軟管的分流和連接裝置及製造方法

2023-09-23 00:58:10 2

專利名稱:軟管的分流和連接裝置及製造方法
本發明涉及任何裝置的流體迴路，該流體迴路包括需要連接的軟管、分流管或排流裝置，本發明尤其涉及安裝在機動車或長途汽車上的熱交換迴路。
上述流體迴路用於不同設備的連接(或用於機動車中發動機機構的連接)、這種流體迴路還同時具有耐久性能(儘管處於溫度、壓力、油或脂的惡劣環境中)、傳送流體的化學穩定性能以及密封性能。
不同設備或機構的連接意味著，軟管包括一定數量的連接件，該連接件通常是用金屬材料製作的剛性套管，而分流裝置的直徑與主軟管的直徑是相同的或不是相同的。
由於構成這種(或多種)彈性材料的特性，因而這些軟管具有很大的可靠性，這種(或這些)彈性材料一般地都包括由織物或金屬材料構成的連續的或非連續的加強元件，設備或機構的連接區域以及主管上分流管或排流裝置的連接區域都具有薄弱點，由於在壓力和溫度的作用下，或僅僅是由於以彈性材料為主的混合物在惡劣條件下的蠕變，因此，在上述薄弱點就有可能產生漏洩或者甚至脫開連接。
為了減少這些故障，人們提出了各種解決方案。其中一些是純機械的解決方案，例如，在專利EP88，571或DE3，430053中就是這樣的，它們涉及在軟管中插入一個金屬製作的具有擴口基面的剛性管件，該管件可通過任何方式固定。其它的克服漏洩或脫開連接的故障的解決方案，如同專利FR256，2886或EP0，110，102中述及的那樣，使用以橡膠或合成樹脂為主的複製模。
現有技術的解決方案具有以下缺點一方面削弱了主軟管的固有強度。這是因為上述解決方案中需要在管壁上開孔，從而縮小了能承受機械應力的材料截面，或破壞了上述管壁的強度;另外，鑽孔時，在孔的邊緣鑽孔會導致在應力很大的區域中產生裂紋;
另外，製造起來困難。因為在採用機械解決方案時，需要在主軟管中插入固定的金屬件，而在採用複製模解決方案時，則需要在支管區域放入內芯，以保證複製模操作時必要的反壓力，然後，一旦操作完成就取出內芯。為了簡化這些操作，內芯通常具有一種抗橡膠粘連的潤滑劑塗層，這種塗層會弄汙複製模區域，並會影響複製模與軟管外表面之間必要的內在連接的質量。另一方面，放入和取出這些內芯的操作，會引起主軟管和支路軟管的內表面的損傷，甚至會在表面上產生應力，從而加速了上述軟管的損傷;
再者，實施起來費用昂貴，無論是採用機械解決方案時在軟管中插入金屬件，還是採用複製模解決方案時需要進行兩個連續的操作步驟，即首先把材料噴注到軟管的複製模上，然後，使上述材料在模中在壓力下硫化，這樣，就需要數分鐘的時間，並需要使用成套的工具;
同時鑑於金屬插入件或內芯的通道所必需的尺寸，因此，不能設置同主軟管的直徑一樣的支流管;由於存在這些困難，因此，也不能把分流管設置在遠離主軟管端部的區域;
在複製模的情況下，由於需要在支管區域內進行附加熱處理，引起以橡膠為主的混合物的過硫化，從而削弱了上述區域中的機械性能，並減弱了抗老化能力。
最後，由於裝配車間需要處於非常清潔的狀態，因此要求使用淨化溶劑，這就造成這種工作場所衛生條件不好，而且，車間裡有可能發生火災和爆炸的危險。
對於現有技術的分析清楚地表明，一種生產連接件、主軟管上的支流支管和排流支管，製造起來非常經濟、同時又具有可靠性能的裝置，尚未被掌握。
另外，必須注意到，工業中(尤其是汽車工業中)的工藝變化，在溫度及壓力方面，明顯地受到工作條件的約束。
本發明的目的在於，通過費用較少的具有良好衛生條件的生產設備，製造軟管與剛性套管，或者與一個(或多個)分流支管，或者與排流系統之間的連接裝置，在避免漏洩或斷開的任何危險時，提供一種在機械外力、傳輸的流體衝擊以及惡劣環境影響下的可靠性和耐久性。
本發明涉及製造方法，以及由該製造方法獲得的連接裝置。
就實施方案而言，本發明的特徵在於，軟管壁的端部，在直的、T型的、r型的、十字型的剛性內管件同外封元件之間的連接區域中，可以獲得加箍效果，所述的加箍是通過一種聚合物材料在壓力下進行熱處理獲得的，該聚合物材料在冷卻過程中收縮至少等於它的原始直徑的1%。
為了簡化本發明的描述，上述聚合物材料在下文中將稱為可收縮的聚合物。
連接裝置的製造方法，主要包括下列步驟-將連接用的軟管安裝在一個具有一定形狀的內管件的端部上;
-將已安裝完畢的軟管端部在常溫條件下定位在閉合的模中;
-利用聚合物加工工業中最常使用的設備把可收縮的聚合物噴注到模中，該設備是在高溫高壓下操作的;
-可收縮的聚合物滲入模內以後，就形成模腔形狀;
-冷卻時，由於可收縮的聚合物的熱性能，就使模塑品的直徑產生收縮，這剛好箍緊剛性內管件上的軟管端部的管壁。
上述後三個操作步驟大約延續20至60秒。
-將軟管及連接裝置構成的組裝件脫模，然後，它隨著溫度下降慢慢地繼續收縮，大約在24小時以後最終達到穩定。
這樣，對於已製成的產品來說，本發明的特徵在於，上述裝置包括抗壓耐溫的剛性內管件以及外封元件，該外封元件由可收縮的聚合物構成，該可收縮的聚合物可以箍緊上述內管件上軟管壁。
本發明的特徵和不同實施例，通過閱讀說明書和附圖將是很好理解的。
附圖如下-圖1是溫度變化及可收縮的聚合物的收縮變化的曲線圖;
-圖2示出連接裝置內管件的不同實施例;
-圖3示出連接裝置的不同應用。
在用於說明製造方法的圖1中，水平軸OX用對數比例尺表示時間，單位為秒，垂直軸OY表示材料的溫度，軸OZ表示材料的相對收縮。
曲線T表示可收縮的聚合物隨著時間發生的溫度變化。
通過一個非限制性的實施例的引用例，來描述噴注某些確定了數量級的工業用聚醯胺，就可以清楚地看到，對於聚合物來說，熱收縮率大於1%的其它材料也是可以使用的。
使用工業用聚醯胺，噴注時A點溫度為270℃，如同大量熔化了的材料滲入冷模中那樣，大約30秒以後，材料的溫度就迅速下降到大約120℃的B點上，在噴注開始後的45至60秒後，則變化到100℃的C點上。
同時，如同曲線R所示的那樣，固化的可收縮的聚合物的收縮率在點O及點C之間由0至1%或2%，C點處上述曲線趨向於一條漸近線。24小時以後，這種值C與穩定的收縮之間的變化就非常微弱了。
在製造方法簡便及經濟方面，可以看到，停模(包括軟管端部同連接裝置之間的連接時間)以及使組裝件出模的操作時間少於1分鐘。同橡膠複製模相比，顯然具有優越性，在橡膠複製模中，噴注和硫化的操作時間為3至6分鐘。
能源的節約以及使工業設備固定使用所獲得的效益是可觀的。
另外，在主軟管上開孔以及插入和取出第一個內芯(主軟管中)和第二個內芯(在連接元件中)的操作都已被取消，另外，利用溶劑進行清洗和淨化的操作也被取消。
圖2通過非限制性的引用例示出內管件(1)的幾種不同的實施方案，該內管件由任何剛性材料(金屬的、合成的或塑料的)製成，它在不變形的情況下有能力承受製造過程中出現的壓力和溫度。
圖2a示出一個直內管件(1)，用於成直線地連接兩個軟管(這裡，兩個軟管直徑相同)，軟管是以相同的或不同配方的橡膠為主的混合物構成的。上述內管件包括一個頸臺(2)，該頸臺可用作裝在其上的軟管端部的擋塊，這樣，它們就可以在需要的長度上很好配合。
圖2b示出一個直內管件(1)包括一個排流裝置(3)，該內管件可以成直線地連接兩個軟管(這裡，直徑相同)，該軟管由相同或不同配方的橡膠為主的混合物構成的。上述直內管件(1)及排流裝置(3)的中間部分帶有頸臺(2)，該頸臺(2)可以使用與圖2a中同樣類型的軟管端部限位。
圖2c具體地示出使用一個T型管件(1)的單分流管的實施例，該T型管件(1)使軟管(這裡，使軟管的直徑小於主軟管的直徑)連接到主軟管上。上述T型內管件(1)帶有圍繞管周的齒溝(4)，這種齒溝有利於在上述內管件(1)上對主軟管或分流管進行機械固定。上述齒溝(4)的數目、形狀、深度以及配置都明顯地很好地同加強的或未加強的、以橡膠為主的混合物的模量相配合，構成相連接接的軟管，以便保證最好的機械連接。
這些剛性內管件(1)可以具有比較複雜的形狀(圖中未示出)(例如，用於實施不垂直於主軟管的單分流管的Y型管件，用於實施多個分流管的X型管件)，並可以帶有或不帶有齒溝(4)和頸臺(2)。
為了提高連接的可靠性，可以在內管件(1)與主軟管端部或安裝在其上的分流管之間採用一種粘連。
圖3示出本發明連接裝置的不同應用。
圖3a示出一個單排流裝置的應用。軟管(這裡，具有相同直徑)(5)安裝在直管件(1)的端部，該直管件(1)包括排流裝置(3)，配置在剛好碰上頸臺為止的位置上。
通過上面述及的可收縮的聚合物的噴注方法進行操作，就可以形成外封元件(6)，在壓緊上述剛性內管件(1)與外封元件(6)之間的管壁時，上述可收縮的聚合物就正好保證FF′區域中軟管(5)管壁的加箍。
圖3b示出由單分流裝置實現的連接裝置的應用。主軟管以及T型剛性內管件都安裝在同剛性內管件(1)相應的支路上，一直到剛好碰上頸臺為止。
外封元件(6)在上面述及的條件中進行模製，以便剛好箍緊剛性內管件(1)上的軟管端部管壁。在圖中示出的實施例裡，上述T型內管件包括齒溝(4)，用於改善主軟管端部和支管端部的機械連接。
圖3c示出多路分支連接裝置的應用。主軟管的端部及分流支管(5)的端部一直安裝到具有X形狀的剛性內管件(1)的不同支路的頸臺(2)處，該剛性內管件(1)具有機械連接的齒溝(4)。如同前圖那樣，外封元件剛好箍緊剛性內管件(1)上的軟管(5)端部的管壁。
在圖示的另一個實施例中，在X型剛性內管件(1)及軟管(5)端部的內表面之間添加了一層膠合劑(7)，在外封元件(6)以及軟管(5)端部的外表面也增添了一種膠合劑(7)，上述膠合劑，根據構成軟管的以橡膠為主的混合物的種類，其組成成分方面可以是相同的或不相同的。
圖3d示出在相同區域中以同樣方式來裝配分流支管及排流裝置的連接裝置的應用。
圖3e示出把軟管(5)連接到設備或發動機機構的金屬接管口(8)上的連接裝置，該裝置在接管口(8)前方是明顯可拆卸的，以便插入帶有軟管(5)的端部的模中，因為上述裝置起內管件的作用。
對於該領域的技術人員來說，前面述及了各種不同實施例，例如，齒溝(4)、頸臺(2)，在軟管端部的內表面及內管件(1)之間和/或在上述軟管(5)的外表面及外封元件(6)之間使用的膠合劑(7)，它們都能夠以單獨的或組合的方式應用於不同的連接形式以及單的或多路分流裝置中。
總之，本發明的分流裝置和/或軟管之間的連接裝置的實施方法具有以下優越性-因為不要求任何開孔，因此，不影響主軟管的固有強度;
-實施起來簡單容易，因為使用聚合物工業中傳統的加工機器，因此，不需要特殊設備;
-因為它的加工時間同橡膠複製模的加工時間相比少許多，所以在時間上、能源上和工藝設備的固定使用上都很經濟;
-由於加箍的緣故，因此，要製作軟管本身具有間隙，因為管壁的不同厚度可以通過噴注同可收縮的聚合物相應的容量加以調整;
-避免使用有危險的溶劑，就保證了工作人員和工作場所的安全;
-最後，顯著地減少了對支路軟管進行檢查的要求及必要的檢查次數，因而節約了時間和人員。實際上，為了產生軟管壁的加箍，在進行模具噴注填料時，必須不能缺少填料量，填料量可以簡單地由目測加以檢驗，因為如果填料不足的話，其表面或形狀就會出現缺陷。正如人們所知的，降低檢驗成本的因數變得很重要，對於機動車流體管道的情況，招標細則中規定需對分流的軟管在加壓及無壓循環下進行幾千次試驗。
關於分流及/或連接裝置，它們有以下的優點-分流裝置或排流裝置可在同樣遠離軟管端部的區域中實施-可以使分流支管的直徑甚至等於主軟管的直徑;
-可以將排流裝置置於分流區域中;
-提供了連接用具有不同特性的材料製成的主軟管或分流軟管的可能性，例如這些材料是抗熱及油或脂這樣的惡劣環境的材料。對於以橡膠為主的混合物的配方來說，利用以前唯一的混合物去滿足相鄰區域內熱的、動力的及化學的制約條件顯然是不能獲得最佳經濟技術指標的。但是對於聚合物來說，所有材料之間不是兼容的，因此有時不能保證在兩種混合物之間進行可靠的粘連。然而利用本發明的連接裝置則可以解決這個問題;
-它所起的作用與剛性管件上軟管壁的複雜箍環緊固裝置的作用相同，但是它沒有滑動的可能性，因此，有助於使支管在機器或發動機機構上加以固定;
-通過材料的質地和表面的精加工提供了美觀的因素，而這在以往的裝置中並不能或多或少地有效地反映出緊固的狀態;
-最後，尤其是提供了至今從未得到的可靠特性，甚至在軟管與一方為內管件及/或另一方為外封件之間不加入膠合劑時也能得到這種可靠性。事實上試驗已經證明在常溫下需要用80旦(daN)以上的力才能從連接裝置上拔下直徑為20毫米的軟管。
本領域的技術人員可以理解上述的方法、裝置以及圖示中它們的非限制性引用例的應用，在不超出本發明的範圍內還可以做出各種各樣的改型。
權利要求
1.流體迴路中，軟管的連接和/或分流裝置的製造方法，可採用公知的方法，例如，噴注聚合物材料的模製法，其特徵在於由於使用一種在熱處理後材料冷卻過程中它的收縮率至少等於1%的聚合物，該聚合物剛好在分流和/或連接的區域進行收縮，因此，可以保證軟管(5)端部管壁在一個剛性內管件(1)及一個外封件(6)之間進行加箍緊固。
2.流體迴路中，軟管的連接和/或分流裝置，其特徵在於它包括一個剛性內管件(1)和一個外封件(6)，軟管(5)的端部在剛性內管件(1)與外封件(6)之間被箍緊。
3.根據權利要求
2中所述的軟管的連接和/或分流裝置，其特徵在於剛性內管件(1)帶有齒溝(4)，用於通過使用機構鉤連增強軟管(5)端部管壁的緊箍。
4.根據權利要求
2或3中任何一個權利要求
中所述的軟管的連接和/或分流裝置，其特徵在於通過使用置於軟管(5)端部的內表面及上述內管件(1)之間的膠合劑(7)，增強剛性內管件(1)與外封件(6)之間的軟管(5)端部管壁的緊箍。
5.根據權利要求
2至4中任何一個權利要求
中所述的軟管的連接和/或分流裝置，其特徵在於通過使用置於軟管(5)端部的外表面與外封件(6)之間的膠合劑(7)，增強剛性內管件(1)與外封件(6)之間的軟管(5)端部管壁的緊箍。
6.根據權利要求
2至5中任何一個權利要求
中所述的軟管的連接和/或分流裝置，其特徵在於構成外封件的聚合物材料，在冷卻過程中收縮可以大於它的原始厚度的1%，該聚合物材料是聚醯胺6-6(Polyamide 6-6)
7.根據權利要求
2至6中任何一個權利要求
中所述的軟管的連接和/或分流裝置，其特徵在於內管件(1)由抗壓耐溫(溫度高於200℃)的合成材料構成的。
8.根據權利要求
2至6中任何一個權利要求
中所述的軟管的連接和/或分流裝置，其特徵在於內管件(1)用短玻璃纖維增強的聚醯胺6-6製作。
專利摘要
軟管的連接和/或分流裝置的製造方法，其特徵在於，由於使用一種在熱處理後材料冷卻過程中它的收縮率至少等於1％的聚合物，該聚合物在分流和/和連接的區域進行收縮，因此，可以保證軟管(5)端部管壁在一個剛性內管件(1)及一個外封件(6)之間進行加箍緊固。連接和/或分流裝置就是根據這種方法實施的。本發明涉及不同設備或機動車發動機機構之間的流體迴路技術領域：
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文檔編號F16L41/02GK87102671SQ87102671
公開日1988年2月24日 申請日期1987年3月19日
發明者皮埃爾·馬泰, 弗朗索瓦·布菲 申請人:橡膠製品和塑料公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan