绝缘软管布置的制作方法

绝缘软管布置
1.相关申请的交叉参考
2.本技术要求在2019年3月15日提交并且题为“绝缘软管布置(insulated hose arrangements)”的美国临时专利申请序号62/818,983的优先权和所有权益，所述美国临时专利申请的全部公开内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
3.本公开涉及挠性软管总成和制造挠性软管总成的方法。更特别地，本公开涉及具有热绝缘的挠性软管，所述软管被配置成在提供极端工作温度(例如，低至
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53℃和/或高达250℃的温度)同时维持软管挠性。


技术实现要素：

4.根据本公开中呈现的发明中的一个或多个的实施方案，一种软管总成包括：软管，所述软管界定内部流体通路和外表面；末端连接件，所述末端连接件附接到所述软管的第一末端；绝缘材料，所述绝缘材料包裹到所述软管的所述外表面上；覆盖物，所述覆盖物环绕所述绝缘材料；以及弹性体套管，所述弹性体套管在所述末端连接件和所述覆盖物的至少一部分上方延伸并且与所述末端连接件和所述覆盖物的至少一部分压缩接合。所述绝缘材料、所述覆盖物和所述弹性体套管各自被分级成在至少约135℃的温度下连续使用。
5.根据本公开中呈现的发明中的一个或多个的另一个实施方案，考虑一种制造软管总成的方法。在示例性方法中，提供以下各者：软管，所述软管界定内部流体通路和外表面；以及末端连接件，所述末端连接件附接到所述软管的第一末端。将绝缘材料包裹到所述软管的所述外表面上，并且在所述绝缘材料上方安装覆盖物。在所述末端连接件和所述覆盖物的至少一部分上方并且与所述末端连接件和所述覆盖物的至少一部分成压缩接合地安装弹性体套管。所述绝缘材料、所述覆盖物和所述弹性体套管各自被分级成在至少约135℃的温度下连续使用。
附图说明
6.另外的优点和益处将在结合附图考虑以下描述和随附权利要求之后变得对本领域的技术人员显而易见，在附图中：
7.图1是根据本公开的示例性实施方案的绝缘软管的区段的半纵向横截面图；
8.图2是根据本公开的另一个示例性实施方案的绝缘软管总成的部分横截面图；并且
9.图3图示展示在高温流体条件下使用的绝缘软管的外表面温度的图表。
具体实施方式
10.尽管发明的各种发明性方面、概念和特征可在本文中描述并且被说明为在示例性实施方案中组合地具体化，但这些各种方面、概念和特征可个别地或以各种组合和其子组
合在许多替代性实施方案中使用。除非本文中明确地排除，否则所有这些组合和子组合意图在本发明的范围内。更进一步，尽管可在本文中描述关于本发明的各种方面、概念和特征的各种替代性实施方案，例如替代性材料、结构、配置、方法、电路、装置和部件、软件、硬件、控制逻辑、关于形式、配合和功能的替代物等，但是这些描述并不意图作为目前已知或稍后开发的可用替代性实施方案的完整或穷举式清单。本领域的技术人员可容易在处于本发明的范围内的额外实施方案和使用中采用发明性方面、概念或特征中的一个或多个，即使此类实施方案未在本文中明确地公开。另外，尽管本发明的一些特征、概念或方面在本文中可被描述为优先布置或方法，但是此描述并不意图暗示此特征是所需的或必要的，除非明确地如此说明。更进一步，可包括示例性或代表性值和范围以帮助理解本公开，然而，此类值和范围不应在限制意义上解释，并且仅在明确说明的情况下意图作为临界值或范围。识别为“近似”或“约”规定值的参数意图包括所述规定值和在所述规定值的10％内的值，除非另有明确说明。此外，将理解，本公开伴随的图式可以但不必按比例，并且因此可被理解为教导图式中显而易见的各种比和比例。此外，尽管各种方面、特征和概念在本文中可明确地被识别为发明性的或形成发明的部分，但是此识别并不意图为排他的，而是可能存在在未明确地如此识别或作为特定发明的部分的情况下在本文中充分描述的发明性方面、概念和特征，所述发明改为在随附权利要求中陈述。对示例性方法或程序的描述不限于包括如在所有情况下需要的全部步骤，也不限于将呈现步骤的次序解释为所需的或必要的，除非明确地如此说明。
11.许多应用需要挠性软管以在流体系统中的两个点之间提供流体连接，其中软管的挠性允许各种流体线路布线要求、热膨胀、未对准和间歇性或连续挠曲(例如，由于系统振动)。一些挠性软管可具备具有相对高热导率的核心管材料(例如，不锈钢)，选择核心管材料以适合用于极端的高或低系统温度。此类软管可需要例如包围核心管的绝缘材料，以提供温度控制的稳定性，以避免低温应用中的冷凝和/或以在高温应用中保护用户免于烧伤。已知的绝缘软管总成使用围绕软管包覆的基于玻璃纤维或“黑色发泡体”绝缘材料，这常常导致绝缘软管总成的外径明显增大和/或软管总成的挠性减小。许多绝缘材料倾向于产生在一些软管应用中特别不想要的过度灰尘或其他污染物。
12.根据本公开的示例性方面，软管可具备绝缘材料缠绕布置，所述绝缘材料包裹布置维持挠性、有利于制造、提供更清洁、污染减少的构造和/或进一步提供温度等级。在一个实施方案中，气凝胶复合物绝缘材料(例如，带、条带或片材)可包围软管的外表面缠绕以为软管提供外部绝缘。气凝胶复合物可包括多种合适的材料，包括例如例如通过挤压或双辊处理形成的膨胀ptfe(eptfe)与气凝胶混合物。绝缘材料可以但不必形成附接到在核心材料的一侧或两侧上的外部膜片或膜。在美国专利no.7,868,083中描述了示例性ptfe
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气凝胶复合物绝缘材料，所述美国专利的全部公开内容以引用的方式并入本文中。
13.在示例性实施方案中，可选择基于ptfe的气凝胶绝缘材料，以提供以下性质中的一个或多个：介于约
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53℃与约250℃之间的连续使用温度(例如，用于处于这些温度下的系统流体)和在室温(约23℃)下小于约25mw/m k(例如，约21mw/m k)的热导率；在约225℃下约26mw/m k的热导率；以及能够满足ul94 v
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0可燃性等级。示例性基于ptfe的气凝胶可包括eptfe基体，所述eptfe基体被配置成保持气凝胶晶体以用于最小灰尘或粒子流泄。另外，所述材料可具疏水性以将湿气、可渗透蒸汽的吸收减到最少，以防止绝缘材料下的软管的
金属表面(例如，金属编织保护层)的腐蚀。
14.绝缘材料可以包括例如厚度在近似0.5mm与5mm之间(例如，近似1.5mm厚)的多种厚度提供，且可切割成包括例如宽度在近似0.5英寸与5英寸之间(例如近似1.5英寸宽)的多种合适宽度。绝缘材料可以多种布置包围软管缠绕，所述布置包括例如纵向地或螺旋地包裹布置。在示例性实施方案中，绝缘材料以预定重叠螺旋地包裹，例如以防止下层软管表面在软管弯曲或挠曲时暴露。在一些实施方案中，可选择重叠程度，使得绝缘材料的单一条带可提供多层绝缘材料，例如提供提高的绝缘性质、增大的工作温度范围和/或增强的处置安全性。举例来说，绝缘材料可具备50％重叠以使用绝缘材料的单一条带提供两层绝缘材料，或具备66％重叠以使用绝缘材料的单一条带提供三层绝缘材料。另外或替代地，绝缘材料的多个条带或包裹可包围软管缠绕以提供多层绝缘材料。举例来说，绝缘材料的两个条带可以0％重叠各自一个包裹在另一个上面以提供两层，或具有50％重叠以提供四层绝缘材料。额外条带可与第一包覆物相反地卷绕或与第一条带纵向地偏移，例如以防止下层软管表面在软管弯曲或挠曲时暴露。
15.根据本公开的另一个方面，绝缘软管可具备覆盖物，所述覆盖物将针对极端温度等级(例如，高达150℃，或在
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200℃与180℃之间，例如，以供在这些温度下的环境中使用)、防水、蒸汽渗透性和阻燃类似地选择。尽管可利用许多不同的覆盖物材料，但在示例性实施方案中，耐久的热阻性工程化织物可用作为软管的覆盖包覆物。织物可以细长条带提供，所述细长条带具有合适宽度(例如，在约1英寸与约5英寸之间，或约3英寸)、螺旋地包裹在绝缘材料上面。示例性材料包括例如的聚芳酰胺纤维织物，或例如的基于eptfe的工程化织物。工程化织物可充分地拉伸以维持经包裹软管的弯曲性/挠性，并且可包裹在绝缘材料上而不将织物覆盖物以黏合方式结合到绝缘材料，以进一步维持经包裹软管的弯曲性/挠性。在一个此实施方案中，工程化织物可包括基体，所述基体定向成将沿着织物条带的长度的拉伸性减到最小(例如，在5磅张力下小于约1％的伸长率)，同时提供在条带的宽度上的更大拉伸性(例如，在5磅张力下至少约10％的伸长率)。此布置提供张力(例如，约5磅张力)以将包裹的织物覆盖物固定在适当位置(即使不存在黏合结合)，同时维持经包裹软管的高挠性和低弯曲力。
16.在示例性实施方案中，工程化织物覆盖物包覆物由具有近似5盎司每平方码的密度和
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200℃到180℃的工作温度范围的阻燃性ptfe/聚酯织物形成，以近似3英寸宽的条带提供并且以重叠方式(例如，近似50％重叠)包围绝缘材料包裹的软管紧密地螺旋包裹。图1图示示例性绝缘软管区段10，所述区段具有界定内部流体通路的波纹金属(例如，不锈钢)核心管11和界定软管10的外表面的编织金属护套12。可另外或替代地利用其他软管材料(例如，ptfe)、层和配置。近似1.5mm厚并且近似1.5英寸宽的基于ptfe的气凝胶绝缘材料13(例如，具有上文描述的性质中的一个或多个)的条带以50％重叠螺旋地包裹到编织金属护套12上，以沿着软管10的长度提供基本上均匀的双层绝缘材料。近似3英寸宽并且具有近似5盎司每平方码的密度的ptfe/聚酯工程化织物14(例如，具有上文描述的性质中的一个或多个)的条带以50％重叠螺旋地包裹到绝缘材料13上，以达到至少约5磅的张力，以沿着软管10的长度提供基本上上均匀的双层覆盖织物14。
17.在另一个示例性实施方案中，热收缩聚合物覆盖物可在绝缘层上面涂覆或安装，例如以经选择以提供阻燃性覆盖物和/或防止绝缘软管总成的蒸汽渗透的材料。在一个实
例中，在收缩时具有约1mm的厚度和
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55℃到约135℃的工作温度范围的聚烯烃管可安置在绝缘层上面并且热收缩成相对于绝缘层压缩保持(例如，至少5磅的张力)。在示例性布置中，穿过聚烯烃管插入绝缘材料包裹的软管(如果需要，将空气冲到管中以对管充气)。(例如，通过热枪和/或烘箱)将管加热到高达约177℃的温度，以使管材料收缩成与绝缘材料压缩接合。热收缩管的末端可视需要加以修整。
18.常规的软管包括用于连接流体控制系统内的软管的金属末端连接件。尽管这些金属连接件通常经分级以忍受极端温度，但对导热的末端连接件的用户处置在软管暴露于极端温度时可能是有害的。根据本公开的另一个方面，热阻套管可设置在软管的金属末端连接件上方，在绝缘材料的末端部分和软管总成的覆盖物上方延伸。图2和图2a图示示例性软管总成100、100a，所述软管总成包括：内部、有护套软管110(例如，波纹核心管和编织金属护套，如图1所示)，软管110延伸到卷曲、焊接或另外附接到软管110的金属末端连接件120(例如，用于焊接的管短柱末端连接件或具有管配件的连接件)；绝缘材料130(例如，图1的实施方案的基于ptfe的气凝胶绝缘材料13的螺旋包裹的条带)；以及覆盖物140、140a。在图2的图示实施方案中，覆盖物140由织物的螺旋卷绕条带(例如，图1的实施方案的ptfe/聚酯工程化织物14的螺旋卷绕条带)形成。在图2a的图示实施方案中，覆盖物由热收缩聚合物管(例如，如上所述)形成。如所示，绝缘材料130和覆盖物140、140a可以(但不必)在金属末端连接件120的最后面部分或轴环121上方延伸。热阻套管150被安装在末端连接件的底座部分122上面并且在绝缘材料130和覆盖物140、140a的末端部分上方向后延伸。套管可以具有可比得上绝缘材料的温度(例如，至少约250℃，或约260℃)的连续使用温度的材料提供，所述材料例如聚硅氧烷。尽管仅示出了软管总成100、100a的一个末端，但是软管总成的相反末端可以(但不必)包括类似的末端连接件和套管布置。
19.尽管一些常规的软管套管以热收缩材料提供以可靠地扣紧软管或软管末端，但示例性热阻套管可以一种材料提供，所述材料经选择以准许套管的弹性拉伸或膨胀以使套管与软管末端(例如，末端连接件和覆盖物的邻近部分)对准，且随后在软管末端上收缩成扣紧或压缩保持接合。在示例性实施方案中，聚硅氧烷套管具有介于约20与约50之间或介于约35与约45之间或约40的硬度计，以准许套管的弹性拉伸安装。此外，聚硅氧烷套管可以是过氧化物固化的(例如，能够满足ul94 v
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0可燃性等级的黑色高温过氧化物固化的聚硅氧烷管)以将由长期暴露于高温引起的套管的干燥或开裂减到最少。
20.实例1：
21.具有具波纹不锈钢核心管和编织金属护套的1/2英寸标称直径挠性金属软管的主体软管产品的样本经包裹具有两层、四层或六层1.5mm厚的ptfe
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气凝胶复合物绝缘材料，并且被ptfe/聚酯工程化织物的螺旋缠绕条带覆盖。图3图示示出了与主体(非绝缘)软管总成相比，当暴露于高达250℃的液体介质流体温度时的在室温(约24℃)应用中的绝缘软管总成的外表面温度的图表。如自图表显而易见，根据本公开的绝缘软管可提供处于在两层绝缘材料的情况下至多约140℃、在四层绝缘材料的情况下至多约195℃且在六层绝缘材料的情况下大于250℃的流体温度下的“触摸安全”(根据astm c1055，60℃最高)外表面。
22.发明性方面已经参考示例性实施方案进行描述。修改和更改将在其他人阅读并且理解本说明书之后被想起。在所有这些修改和更改在附加的权利要求或其等效物的范围内的情况下，希望包括所有这些修改和更改。