕，从而制造复合软管100。

随后，如果已经制造出复合软管100，则使心轴210移动使得辊250与盖270的倾斜表面271b的薄区域接触(参见图9)。然后，因为覆盖件271借助弹性构件281的弹力朝向盖270的中心移动，所以相邻的覆盖件271的侧面彼此接触。因此，盖270收缩(参见图8)。

当盖270已经收缩时(如图8中所示)，复合软管100的内圆周与盖270的外圆周之间形成有间隙，因此能够容易地将复合软管100从盖270中取出。

即，因为能够在没有任何摩擦的情况下将复合软管100的内部线材110和内覆盖层131与盖270分离，所以内部线材110的螺距p可以是均匀的。

尽管已经出于说明性目的公开了本发明的优选实施方式，但是本领域技术人员将理解，在不脱离如所附权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种修改、添加和替换。因此，应理解，本发明的范围由所附权利要求确定，并且落入权利要求的范围内或等同物范围内的所有改变理应被权利要求涵盖。

重要部分的附图标记的描述

110：内部线材

130：涂层131：内覆盖层

131a、135a：安置槽

133：加强层135：外覆盖层

137：带条

150：外部线材

200：制造设备

210：心轴230：支撑框架

240：连接杆250：辊

270：盖271：覆盖件

272：第一覆盖件273：第二覆盖件

274：第三覆盖件