带有整合的传感材料的柔性管线制造技术

本发明专利技术涉及一种具有壁(3)的柔性管线(1)，其中所述壁具有整合的传感材料(17,23,25,29,39)，其具有随所述管线的待确定的操作参数而变化的材料特性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带有整合的传感材料的柔性管线专利
本专利技术涉及一种带有整合的传感材料的柔性管线。技术背景管线常常被用于需要柔性连接输送固体或液体或气体介质的场合。管线的选择通常取决于预期用途的特定要求，从而需要考虑管线的多种能性，比如直径，最小弯曲半径，压力载荷和耐温性能。在许多情况下，管线被用于操作设备，而这些设备的操作者必须采用费劲的措施来定位测量探针以监测与安全相关的操作参数，以便他们可以例如分析或监控介质的体积流量。为此，通常必须费力地重建设备周边的部分，以便将探针安置到所需位置。然而，以这种方式，对于管线本身状态的确定是不可能的，或者程度上非常有限。原则上，可能需要对整个操作对设备而不仅仅是在设备的周边选点进行运行和功能参数的监测，而且还要包括其中管线的运行参数，最好是进行实时监控。这样，例如，就可以保证产品质量的一致性，并且可以防止对操作过程的干扰，从而，所述干扰的原因，例如管材应力过大，就可被快速识别和补救。通过这种方式，可以提高管线的使用寿命和可靠性能，尽量减少管线故障，保护劳动力，并且保证高质量、生产可靠性和成本效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种柔性管线，其允许以简单的方式监控管线的操作和功能参数。举例来说，待监测的参数包括但不限于管壁和/或接触区中介质的温度，作用在管壁上的正压或负压，管线的弯曲半径，管线内径的收缩，管线的振动，管线的伸长或压缩，管壁的完整性以及材料的老化程度。所述目的是通过权利要求1所述的柔性柔性管线来实现。根据本专利技术的管线的实施方式在从属权利要求中公开。因此，本专利技术涉及一种带有壁的柔性管线，其中所述壁具有整合的传感材料，其具有随所述管线的待确定的操作参数而变化的材料特性。在本申请的含义内，术语“柔性管线”是指可弯曲管线本身以及管线接头及它们的部件。所述柔性管线通常采用细长的圆柱形空心体的形式。在其一端或两端，管线接头可选地具有管线接头或管线接头部分，即所谓的配件，由此，柔性管线可以连接到例如另一管线或其他单元，比如固定的管道系统或设备单元的其他部分。在本专利技术的一种优选实施方式中，所述管线的壁是由热塑性塑料制成。示例而非限制性地说，这种热塑性弹性体是基于氨基甲酸酯(TPU)，即聚氨酯(PU)，例如聚醚型聚氨酯和聚酯型聚氨酯)，聚氯乙烯(PVC)或聚乙烯(PE)，以及热塑性硫化橡胶(TPV)，例如山都平。其他合适的材料特别是热塑性弹性体，例如：-TPA(热塑性共聚酰胺)，-TPC(热塑性聚酯弹性体/热塑性共聚酯)，-TPO(基于烯烃的热塑性弹性体)，例如PP/EPDM-TPS(苯乙烯嵌段共聚物，例如SBS，SEBS，SEPS，SEEPS和MBS)。这种热塑性管线的方式生产可以为，例如，热塑性材料被直接挤压成所需管线的形状。或者，热塑性材料可以是例如通过挤压的方式转变成材料带的形式，比如挤压的成型缘件或膜带，然后其被螺旋形缠绕并且其中相邻螺旋缠绕的纵向边缘部分或材料带的相对边缘区域彼此重叠地连接。此外，管壁还可以包括多层或叠的热塑性材料，其彼此叠置，例如成为多个膜层的形式(“三明治结构”)。在本专利技术的另一优选实施方式中，所述管线的壁包含织物。所述织物的材料优选选自下述群组:玻璃纤维，纺织纤维，矿物纤维，芳纶纤维，诸如不锈钢(如不锈钢1.4301)的金属织物，诸如聚酰胺和/或聚酯纤维的塑料纤维，及其组合。所述织物可以是未涂覆的或涂有塑料，特别是上面提到的热塑性材料或弹性体，例如氯丁橡胶(Neoprene)，海帕伦(Hypalon)和氟橡胶(Viton)。或者，也可以使用带有相应膜的织物的层压。这种织物管线的方式生产可以为例如通过夹压、缝合、焊接或硫化方法将一个或多个涂覆或未涂覆的织物带连接形成所需的管线。根据另一实施方式，本专利技术的管线的壁，例如热塑性管线或织物管线的壁，具有加强元件，例如螺旋形延伸的加强盘圈。在这种实施方式中，本专利技术的管线因此构成所谓的螺旋管线。在这种管线的情况下，所述加强元件可以完全嵌入管壁中，从而通过管壁将其与管线内部和管线外部隔开。所述加强元件也可以仅部分地嵌入管壁中，并且部分的加强元件朝管线内部或管线外部露出。因此，例如加强元件可以布置在管壁的外表面上。这种具有螺旋形延伸的加强盘圈的管线能够如此制作，从而其上固定有加强盘圈的材料带以螺旋形式缠绕。材料带优选包括一种或多种上述热塑性材料。已知的方法为，挤出为成型缘件的材料带围绕制作芯轴或类似器物缠绕，而已经缠绕在制作芯轴上的带材部分被轴向拉出，结果带材被螺旋缠绕。刚刚碰到制作芯轴的带材部分的边缘区域连接到已经缠绕芯轴一次的带材部分的边缘区域。以这种方式，可以形成带有螺旋形延伸的加强元件的管线。相邻盘圈的纵向边缘部分或材料带的相对边缘区域可以以重叠方式彼此连接。除了挤压成型缘件之外，膜带也可用作材料带，其中膜带以相邻边缘区域重叠的方式缠绕。重叠的边缘区域优选地通过熔接彼此连接。根据本专利技术，所述管线的壁具有整合的传感材料。特别地，传感材料可以完全或部分地嵌入管壁中。或者，它可以在管线的内侧和/或外侧上以涂层的形式布置，或者以管壁部件(例如加强元件)的涂层的形式布置。传感材料也可以均匀地布置于整个或仅仅部分的管壁，例如材料带。所述传感材料具有至少一种材料特性，其可根据待确定的管线的至少一种操作参数而变化。在本申请中“操作参数”是指管线的状态变量，其尤其选自下述群组：管壁的温度，例如管壁内部的温度或管壁内表面的温度，从而可以推断出位于管线中的介质的温度；作用在管壁上的正压或负压；管壁的完整性；管线的弯曲半径；管线的伸长或压缩；管线所经受的振动；以及管壁材料的老化程度。所形成的传感材料能够适合于确定至少一种操作参数。由此，本专利技术的管线具有很大的优点，从而，由于包含在管壁中的传感材料，管线的一个或多个期望的操作参数就可以以简单的方式直接确定而无需使用外部测量探头。所述传感材料优选为至少一种添加物和/或至少一种变换器的形式。根据本专利技术的第一方面，所述传感材料是至少一种添加物的形式。在该方面的一种优选实施方式中，所述添加物选自下述群组：热致变色添加物，压致变色添加物，压电添加物，光致变色添加物和它们的混合物。在本专利技术的一种实施方式中，管线的壁包含热致变色添加物。术语“热致变色添加物”是指当温度变化时会导致其产生的颜色印象发生改变的添加物，尤其是颜料。所述颜色的改变可以包括通过改变例如光被添加物吸收或反射的波长范围导致视觉上可感知颜色的改变，或者包括色度(即颜色强度)的明显减少或增加。在本专利技术的情况下，在热致变色添加物的情况下的颜色变化可以在特定温度范围连续进行，或者在特定转变温度或非常窄的温度范围内作为明显的颜色变化进行。在一种优选的实施方式中，选择那些具有在各自预期用途中待检测的温度范围内的转变温度的热致变色添加物。例如，取决于管线的使用领域，转变温度可以在-30℃至+150℃之间，例如-30℃至+150℃以及例如约-20℃，-10℃，0℃，10℃，20℃，30℃，40℃，50℃，60℃，70℃或80℃。所述热致变色添加物的特征可以在于不可逆的热致变色性，即由加热引起的颜色变化在冷却至转变点以下的温度后仍然保持，或者在于可逆的热致变色性，即在加热引起的颜色变化之后，添加物能够当冷却到低于其转变温度的温度时再次本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带有壁(3)的柔性管线(1)，其中所述壁(3)具有整合的传感材料(17,23,25,29,39)，其具有随所述管线(1)的待确定的操作参数而变化的材料特性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.16 EP 16184348.71.一种带有壁(3)的柔性管线(1)，其中所述壁(3)具有整合的传感材料(17,23,25,29,39)，其具有随所述管线(1)的待确定的操作参数而变化的材料特性。2.根据权利要求1所述的柔性管线(1)，其中所述整合的传感材料为至少一种添加物(17)和/或至少一种变换器(23，25，29，39)的形式。3.根据权利要求2所述的柔性管线(1)，其中所述添加物(17)选自下述群组：热致变色添加物，压致变色添加物，压电添加物，光致变色添加物和它们的混合物。4.根据权利要求2或3所述的柔性管线(1)，其中所述壁(3)具有至少一个包含热塑性材料的层(15)，并且所述添加物(17)被包含在所述热塑性材料之中。5.根据权利要求2或3所述的柔性管线(1)，其中所述壁(3)具有螺旋形延伸的带有涂层(13)的加强元件(11)，并且所述添加物被包含在所述加强元件(11)的所述涂层(13)之中。6.根据权利要求2或3所述的柔性管线(1)，其中所述壁(3)具有一种织物(19)，并且所述添加物被包含在所述织物(19)的涂层之中。7.根据权利要求2所述的柔性管线(1)，其中所述至少一种变换器选自下述群组：电导体(23,39)，光纤(25)，应变片(29)和它们的组合。8.根据权利要求7所述的柔性管线(1)，其中电导体...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯特凡·鲁本，恩里克·塞瓦内，乔西姆·雅可比，塔尼亚·卡普特那，丽塔·克罗萨，
申请(专利权)人：马斯特菲股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE