一種工業用伸縮波紋管及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種工業用軟管，特別是一種工業用伸縮波紋管及其制作方法，尤其適用于油田、深水等軟管須密封且外部承載高壓液體或特殊氣體、內部容易磨損的工業領域。
【背景技術】
[0002]戶外工業作業中，為避免由于作業環境的變化導致戶外管體的震動，通常會將戶外作業的管體設計為可發生輕度形變的工業軟管，使之能夠適應如液態或氣態等環境的波動。這種工業軟管一般設計為長度上可發生輕微上下伸縮，橫向可彎轉變形的狀態。但是，現有技術中，橡膠或塑料制成的軟管，抗外壓承受能力有限，在外壓力作用下容易發生變形。由于這種工業軟管尤其適用于油田、深水等液態或氣態作業環境，管體外部長期受到外部施加的向內壓力，使工業軟管長期與內部管芯等結構發生摩擦，容易導致管體磨損，以致發生氣液泄漏。
[0003]現有的常見單向壓力管如消防管，由內向外受到水的壓力；而常見的雙向壓力管主要有以下3種:
[0004]平管:管內壁和外壁均為平滑結構，管壁薄厚、軟硬分布均勻；
[0005]雙面波紋管:管內壁和外壁均為波紋狀，但管壁薄厚差異少、軟硬幾乎一致，且不能伸縮；
[0006]內平外有波紋的管:管內壁為平滑結構外壁為波紋狀，管壁薄厚有明顯差異，但軟硬度一致，且不能伸縮。
[0007]以上管體結構雖然能用于承受管體內外壓力，但不能伸縮，因而均不適用于既需要承受外部液體壓力保持密封狀態，又能夠伸縮移動的工作要求。
[0008]現有技術中常用的抗外壓軟管主要有兩種結構，一種是在管體內部分散設計纖維絲，通過纖維絲的方式加強軟管抗壓能力，并通過多層橡膠纏繞實現軟管密封，如申請號為03147607.4的中國發明專利公開的“軟管”，即為一種兩層橡膠層中間為補強絲層的軟管。這種軟管有一定的抗壓性和較好的密封性，但收到材料的限制只能制作成外表面為平面的軟管，能夠彎轉，但不能伸縮，在波動大的外部環境下易損壞。
[0009]另一種抗外壓軟管設計為波狀結構，如申請號為200920317454.6號的中國實用新型專利公開了一種“新型高壓塑料彈簧管”，該新型高壓塑料彈簧管是在塑料彈簧伸縮管的兩端設置連接套，并在塑料彈簧伸縮管兩端的連接套上分別連接下連接密封結構、上連接密封結構構成，塑料彈簧復合管為在塑料管的內層襯鋼絲彈簧形成。
[0010]這種波紋狀軟管雖然能較好的適應波動環境，但是由于該塑料管依然是依靠橡膠或軟塑材料承受壓力，抗壓能力有限，依然無法克服軟管易磨損的問題。
[0011]另外，軟管的密封性對使用效果有很大影響，200920317454.6號實用新型專利中上、下連接密封結構與塑料管的連接方式不牢固，密封效果差。

【發明內容】

[0012]本發明的目的在于，針對上述現有技術存在的問題，提出一種可以有效承受外部壓力、防止管體內部與管內裝置摩擦損壞的伸縮波紋管，同時給出該伸縮波紋管的制作方法。
[0013]本發明實施例一提供了一種伸縮波紋管，可以有效承受管體外部壓力、防止管體磨損。本發明實施例一通過下述技術方案得以實現:
[0014]—種工業用伸縮波紋管，包括:一異形彈簧，位于伸縮波紋管內部；至少一個內層，包覆在異形彈簧外側；一纖維加強層，包覆在內層外側；至少一個外層，包覆在纖維加強層外側；所述的伸縮波紋管兩端連接有連接件，所述連接件帶有螺紋，且螺紋與異形彈簧適配，異形彈簧的端頭旋入螺紋；所述的伸縮波紋管與連接件連接處注射有環狀的固定件。固定件為注射成型，即注塑。
[0015]異形彈簧起到支撐管體結構，并使管體能夠伸縮的作用，同時將彈簧設計為與常用的截面為圓形的彈簧不同，本發明中的彈簧采用彈簧軸向截面為近似矩形的結構，從而加強彈簧的抗壓能力，防止在受壓狀態下彈簧變形。
[0016]內層和外層優選為橡膠或軟塑性材料，能夠伸縮的同時，均起到密封作用。纖維加強層為密集纏繞編織的纖維層，作為主承壓層，纖維加強層的材料本身不具有明顯伸縮性，但由于采用纏繞編織的結構，在伸縮波紋管軸向方向上，纖維加強層也能夠實現適度伸縮，且本發明的伸縮波紋管伸縮比率可達到2倍或更大比率，彈簧螺距越大，伸縮比率也越大。
[0017]伸縮波紋管與連接件要求連接緊密且密封性好，異形彈簧本身結構穩固，通過連接件的螺紋連接異形彈簧的設計簡單且抗壓性強；同時，熱塑性材料注塑形成的固定座將伸縮波紋管的異形彈簧、內層、纖維加強層、外層以及連接件連接為一體，實現優良的密封性。
[0018]進一步的，所述的纖維加強層為波紋狀結構，且越到波峰時纖維結構越稀疏，越到波谷時纖維結構越緊密。波紋狀編織纏繞結構，使纖維加強層能夠伸縮的同時，波谷處結構更為緊密，抗壓性以及抗磨損能力更強。
[0019]進一步的，所述的異形彈簧為相對于彈簧徑向寬、軸向窄的矩形或橢圓形結構。徑向寬、軸向窄的異形彈簧件相對于普通的截面為圓形的彈簧結構具有更好的抗外壓能力，不宜發生變形。異形彈簧的材料橫截面設計為內外邊為弧形或四角為圓角。異形彈簧的外表面接觸的是易磨損的內層，外表面設計為沒有棱角的結構有利于防止內層磨損。
[0020]進一步的，所述固定件為熱塑性材料，固定件同時將異形彈簧、內層、纖維加強層、外層以及連接件連接為一體。
[0021]進一步的，所述的內層和/或外層為波紋狀結構。所述的內層和/外層為橡膠或軟塑料材料。所述異形彈簧材料為鋼。鋼材彈簧與橡膠或軟塑料材料的內層或外層之間形成厚度和軟硬度的明顯差異，即，使伸縮波紋管管壁的不同位置之間存在懸殊的厚薄差異和軟硬差異。
[0022]本發明另一實施例提供了一種伸縮波紋管的制作方法，制成的伸縮波紋管可以有效承受內外壓力、防止管體磨損。本發明實施例二通過下述步驟得以實現:
[0023](I)將金屬材料制成扁金屬條；
[0024](2)將扁金屬條纏繞成異形彈簧；
[0025](3)通過拉伸或纏繞的方式，在異形彈簧外表面包覆波紋狀內層；
[0026](4)通過纏繞或編織的方式，在內層外表面包覆纖維加強層；
[0027](5)通過拉伸或纏繞的方式，在纖維加強層外表面包覆外層，制成伸縮波紋管；
[0028](6)在伸縮波紋管的兩端分別連接一個連接件；
[0029](7)連接件與伸縮波紋管兩端的連接處注射形成固定件；固定件同時將異形彈簧、內層、纖維加強層、外層以及連接件連接為一體。
[0030]進一步的，步驟(3)還包括以下步驟:
[0031]a.纖維加強層越到波峰I時纖維結構越稀疏；
[0032]b.纖維加強層越到波谷II時纖維結構越緊密。
[0033]進一步的，步驟￠)中的連接方法為:在連接件上設置能夠匹配異形彈簧的螺紋，螺紋旋接異形彈簧兩端頭內。
[0034]本發明的有益效果是:
[0035]1.本發明在波紋管現有技術的基礎上增加了纖維加強層，管壁薄厚差異大，軟硬程度懸殊，使伸縮波紋管既能實現伸縮，也能承受高外壓，耐疲勞性提高，可以有效避免伸縮波紋管與內部其他結構的摩擦接觸，延長使用壽命。
[0036]2.伸縮波紋管內外均為波紋狀，能夠伸縮，伸縮比率可達到2倍以上，包括2倍。
[0037]3.伸縮波紋管兩端的連接件通過螺紋直接旋接在伸縮波紋管的異形彈簧上，連接緊密，不易松脫。
[0038]4.在連接件與伸縮波紋管的連接處設計固定件，加強密封性。
[0039]綜上，本發明既改變了以往石油直接接觸抽油桿而受到污蝕的情況；也提供了彈性管隨油桿拉伸壓縮并能自由相對運動，釋放了盤徑與抽油桿的摩擦力，節省電能；同時很好的起到密封作用，有效阻止石油和天然氣的外泄，達到保護環境的目的。
【附圖說明】
[0040]圖1為本發明實施例一外部結構示意圖；
[0041]圖2為本發明實施例一剖面結構示意圖；
[0042]圖3為圖2的I處局部放大結構示意圖；
[0043]圖4為本發明實施例二制作方法流程示意圖。
[0044]其中:1_伸縮波紋管、11-外層、12-纖維增強層、13-內層、14-異形彈簧、2_母頭連接件、21-母頭卡口、22-母頭螺紋、3-母頭固定件、4-公頭連接件、41-公頭卡口、42-公頭螺紋、5-公頭固定件、1-波峰、I1-波谷、C-開口。
【具體實施方式】
[0045]實施例一:
[0046]本實施例伸縮波紋管I的結構如圖1、圖2、圖3所示，伸縮波紋管I包括4層結構，根據實際需要也可以設計為更多層，本實施例為綜合制作成本和防磨損效果給出的優選實施例。
[0047]其中，最內部為螺旋狀異形彈簧14，并由異形彈簧14起到支撐其他層結構的作用。這里的異形彈簧應屬于一種壓縮彈簧，但其材料截面與一般彈簧不同，而稱之為異形彈簧。為使異形彈簧14結構更為穩定，不至于在外部壓力下變形，本實施例將異形彈簧14設計為扁鋼繞制成的金屬異形彈簧，即異形彈簧14的截面為徑向寬、軸向窄的矩形或橢圓形結構；異形彈簧14的截面設計為四角是圓角，從而防止異形彈簧14出現棱角，磨損異形彈簧14的外層結構，尤其是貼緊異形彈簧14的內層13。
[0048]所述的內層13包覆并緊貼在異形彈簧14外部，內層13為波紋狀結構，材料優選為橡膠或軟塑料。內層13為密封結構，