柔性软管的制作方法

本发明涉及柔性软管。更特别地，本发明涉及优选但不排他地用于如园林工作等活动的柔性软管。

背景技术：

在各领域中，更具体地在园林工作等中，广泛地使用结合了良好的性能和相对较低的成本的柔性软管。随着时间的推移，这种类型的软管逐渐演变以在不同使用条件下获得最佳性能。具体地，为了获得更好的质量，已经设计了包括更多层的软管，其每一层旨在具有特别的功能，例如外涂层的功能，或与流体直接接触的功能，或阻止藻类或其他类似生物体生长的屏障的功能。

为了特别改善机械性能，如对流体压力、扭转、挤压、外部体穿孔等的抗性，已经设计了不同的加强柔性软管，其中层中的至少一个特定地具有这样的机械抗性功能，同时保持良好的灵活性。

例如通过聚合材料的网或织物(其包裹软管的下层)可以构成加强层，在所述加强层上任选地施加另外的外保护层。

在不同于园林工作的领域例如设备工程中，已知使用能够承受非常高的压力的多层柔性软管。例如专利申请GB1506776描述了一种柔性软管，其包括波纹状热塑性材料的内层、覆盖内波纹层的可变形材料层以及与涂层接触放置的纺织织物或金属网的外加强层。内波纹层在外部限定具有填充了所述可变形材料层的基本上为梯形剖面的环状腔。

专利申请EP 0793045和WO 2004/039574中示出了基本上相同类型的柔性软管。

多个层的存在通常导致每延米的已知柔性软管的重量增加。从使用该产品的角度和运输或储存的角度来看，这个事实可能特别不利。事实上，应该指出，这种软管的长度也可以达几十米，所以单根软管的重量可能很高，因此对使用者来说难以轻松移动。

软管的高重量显然还显著地影响了运输成本。

还有抱怨这种类型的加强软管会具有相对高的成本。

技术实现要素：

本发明的任务是解决上述问题，设计一种非常轻的柔性软管。

在这样的技术任务中，本发明的另一个范围是提供一种灵活性很好的软管。

本发明的另一范围是提供具有简单的构建性和功能性概念的柔性软管，其提供了可靠的功能、多种用途和相对经济的成本。

由根据权利要求1所述的柔性软管实现所引用的范围。

根据本发明，柔性软管包括螺旋形的第一管状元件以及轻质材料的第二管状元件；该第一管状元件在纵向截面上具有一系列具有三角形轮廓的外脊以便在轴向具有柔性；该第二管状元件在外部与所述第一管状元件相连，以便至少部分地填充由所述外脊交替成形的对应的一系列槽。

所述螺旋形的第一管状元件形成一种波纹管。

有利地，所述第一管状元件的所述外脊具有不等边三角形。

优选地，所述外脊的螺距为软管内径的约三分之一。

有利地，所述第二管状元件的所述轻质聚合材料部分地填充了交替成形在所述外脊之间的所述一系列槽，以便在所述槽的底部限定相应的一系列环状腔室。

优选地，通过所述第一管状元件和所述第二管状元件之间的密封获得所述环状腔室。

优选地，所述第一管状元件由基本刚性的聚合材料制成。

根据本发明的实施方式，所述第一管状元件由PVC、PU、PET等类型的材料制成，或由前述材料的混合物制成。

优选地，所述第二管状元件由选自聚合材料、泡沫材料、硫化和/或低密度橡胶或前述材料的混合物的轻质材料制成。

有利地，所述第二管状元件在外部与第一管状元件通过共挤出而相连。

优选地，所述第一管状元件的所述外脊在延伸构型下具有该第一管状元件的内径的约三分之一的螺距。

根据本发明的实施方式，所述第一管状元件的所述外脊具有各自的腔，对齐所述腔以限定纵向于所述第一管状元件的至少一个凹槽。

优选地，丝状加强元件容纳在所述纵向凹槽中，将所述丝状加强元件预先设置成嵌入所述第二管状元件的所述轻质聚合材料中。

根据本发明的实施方式，柔性软管包括重叠于所述第二管状元件的外涂层。

根据本发明的实施方式，柔性软管包括在内部与所述第一管状元件相连的柔性材料的第三管状元件，以便至少部分地填充由所述第一管状元件的内脊交替成形的对应的一系列槽。

根据本发明的实施方式，柔性软管包括插入所述第三管状元件内的内涂层。

本发明还涉及制造柔性软管的方法，通过挤出和随后的波纹成形来形成所述柔性软管，波纹形的第一管状元件在纵向截面上具有呈三角形轮廓的一系列外脊；通过压实装置将所述第一管状元件布置成压实结构；通过共挤出使轻质材料的第二管状元件在外部与第一压实管状元件相连，以便至少部分地填充由所述外脊交替成形的对应的一系列槽。

有利地，通过由在挤出头处工作的真空泵创造的低压，在缺少空气的情况下发生第二管状元件在第一压实管状元件上的所述共挤出步骤。

有利地，预先设置由真空泵创造的所述低压来调节在所述第一管状元件上的轻质材料的第二管状元件的涂层的厚度。

有利地，预先设置由真空泵创造的所述低压来调节用所述轻质材料的第二管状元件对所述槽的填充。

有利地，该方法提供了使获得自所述共挤出步骤的软管冷却。

有利地，该方法提供了在所述软管的一端执行所述软管的拉拔以便获得所述压实的第一管状元件的校准释放(calibrated releasing)。

优选地，所述压实装置执行将所述第一管状元件的线给进速度降低至等于进入该压实装置内的速度的约三分之一的值，以便使所述外脊的螺距减少。

附图说明

从根据本发明的柔性软管的优选实施例的详细描述中，本发明的细节应该更清楚，其为了指示的目的而在附图中示出，其中：

图1示出了根据本发明的柔性软管的部分的纵向横截面图；

图2、3、4、5和6分别示出了根据本发明的柔性软管的其他实施方式的等价横截面图；

图7和8分别示出了图1和2中示出的柔性软管在弯曲构型下的纵向横截面图；

图7a和图8a示出了图7和图8分别的放大细节；

图9示出了根据本发明的柔性软管的进一步实施方式的纵向横截面图；

图10示出了根据本发明的柔性软管的生产线的示意图。

具体实施方式

具体参考这些附图，根据本发明的柔性软管的整体用1表示。有利地，根据本发明的柔性软管旨在用于园林工作领域等。然而，可能旨在将其用于其他领域。

柔性软管1包括螺旋形的第一柔性管状元件2。通过具有合适机械性能的聚合材料，可以制造第一管状元件2，所述聚合材料例如PVC、PU、PET等或这些材料的混合物。也可以通过共挤出以更多层或以不同材料制造第一管状元件2。

进而，柔性软管1包括第二柔性管状元件3。第二管状元件3在外部与第一管状元件2相连。优选地，所述第二管状元件3由选自聚合材料、泡沫材料、硫化和/或低密度橡胶或这些材料的混合物的轻质材料制成。例如，第二管状元件3由低密度的热塑性聚合材料与发泡剂，或硫化和/或低密度橡胶与发泡剂制成。发泡剂可以是任何类型，例如呈液体或糊状形式，或者与颗粒、粉末等一起。

发泡剂在膨胀步骤中产生散布在聚合物基质内的气体，在聚合材料内形成蜂窝结构。这样的蜂窝结构允许获得相同体积的相当轻的材料。此外，这样的蜂窝结构使得第二管状元件3的材料呈海绵状，或无论如何的广泛的多孔密度，其特征在于具有一定的弹性。

第一螺旋管状元件2在纵向截面上具有一系列具有三角形轮廓的外脊4以及由所述外脊4交替成形的对应的一系列槽5。脊4和槽5在第一波纹管状元件2的内侧产生形成多个反面脊6和槽7。实质上，第一管状元件2的外脊4和外槽5分别对应于内脊6和内槽7，以限定一种波纹管。

有利地，根据本发明，第一管状元件2的脊4和6分别在外部和内部具有不等边三角形轮廓。

根据本发明的一个方面，第二管状元件3与第一管状元件2相连，所以轻质材料填充了第一管状元件2的至少部分外槽5。

根据本发明的实施方式，第二管状元件3与第一管状元件2相连，所以轻质材料以均一的方式完全填充第一管状元件2的外槽5。这允许在两个组件之间获得延长的表面粘附，所述表面粘附消除了在使用期间的任何分离风险。

根据本发明的不同的实施方式，第二管状元件3与第一管状元件2相连，以便部分地填充由所述外脊交替成形的槽5，以便在该槽5的底部限定对应的一系列环状腔室15。环状腔室15通过第一管状元件2和第二管状元件3之间的密封来获得。

根据本发明的进一步的方面，第二管状元件3具有光滑或基本光滑的外表面8。因此，第二管状元件3具有不均一的外厚度并且不遵循内螺旋管状元件2的形状。第二管状元件3的光滑或基本光滑的外表面8防止软管1在使用期间积累污物。然而，没有排除第二管状元件3的外表面8可以具有不平滑的形状。

从图7可以看出，在使用中，柔性软管1可以呈现关于该软管的纵向轴线的弯曲构造。在这样的构造中，第二管状元件3被压缩时，即从软管的内侧9相对于曲率中心缩短，而第二管状元件3延伸时，即相对于上述曲率中心在外侧10处延伸。特别地，填充外脊5的材料部分被彼此靠近的第一管状元件2的相同的外脊4压缩，如在图7A的细节中用箭头F示意性地表示的那样。由于这样的填充外脊5的材料部分呈拥有具有一定弹性的海绵状或多孔密度，该材料部分在软管折叠期间局部地施加阻尼作用。

除此以外，第二管状元件3的材料发挥第一管状元件2的有效保护作用，所述第一管状元件2是柔性软管1的承载芯，因此第二管状元件3的材料也发挥了对在其中流动的流体的保护作用。由第二管状元件发挥的这种保护作用首先在机械应力方面是明显的，如冲击、挤压、外部穿孔等。此外，第二管状元件3发挥了对第一管状元件2的保护作用，由此发挥了对其中流动的流体的保护作用，以对抗如阳光等外部因素。

当第二管状元件3由具有合适特性的材料制成时，也可以预先设置所述第二管状元件3以确保第一管状元件2内流动的流体是一定程度上隔热的。

使用中的柔性软管1可以比它在静止时的长度更长。特别地，由于流入柔性软管1中的流体的压力，所述柔性软管1可轴向和径向膨胀，这要归功于第一管状元件2和第二管状元件3的几何和机械特性。合适地选择第一管状元件2的波纹形状以及用于制造第一管状元件2和第二管状元件3的具体材料可以使得在流体通过时获得不同的软管拉伸百分比。实际上，这种拉伸可以达到约20～30％。

制造所述柔性软管的方法能够首先通过本身已知的挤出装置20和随后的波纹成形装置21形成波纹状的第一管状元件，所述第一管状元件在纵向截面上具有一系列具有三角形轮廓的外脊4(见图10)。

然后，所述第一管状元件2通过压实装置22以压实的构型布置。这尤其通过降低第一管状元件2沿给进线的给进速度来获得，例如从在压实器22的入口区处的20m/分钟的速度降低到出口处的7m/分钟。在压实的构型中，脊4的顶点明显紧密，即彼此之间的间距减小。更普遍地，压实器22的第一管状元件2的出口速度适当地等于从波纹成形装置21出来的速度的三分之一。

然后，轻质材料的第二管状元件3在外部通过共挤出装置23与第一压实管状元件2相连，以便至少部分地填充由上述外脊4交替成形的对应的一系列槽5。

有利地，通过由在共挤出装置23的挤出头处工作的真空泵24所创造的低压，在缺少空气的情况下发生第二管状元件3在第一压实管状元件2上的共挤出步骤。预先设置由真空泵创造的这种低压来调节在所述第一管状元件2上的轻质材料的第二管状元件3的涂层的厚度。

在第一管状元件2上的第二管状元件3的共挤出步骤中，还可以进行可能存在的发泡剂的膨胀步骤。关于所用发泡剂的类型，例如如果是放热型或吸热型，可以使第二管状元件3的共挤出步骤与膨胀反应的类型相适应地优化，所述膨胀反应必须发生在构成的材料内。例如，在其中使用吸热发泡剂的情况下，需要将热能从挤出装置充分转移到待挤出的材料上。

在共挤出装置23的出口处，通过共挤出步骤获得的软管1在冷却装置25中冷却。

最后，通过拉拔装置26在软管1的一端对软管1进行拉拔，以便获得所述第一压实管状元件2的校准释放。这尤其通过将软管线中的线给进速度增加例如从之前的7m/分钟增加到15m/分钟的速度来获得。

合适地，所引用的工作步骤借助于纵向插入第一管状元件2内的校准杆而依次进行。

在图2中，示出了根据本发明的柔性软管的不同的实施方式，包含与第一管状元件2在内部相连的第三柔性管状元件12。

第三管状元件12由选自聚合材料、硫化和/或低密度橡胶、泡沫材料或上述材料的混合物的轻质材料制成。具体地，构成第三管状元件12的材料可以是与第二管状元件3相同或不同的材料，例如聚合材料和发泡剂的不同组合。

如同第二外管状元件3，第三内管状元件12与第一管状元件2相连，使得轻质材料至少部分地填充了第一管状元件2的内槽7。优选地，第三管状元件12的内表面13基本上是光滑的。以这种方式，可以防止第一管状元件2的内槽7处的任何液体滞留。

在这种情况下，第一管状元件2的外脊4和内脊6分别的互相接近压缩量(mutual approaching)确定第二管状元件3和第三管状元件12的材料的对应部分的压缩，分别填充了外槽5和内槽7，如用箭头F示意性表示(见图8和8a)。

在制造步骤中，第三管状元件12的挤出可以与第二管状元件3的挤出同时进行，例如，通过使用相同的挤出装置。此外，使用相同的材料来制造第二管状元件3和第三管状元件12可能是有用的。

在图3中，示出了根据本发明的柔性软管的进一步的实施方式，其包括重叠于第二管状元件3的至少一个外涂层11。外涂层11优选可以是圆柱状并且是光滑的，尤其当第二管状元件3的外表面8光滑时。

第二管状元件3的外涂层11主要对下面的构成第二管状元件3的轻质材料起保护作用，例如增加其对磨损和外部穿孔的耐性，以及作为防止如日光的外部试剂的屏障或作为隔热材料。

外涂层11可以由具有合适性能的任何材料制成，例如聚合材料或其他材料的层。

在图4中，示出了根据本发明的柔性软管的进一步的实施方式，根据以上描述，除了第一管状元件2和第二管状元件3之外，该实施方式还包括第三管状元件12和外涂层11。

在图5中，示出了根据本发明的柔性软管的进一步的实施方式，该实施方式因存在另外的内涂层14而与前述的实施方式不同，所述内涂层14插入旨在与穿过柔性软管的流体直接接触的第三管状元件12内。显然，内涂层14也可以由具有合适性能的任何材料制成，例如聚合材料或其他材料的层。

在图6中，示出了根据本发明的柔性软管的进一步的实施方式，其因不存在外涂层11而与之前的实施方式不同。因此，实质上，与之前的版本相比，这是一个简化的版本。

在图9中，示出了根据本发明的柔性软管的进一步的实施方式，其中第一管状元件2的外脊4和内脊6的顶点是圆的，以便使波纹形状基本呈正弦形状。这样可以改善第一管状元件2和第二管状元件3之间的粘合性，这是因为消除了各材料之间的连接中的张力的任何集中。显然，也可以为图2至图8所示的柔性软管的实施方式提供这类波纹形状的构造。

因此，根据本发明的柔性软管获得了结合轻便和灵活的特点。该结果的实现归因于：优选通过共挤出，将在纵向截面上具有一系列具有三角形轮廓的外脊的波纹形第一管状元件与聚合轻质材料的第二管状元件连接的创造性想法，该第二管状元件至少部分地填充由所述外脊限定的对应的一系列槽。

根据本发明的柔性软管的特点在于具有三角形(尤其是不等边三角形)轮廓的管状波纹元件的外脊的构型允许软管获得非常高的柔性(即曲率半径非常小)而不会出现软管堵塞。在实践中，柔性折叠角可以达到360°的幅度，即管本身是可以折叠的并确保流体在其内部流动。尤其，在软管打结的情况下也保证了流动的连续性。

由根据本发明的软管提供的另一个优势通过以下事实给出：即使在存在横向扭转等的情况下(这在使用这类型的软管时经常发生)，也能避免流体通路的关闭。

通过实施例描述的柔性软管根据不同的需要可以有许多修改和变化。例如，可以规定第一管状元件2的外脊4例如在直径相对的位置具有相应的径向凹槽，其对齐以便限定至少一个纵向于该第一管状元件的凹槽。有用地，在这种纵向凹槽中容纳有预先设置成嵌入在第二管状元件3的轻质聚合材料中的加强线状元件。

此外，如果第二管状元件3和/或第三管状元件12至少部分地由泡沫材料制成，可以制造第二管状元件3和/或第三管状元件12以便具有蜂窝结构，该蜂窝结构相对于柔性软管的不同区域而具有不同特性。例如，第二管状元件3和/或第三管状元件12的多孔或海绵状密度可以在第一管状元件2的表面附近更加突出并且朝向外侧较不突出，或在第一管状元件2朝向外侧更加突出并且在其表面附近较不突出。以这种方式，相对于柔性软管厚度不同的区域，可以获得柔性软管不同的机械性能，例如在折叠构造中更大或更小的可缩性，对外部试剂等的更大或更小的耐性。

在实践中，所使用的材料以及大小和形状可以根据需要而变化。

权利要求中提及的技术特征后如果附有参考符号，则包括这些参考符号的目的仅在于增加对权利要求的理解，因此它们不应被视为以举例的方式限制由这些参考标记所标识的元件的范围。