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加热流体管道、加热流体分配系统和电加热软管
申请号	CN201380020624.3	申请日	2013-04-19	公开(公告)号	CN104246345B	公开(公告)日	2017-08-25
申请人	固瑞克明尼苏达有限公司;			发明人	马克·J·布鲁德沃尔德; 乔休尔·D·罗登; 特洛伊·D·琼斯; 罗曼·S·卡普洛夫;
摘要	一种加热流体管道包括柔性内管、外护套和加热元件。加热元件设置在柔性内管和外护套之间。加热元件包括由第一金属材料形成的内芯和由第二金属材料形成的外套。在一个实施例中，加热元件围绕所述内管缠绕并具有圆形横截面。在另一个实施例中，外套是非电抗的并且是耐水腐蚀的，外护套是防水的(或防潮的)。
权利要求	1.一种加热流体管道，包括：内管；防水的外护套，所述外护套是由非再生材料制成的聚乙烯外护套；和多个加热元件，所述多个加热元件具有圆形横截面，以双螺旋方式围绕内管缠绕，并且设置在内管和外护套之间，所述加热元件中的每一个包括：由第一金属材料形成的内芯，所述第一金属材料选自由铜、锡、铁和镍-铬构成的组；和由第二金属材料形成的外套，所述第二金属材料选自由锡、银和镍构成的组。 2.根据权利要求1所述的加热流体管道，其中所述内管包括：尼龙软管；围绕尼龙软管的编织护套；和围绕编织护套的聚氨酯覆盖层。 3.根据权利要求1所述的加热流体管道，其中：内芯包括14号铜线。 4.一种加热流体分配系统，包括：第一泵；用于致动第一泵的驱动系统；用于加热被输送至第一泵的入口的材料的加热系统；用于分配来自第一泵的出口的材料的枪；和将第一泵的出口连接至所述枪的第一加热软管，该第一加热软管包括：内管；多个金属涂层加热元件，所述加热元件具有圆形横截面并且以双螺旋方式围绕内管缠绕；和防水的外护套，所述外护套是由非再生材料制成的聚乙烯外护套并且围绕金属涂层加热元件和内管；由驱动系统致动的第二泵，其中加热系统加热被输送至第二泵的入口的材料；和将第二泵的出口连接至所述枪的第二加热软管，其中所述枪混合来自第一泵和第二泵的出口的材料，第二加热软管包括：内管；多个金属涂层加热元件，所述加热元件具有圆形横截面并且以双螺旋方式围绕内管缠绕，和防水的外护套，所述外护套是由非再生材料制成的聚乙烯外护套并且围绕金属涂层加热元件和内管；其中所述第一加热软管和所述第二加热软管的加热元件中的每一个包括：选自由铜、锡、铁和镍-铬构成的组的中心导线；和选自由锡、银和镍构成的组的外套。 5.根据权利要求4所述的加热流体分配系统，其中内管包括：柔性管；同心地围绕柔性管的编织加强层；和同心地围绕编织加强层的套管。 6.一种电加热软管，包括：柔性内软管；多个加热元件，所述加热元件具有圆形横截面并且以双螺旋方式围绕柔性内软管缠绕，所述加热元件中的每一个包括：由铜、锡、铁或镍-铬制成的线芯；和围绕线芯的由锡、银或镍制成的耐水腐蚀的导电涂层；围绕加热元件和柔性内软管的套，其中套是由非再生材料制成的防水的聚乙烯套。
说明书全文	加热流体管道、加热流体分配系统和电加热软管 [0001] 相关申请的交叉引用 [0002] 本申请要求由发明人Mark J.Brudevold，Joshua D.Roden，Troy D.Jones和Roman S.Kopylov于2012年4月20日递交的、名称为“electrically heated hose”的美国临时申请序列号No.61/635,917的基于35U.S.C.§119的优先权，通过这种引用结合其内容。技术领域 [0003] 本公开内容一般地涉及如用于多组分分配系统的加热软管。更具体地，本公开内容涉及柔性电加热软管。背景技术 [0004] 传统的电加热软管是通过围绕柔性内管缠绕导体且随后将被缠绕的管裹在护套中而制成的。典型地，柔性内管包括由纤维或芳香族聚酰胺编织层加强的尼龙芯，其由聚亚安酯套管覆盖。随后用导线缠绕柔性内管。导线通常包括可以是实心带状电缆或编织线的铜扁平线。扁平线使得加热软管能够具有较小的直径，并且还增加柔性内管和导线之间的接触面积。护套通常包括丁基橡胶套管。 [0005] 用在多组分分配系统中的加热软管受到严酷的操作，这种操作导致操作员疲劳并导致电加热软管的性能退化。例如，与这些系统一起使用的分配枪的重复的前后运动在软管太硬时变得使人厌倦，并且在有限的时间周期之后产生导线的疲劳寿命故障。因此，存在对增加电加热软管的弹性以减少操作员疲劳同时增加软管的疲劳寿命以减少部件故障的持续需求。发明内容 [0006] 本公开内容涉及电加热软管，如用于多组分分配系统或热熔性粘合剂分配系统。一种加热流体管道包括柔性内管、外护套和加热元件。加热元件设置在柔性内管和外护套之间。加热元件包括由第一金属材料形成的内芯和由第二金属材料形成的外套。在一个实施例中，加热元件围绕柔性内管缠绕并具有圆形横截面。在另一个实施例中，外套是非电抗的并且是耐水腐蚀的，外护套是防水的(或防潮的)。附图说明 [0007] 图1是具有抽运单元、组分材料容器和经由电加热软管连接至抽运单元的分配枪的双组分泵系统的透视图。 [0008] 图2是图1的电加热软管的局部剖切透视图，该电加热软管包括由屏蔽加热元件缠绕并由护套覆盖的芯软管。 [0009] 图3是图2的电加热软管的示意性剖视图，示出了芯软管、屏蔽加热元件和护套的各层。具体实施方式 [0010] 图1是双组分泵系统10的透视图，该双组分泵系统10包括抽运单元12、组分材料容器14A和14B以及分配枪16。抽运单元12包括液压动力单元18、显示模块20、流体歧管22、第一线性泵24A、第二线性泵24B、液压流体储存器26和电力配电箱28。如本领域知晓的那样，用于线性泵24A和24B中的每一个的电动马达、双输出换向阀、液压线性马达、齿轮泵和马达控制模块(MCM)定位在液压动力单元18内。分配枪16包括分配头32并通过电加热软管34A和34B分别连接至第一线性泵24A和第二线性泵24B。软管36A和36B将进给泵38A和38B分别连接至线性泵24A和24B。压缩空气通过软管40A，40B和40C分别被供给至进给泵38A和38B以及分配枪16。虽然参照双组分分配系统进行了描述，但本公开内容的电加热软管也可以用于其它类型的分配系统，如热熔性粘合剂系统。 [0011] 组分材料容器14A和14B包括在混合时形成硬化结构的第一和第二粘性材料的圆桶(或鼓状物)。例如，包括诸如聚脂树脂或乙烯基酯树脂之类的树脂材料的第一组分被储存在组分材料容器14A中，包括引起树脂材料硬化的、诸如异氰酸酯或过氧化甲乙酮(MEKP)之类的催化剂材料的第二组分被储存在组分材料容器14B中。电功率被供给至电力配电箱28，电力配电箱28随后将电力分配至双组分系统10内的各个部件，如液压动力单元18内的MCM、显示模块20以及电加热软管34A和34B。来自单独的源的压缩空气(未示出)通过软管 40A和40B被供给至进给泵36A和36B，以将第一和第二组分材料的流分别供给至线性泵24A和24B。线性泵24A和24B由液压动力单元18中的齿轮泵液压地驱动。齿轮泵由动力单元18中的电动马达操作，以从液压流体储存器26吸取液压流体并将加压液压流体流提供给操作线性马达的双输出换向阀。 [0012] 当用户操作分配枪16时，由线性泵24A和线性泵24B供给至歧管22的加压组分材料被推动至混合头32。混合头32混合第一和第二组分材料以开始凝固过程，例如，该凝固过程在混合的组分材料被喷射到模子中时完成。第一和第二组分材料通常被以恒定输出条件从枪16分配。例如，用户可以在显示模块20处提供输入以控制MCM来以恒定压力或以恒定流量分配组分材料。 [0013] 为了确保树脂材料和催化剂适当地凝固，软管34A和34B被加热。特别地，软管34A和34B包括导线，导线被供给如来自配电箱28或独立的变压器箱的电功率，以给软管提供电阻加热。如上所述，常规的加热软管包括具有矩形横截面的铜导体。在一种结构中，矩形导体包括可能难以弯曲的实心带。在另一个实施例中，矩形导体包括容易腐蚀的铜编织线。已经发现，铜编织线在被套在由再生材料制成的丁基橡胶套管内特别容易腐蚀。首先，再生材料包括在丁基橡胶套管被加热时以气体释放的杂质。其次，丁基橡胶套管形成将铜导体密封在腐蚀性硫环境内的蒸汽屏障。最后，编织材料的增加的表面积增强了硫磺和铜之间的反应，从而加剧腐蚀。本公开内容的加热软管包括既容易弯曲且耐腐蚀的导体线，如参照图2和3说明的那样。 [0014] 图2是图1的电加热软管34A的局部剖视透视图，该电加热软管34A包括由屏蔽加热元件44A和44B缠绕并由护套46覆盖的芯软管42。芯软管42包括适合传输流体的柔性软管。护套46围绕芯软管42。屏蔽加热元件44A和44B设置在芯软管42和护套46之间。屏蔽加热元件44A和44B包括在电流被施加至屏蔽加热元件44A和44B时加热芯软管42的导体。在所描述的实施例中，两股屏蔽加热元件以双螺旋方式围绕芯软管42缠绕。在其它实施例中，一股或多股屏蔽加热元件可以设置在芯软管42和护套46之间，如作为螺旋结构或线性股。在图2中被局部剖切的护套46提供对其中使用电加热软管34A的环境的保护。 [0015] 屏蔽加热元件44A和44B包括圆形横截面区域的护套电线。与具有矩形横截面区域的导体相比，这种圆形形状因子允许屏蔽加热元件44A和44B更容易与芯软管42一起移动。具体地，圆形横截面提供比矩形横截面小的弯曲阻力。因此，屏蔽加热元件44A和44B的形状促进电加热软管34A的弹性。而且，圆形形状因子还增加电加热软管34A的寿命。具体地，圆形线由于具有围绕其中心轴线的完美对称性而相对于矩形线具有更好的疲劳性能。在电加热软管34A的一种结构中，芯软管42足够坚固以仅允许屏蔽加热元件44A和44B弯曲至屏蔽加热元件44A和44B具有几乎无限大的疲劳寿命的角度。因此，电加热软管34A不容易出现故障。 [0016] 屏蔽加热元件44A和44B包括由两层形成的电阻加热元件。更具体地，屏蔽加热元件44A和44B由导电内层(图3中示出)和非电抗的外层(图2和3中示出)构成。在一个实施例中，屏蔽加热元件44A和44B由两个金属层形成，内层是高度导电，外层是耐腐蚀的同时也是导电的。特别地，外层不与水反应。而且，外层形成防止内层受到可能在电加热软管34A的操作期间形成并被捕获在护套46的气体的腐蚀的屏障。 [0017] 图3是图2的电加热软管34A的示意性剖视图，示出包括芯软管42、屏蔽加热元件44A和44B、以及护套46的多层。芯软管42包括管48、加强层50和覆盖层52。屏蔽加热元件44A包括内层54A和外层56A。屏蔽加热元件44B包括内层54B和外层56B。图3未被按比例绘制，并且多个元件的尺寸被放大用于说明目的。虽然图3是参照屏蔽加热元件44A的结构被描述的，但在示出的实施例中，屏蔽加热元件44B具有类似的结构。 [0018] 芯软管42包括可以以升高的温度和压力传送流体的任何合适的软管或管道。因此，管48通常包括非渗透材料，如尼龙、橡胶或聚合物。然而，由于管48经由升高的压力，因此加强层50围绕管48。加强层50自身是弹性的，但被构造成在受到压力时提供压缩力至管48。加强层50具有小于管48的伸展直径的最大(非伸展)直径，以限制管48可以膨胀的量。在多个实施例中，如本领域已知的那样，加强层50包括纤维或芳族聚酰胺的编织束。覆盖层52包括围绕加强层50并给加强层50和管48提供环境隔离的柔性套管。覆盖层52通常由聚氨酯制成。在各种实施例中，芯软管42可以是商业上可购买的组件。 [0019] 屏蔽加热元件44A被示出为具有实心线芯，固体护套围绕实心线芯形成。内层54A包括导电材料的单个实心束，而外层56A包括非电抗材料的单个套管。如上所述，圆形线的单个实心束增加电加热软管34A的弹性。与编织束相比，单个实心束还通过减小导体的整个表面积而降低屏蔽加热元件44A的腐蚀敏感性。 [0020] 外层56A还通过将内层54A与护套46内的环境隔离而降低对内层54A的腐蚀的可能性。护套46提供防止水接触屏蔽加热元件44A的湿气屏障。因此，在多个实施例中，护套46是防水的(或防潮)。这直接降低在护套46内产生腐蚀性环境的可能性。然而，如上文讨论的那样，护套46可能将腐蚀性气体引入电加热软管34A中。在一个实施例中，护套46包括由非再生材料制成的聚乙烯护套，这与再生丁基橡胶套管相比减少了护套46内腐蚀性材料的量。外层56A防止直接接触并防止接触护套46内的可能具有腐蚀性成分的气体。 [0021] 外层56A也是导电材料，也帮助产生屏蔽加热元件44A的电阻加热。外层56A不起将导体与芯软管42隔开的绝缘体的作用。因此，与非导电的绝缘护套相比，外层56A增加屏蔽加热元件44A加热芯软管42的效率。例如，一些现有的电加热软管利用被套在聚合物套管内的导线，该聚合物套管将加热元件导体与将被加热的软管隔开。 [0022] 本公开内容的电加热软管在与多组分分配或配料系统一起使用时是特别有用的。这些系统利用低的电压来在屏蔽加热元件44A产生如45安培的电流，以引起电阻加热。在这种实施例中，内层54A包括14号铜线，薄锡层围绕该铜线设置以形成外层56A。在其它实施例中，外层56A可以由银或镍形成。本文中描述的电加热软管可以用于其它类型的分配系统，如热熔性粘合剂系统。热熔性粘合剂系统需要将液态热熔性粘合剂加热至比多组分分配系统的树脂和催化剂高的温度，热熔性粘合剂可以包括热塑性聚合胶，如乙烯醋酸乙烯酯(EVA)。这样，高电压施加至屏蔽加热元件44A以产生期望量的电阻加热。在这种实施例中，内层54A可以包括铜、锡、铁或镍-铬合金，而外层56A可以包括锡、银或镍。 [0023] 虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，本领域技术人员将会理解，在不偏离本发明的范围的情况下，可以进行多种改变，并且等同物可以替换其元件。此外，在不偏离本发明的实质范围的情况下，可以进行多种修改以使特定情况或材料适合本发明的教导。因此，意图是本发明不限于所公开的特定实施例，而是本发明将包括落入随附权利要求的范围内的所有实施例。

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