具有可延伸的电功能性纱引线的可缠绕纺织套筒及其构建方法
【专利说明】具有可延伸的电功能性纱引线的可缠绕纺织套筒及其构建方法
[0001]相关串请的交叉引用
[0002]本专利申请主张2013年3月8日提交的、序列号为61/774，833的美国临时专利申请的权益，该专利申请的主题通过引用而整体并入本文。
技术领域
[0003]本发明主要涉及用于缠绕电缆、管子等的可缠绕纺织套筒，更具体地，涉及具有结合到纺织套筒材料中的一种或多种金属纱或线且带有从纺织套筒末端延伸的用于连接到电源的引线端的这类套筒，以及制造这类套筒的方法。
【背景技术】
[0004]用于缠绕和引导一束线或覆盖诸如管子之类的其它细长物体的纺织套筒有时被制造成包括一根或多根导线或电阻性金属线。所述线可被结合到套筒的纺织结构中(例如，编织的)并可沿长度方向延伸，使得线的末端延伸超过纺织材料的末端，以便使电引线出现在线的一个或两个末端处，用于连接到电源。一种用于制造这种具有导线和/或电阻线的纺织套筒结构的已知方法包括在制造纺织套筒的过程中，编织纺织套筒并结合作为编织结构组成部分的一根或多根导线。此后，纺织材料的末端被修整为使所述一根或多根线的末端露出，从而这些线最终延伸超过纺织套筒材料的经修整的末端并可以用作连接到电源的引线。虽然有效，但这样的过程是费力的，增加了这类纺织套筒的制造成本。
【发明内容】
[0005]可缠绕纺织套筒具有由交织的纱构成的壁，所述壁具有相对的内表面和外表面以及相对的边缘，所述相对的边缘在相对的末端之间在长度方向上沿套筒的纵轴延伸，其中套筒的伸直长度跨越相对的末端之间。壁的相对边缘可缠绕，以便彼此重叠而形成管状空腔。至少一个电功能构件的长度大于套筒的伸直长度，所述至少一个电功能构件沿纵轴在壁的相对端部之间延伸。所述至少一个电功能性构件在多个节点处被交织到壁中，并介于套筒的相对端部之间形成至少一个不受约束的环。由于所述至少一个电功能性构件的伸直长度大于套筒的伸直长度，所述至少一个电功能性构件的相对末端可以沿轴向远离套筒的相对末端被向外拉动，这反过来使所述至少一个环收紧，以形成用于附接到电源的引线。
[0006]纱可以是单丝或多丝，或它们的组合。所述至少一根电功能性纱具有的实际长度(电功能性纱与其在纺织套筒结构的编织结合分离，只考虑电功能性纱)大于其在被首次结合到编织的纺织套筒中时的总有效长度(横跨的直线距离)。在纺织套筒被交织和切割到想要的长度后，所述至少一根电功能性纱中存在至少一个环，使得所述至少一根电功能性纱的末端能够被选择性地拉动和张紧，以便缩短环的长度和拽出所述至少一根电功能性纱的末端，从而它们沿纵向伸出到纺织套筒的切割端之外。所述至少一根电功能性纱的这种伸出端部可以用作连接到电源的引线。
[0007]在这类纺织套筒结构的一个应用中，所述至少一根电功能性纱可包括被编织到纺织套筒结构中的多根电阻线，这些线中具有一个或多个环。在同时进行的单次切割操作中，把纺织套筒与多根电功能性纱切割到一定长度以后，与套筒末端对齐的电阻线末端被选择性地沿轴向从套筒向外拉出，线被张紧而拽出线的末端部分，从而末端部分沿轴向伸出到纺织套筒的切割端之外。这样的套筒例如可以绕流体输送管缠绕，当线的末端部分与电源连接时，这些线可以产生电阻热，电阻热作用于管子以加热流过管子的流体。
[0008]所述至少一根电功能性纱可以被编织到纺织套筒中，使得电功能性纱的大部分布置在纺织套筒内表面的内侧。这样的布置遮蔽和保护电功能性纱免于暴露在外部因素、磨损等之下，并且用于使电功能性纱与管子或被缠绕在套筒内的其它物体之间的接触面积最大化，如果电功能性纱用作产生将被传送到缠绕在套筒内的管子或其它物体的热量的热阻性纱，可因此使电功能性纱的效能最大化。
[0009]纺织套筒可包括沿玮向的可热成形的纱，这些纱被热定形成卷曲形状，以便把自主偏置闭合的力传递到套筒，使它表现为自缠绕。
[0010]根据本发明的构建纺织套筒的方法包括:通过使大致平行于纵轴延伸的经纱与大致横交于纵轴延伸的玮纱交织而形成壁，壁具有在长度方向上沿纵轴延伸的相对边缘。进一步地，将至少一根电功能性纱在交织的节点处交织到壁中，使得所述至少一个电功能性构件沿壁的长度方向延伸并且在相邻的交织节点之间形成至少一个电功能性构件环。然后，将所述壁和至少一个电功能性构件切割到想要的长度，以形成套筒的相对末端和至少一个电功能性构件的相对末端。在被切割以后，所述至少一个环保持在套筒的相对末端之间，允许所述至少一个电功能性构件的末端被选择性地拉出，占据所述至少一个环的至少一部分，使得所述至少一个电功能性构件的被拉动的末端延伸到壁的切割端之外，其中延伸的末端可以用作附接到电源的引线。
[0011]根据构建方法的另一方面，该方法还可包括在编织过程中进行经纱与玮纱的交织。
[0012]根据构建方法的另一方面，该方法还可包括热定形至少一部分玮纱，从而将相对的边缘偏置为互相重叠的关系。
[0013]根据构建方法的另一方面，该方法还可包括在套筒的相对末端之间形成多个环，每个环位于不同的相邻节点之间，所述环的组合长度大于节点的组合长度。
[0014]根据构建方法的另一方面，该方法还可包括将多根电功能性纱交织到壁中，再进一步，它可包括使各电功能性纱在相对边缘之间大致彼此等距离地间隔开。
[0015]当结合详细说明和附图考虑时，将更容易明白本发明的这些和其它特征和优点，在附图中:
【附图说明】
[0016]图1是根据本发明的一个方面构建的纺织套筒的透视图；
[0017]图2是沿大致横交于图1所示套筒的中心轴观察的剖视图，其中套筒显示为缠绕管子;
[0018]图3是显示图1所示套筒的、在拉紧套筒内的电功能性纱之前的纵剖视图；
[0019]图4是类似于图3的、显示在拉紧套筒内的电功能性纱之后的视图；
[0020]图5是在拉紧电功能性纱之前的套筒内表面的局部平面图；
[0021]图6是图1所示套筒外表面的局部平面图；
[0022]图7是根据本发明另一方面构建的套筒的内表面的局部平面图；以及
[0023]图8是根据本发明又一方面的套筒制造方法的流程图。
【具体实施方式】
[0024]图1显示根据本发明的一个实施例构建的纺织套筒10，纺织套筒10具有被交织至Ij套筒10中的多根纺织纱12和至少一个电功能性构件，也称为电功能性纱14 (导电的和/或电阻性的和/或数据传输的，等等)。套筒10大致呈管状并沿其长度被接缝15分开，并且被绕于其本身之上，以包围内部的管状空间，也称为空腔17。
[0025]纺织纱12可以由多种非金属材料中的任何一种制成。这样的材料包括但不限于:有机聚合物材料(塑料)、自然纤维、矿物纤维、金属纱、非金属纱、和/或它们的组合。纱12可以是单丝，或多丝，或单丝与多丝的组合。纺织纱12可以具有相同的或不同的直径或者纤维度。
[0026]至少一根电功能性纱14可包括单束线或多丝(例如，编织的，双绞的或卷起的)结构，术语“纱”覆盖电功能性纱14的单丝结构和多丝结构。电功能性纱14可包括导电金属材料、电阻性金属材料、数据传输材料和光纤材料中的至少一种或多种材料，或者它们的组合。电功能性纱14可以是绝缘的或非绝缘的，或者它们的组合。
[0027]纺织纱12通过编织而进行交织，从而形成套筒10的壁19。用于制造纺织套筒10的纺织纱12的编织结构壁19在图上被示意地显示，作为例子而非限制。某些纱标号为12a，其沿套筒10的纵轴方向在相对的末端16，18之间延伸，其中这些纱通常被称为经纱12a。某些纱标号为12b，其沿套筒10的横截地沿外周方向延伸，这些纱通常被称为玮纱12b。套筒10在结构上可被配置成大致呈管状。套筒10的这种管状形状可以通过制造套筒10的、具有宽度和长度的壁10，并将套筒10的壁19卷曲或缠绕成管状形状来实现。这样的套筒10具有裂缝或接缝15，有时称为“开放的”套筒结构，如图1和2所示，其中套筒10沿其长度被接缝15分开，接缝15形成在沿纵向中心轴23在相对末端16，18之间延伸的、重叠的第一套筒边缘和第二套筒边缘20，22之间，显示为大致平行于纵轴23，其中玮纱12b横交于纵轴23大致在边缘20，22之间延伸并延伸到边缘20，22。
[0028]至少某些玮纱12b可以用可热成形的聚合物材料制成，这些聚合物材料本身在技术上是熟知的，这能够制造套筒10，把壁19的这类玮纱热定形成预先弯曲的或卷曲的形状，所示形状使套筒10的壁19自主偏置成自卷曲的、闭合管状状态，相对的边缘20，22彼此重叠，使得第一边缘20沿径向位于在径向上处于外侧的第二边缘22的内侧，如图2最好地显示的。图2还显示套筒10缠绕物体，在此情形下为流体输送管道或管子T，诸如在汽车或飞机的引擎舱中可以看到，例如用因保护在以壁19为边界的空腔17内的管子T。套筒10可以类似地缠绕一束线或其它物体。
[0029]图3-6显示编织套筒10的进一步的细节。将会看到，至少一根电功能性纱14沿套筒10的长度(经纱)方向延伸。如下面更详细地讨论的，也可预期沿玮向可以有一根或多根电功能性纱14(图7的实施例)。参照图3和4，还将看到，至少一根电功能性纱14例如通过编织而被交织到纺织套筒10的壁19中，以便在电功能性纱14的末端26，28中间形成至少一个自由的、不受约束的环或非限制的松弛部分24。所述至少一根电功能性纱14可被交织成包括多个这样的环或松弛部分24，如图3和4所示，其中电功能性纱14可以从一个边缘20到相对边缘22大致等距离地间隔开。因此，等距离间隔的电功能性纱14的阵列可被提供来绕套筒10的周界以大致互相平行的关系延伸。这样，如果电功能性纱14被提供来产生热，诸如它们是电阻性的