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.pdf

提供了一种可缠绕的纺织套筒(10)及其制造方法。套筒(10)具有由交织的纱(12)构成的壁(19)，其相对边缘在相对末端之间沿长度方向延伸。壁(19)的相对边缘可绕成彼此重叠，从而形成管状空腔(17)。至少一个电功能性构件(14)在壁(19)的相对末端之间沿长度方向延伸。所述至少一个电功能性构件(14)在多个节点处被交织在壁(19)中，并且在套筒(10)的相对末端中间形成至少一个不受约束的环。所述至少一个电功能性构件(14)的伸直长度大于套筒(14)的伸直长度，由此允许至少一个电功能性构件(14)的相对末端沿轴向被从套筒(10)的末端向外拉出，形成用于附接至电源的引线，这反过来使所述至少一个环收紧。

权利要求书
1.  一种可缠绕的纺织套筒，其特征在于，所述纺织套筒包括：
由交织的纱构成的壁，所述壁具有相对的外表面和内表面以及相对的边缘，所述相对的边缘在长度方向上沿所述套筒的纵轴在相对末端之间延伸，所述壁的伸直长度跨越所述相对末端之间，所述相对的边缘可绕成互相重叠，从而形成管状空腔；以及
至少一个电功能性构件，所述至少一个电功能性构件在所述相对末端之间沿所述纵轴延伸，所述至少一个电功能性构件在多个节点处被交织到所述壁中并在所述相对末端之间形成至少一个不受约束的环，所述至少一个电功能性构件具有的伸直长度大于所述套筒的伸直长度，由此允许所述至少一个电功能性构件的相对末端被沿轴向远离所述套筒的相对末端拉动，以形成用于附接至电源的引线，这反过来减小所述至少一个环的尺寸。

2.  如权利要求1所述的可缠绕的纺织套筒，其特征在于，所述至少一个不受约束的环从所述内表面向内延伸。

3.  如权利要求2所述的可缠绕的纺织套筒，其特征在于，所述至少一个不受约束的环包括多个不受约束的环。

4.  如权利要求2所述的可缠绕的纺织套筒，其特征在于，所述多个节点暴露于所述外表面上。

5.  如权利要求4所述的可缠绕的纺织套筒，其特征在于，所述多个环具有的组合长度大于所述多个节点的组合长度。

6.  如权利要求1所述的可缠绕的纺织套筒，其特征在于，所述至少一个电功能性构件包括多个电功能性构件。

7.  如权利要求6所述的可缠绕的纺织套筒，其特征在于，所述多个电功能性构件在所述相对的边缘之间大致彼此等距离地间隔开。

8.  如权利要求1所述的可缠绕的纺织套筒，其特征在于，所述至少一个电功能性构件是导电金属材料、电阻性金属材料、数据传输材料和光纤材料中的至少一种。

9.  如权利要求1所述的可缠绕的纺织套筒，其特征在于，所述交织的纱包括大致平行于所述纵轴延伸的经纱和大致横交于所述纵轴延伸的纬纱，至少一些所述纬纱是可热定形的。

10.  如权利要求1所述的可缠绕的纺织套筒，其特征在于，所述交织的纱被编织。

11.  如权利要求10所述的可缠绕的纺织套筒，其特征在于，所述至少一个电功能性构件在所述节点中的每一个处越过至少一根纬纱成环。

12.  一种构建可缠绕的纺织套筒的方法，其特征在于，所述方法包括：
通过交织大致平行于纵轴延伸的经纱和大致横交于所述纵轴延伸的纬纱而形成壁，所述壁具有在长度方向上沿所述纵轴延伸的相对边缘；
在交织的节点处将至少一根功能性纱交织到壁中，使得所述至少一个电功能性构件沿所述壁的长度方向延伸并且在相邻的交织的节点之间形成所述电功能性构件的至少一个环；以及
将所述壁与至少一个电功能性构件切割到想要的长度，以形成所述套筒的相对末端和所述至少一个电功能性构件的相对末端，所述至少一个环保持在所述套筒的相对末端之间，以允许所述至少一个电功能性构件的末端被选择性地拉动而占据所述至少一个环的至少一些部分，使得所述至少一个电功能性构件的拉出的末端从所述壁的切割端向外延伸，其中延伸的末端可以用作附接至电源的引线。

13.  如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在编织过程中 进行经纱与纬纱的交织。

14.  如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括热定形至少一部分纬纱，使得所述相对边缘偏置为互相重叠的关系。

15.  如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括形成多个环，各个环在不同的相邻节点之间。

16.  如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括形成多个环，所述多个环具有的组合长度大于多个节点的组合长度。

17.  如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将多根电功能纱交织到所述壁中。

18.  如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括使各电功能性纱在所述相对边缘之间大致彼此等距离地间隔开。

19.  如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括用导电金属材料、电阻性金属材料、数据传输材料和光纤材料中的至少一种材料提供所述至少一个电功能性构件。

20.  如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括使所述至少一个电功能性构件在各个节点处越过至少一根纬纱成环。

说明书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
相关申请的交叉引用
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
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
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
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。
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。
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。
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。
纺织套筒可包括沿纬向的可热成形的纱，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。
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纬纱交织而形成壁，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。
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纬纱的交织。
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纬纱，从而将相对的边缘偏置为互相重叠的关系。
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。
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。
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
图1是根据本发明的一个方面构建的纺织套筒的透视图；
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；
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；
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；
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；
图6是图1所示套筒外表面的局部平面图；
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
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
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具有被交织到套筒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。
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。
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。
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，这些纱通常被称为纬纱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，其中纬纱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。
至少某些纬纱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的这类纬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。
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，也可预期沿纬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，则可以绕套筒10的整个周界提供均匀的热分布，由此均匀地加热其内的管子T。即使电功能性纱14和经纱12a的有效长度(横跨的直线长度)在“初始编织”时可能是相同的，环24为电功能性纱14提供的真实长度(即，电功能性纱14自身的、被拉直和示教时的长度)比纺织经纱12a的长度更长，如图3所示。环24伸出纺织套筒10之外一个环高H。环24可以从纺织套筒10的内侧或内表面30伸出(或，立起)。在相邻的环24之间，电功能性纱14在交织的部分或节点32处与纺织套筒材料12交织(即，通过编织过程与纺织套筒12交织)，交织的部分或节点32延伸到套筒10的外侧或外表面34。正如可以从图1和3-6上看到的，出现在套筒10内侧30的环24的集合长度远大于出现在套筒10的外侧34上的交织部分32的集合长度。使出现在套筒10内侧30的电功能性纱14的量最大化和使出现在套筒10外侧30的电功能性纱14的量最小化可能是有利的，由此使由于磨损或其它外部环境条件而对于电功能性纱14的损害最小化。电功能性纱14的内侧真实长度与电功能性纱14的外侧真实长度的比值大于1:1，它的范围可以达到50:1或更大，其限制在于对于把电功能性纱14适当固定(交织)至套筒10和为在固定节点32之间的内侧环部24提供适当大小的支持力所需的量。
可以适配和调节环24的高度H和/或环24的数目，以便在套筒10内侧30提供或多或少的电功能性纱14的松弛材料。正如将在下面进一步说明的，在套筒10被编织和切割到一定长度后，电功能性纱14的末端26,28被拉动或拉紧，以拽出环或松 弛部分24的一部分或所有部分，并使电功能性纱14的末端部分26a，28a沿轴向从套筒10向外伸出，以用作电接头或引线。伸出部分26a，28a的长度可以由环24的数目和/或高度控制，因为这是松弛部分的来源，以便在切割后使电功能性纱14延伸到更长的有效长度。
一旦纺织套筒10已经被编织而包括一个或多个电功能性纱14，所述电功能性纱14具有形成在相邻的外部锚固点(也称为节点部分，交织节点，或简单称为节点32)之间的内环24，套筒10就可以被切割到想要的套筒10长度L1，长度L1在相对的纵向末端16,18之间测量。节点32由环绕在至少一根纬纱12b上的电功能性纱14形成，因此，在形成下一个节点32之前，内环24通常跨越多条纬纱12b，从而多根纬纱12b出现在相邻的节点32之间。在切割之前或之后，套筒10可被热成形而使套筒10有自闭合偏置或卷曲，如图1和2所示。替换地，编织的材料19可大致是平坦的，并可以通过施加外力而绕成管状套筒10的形状，并被钩和闭环器(loopclosure)、条带、带状物或其它闭合装置保持，如期望如此的话。
在把套筒10切割到想要的长度L1后，可以在每个末端26,28处握住和拉紧电功能性纱14，以便用足够的力张紧纱14，占据环24的一些或全部松弛部分，使得末端部分26a，28a被向外拽出，以便沿轴向从套筒10向外伸出。这些末端部分26a，28a可以从套筒10的切割末端16,18沿轴向延伸，并且可以用作与电源P连接的电引线。图3和图4的比较显示了在套筒10的“被编织和切割”状态下，以及在环24的松弛部分被占据时出现在电功能性纱14中的环24的松弛部分。图4显示在电功能性纱14的末端26,28上拉动的动作，用以占据环24和从套筒10拽出电功能性纱14的延伸的末端部分26a，28a。图8是构建或制作步骤的方法的流程图。延伸的部分26a,28a的较短长度可以通过减小环24的高度H和/或减小环24的数目来实现，为了使末端部分26a，28a变长则反向操作。
图4还显示，限定在套筒10的末端16,18之间的纵向边界内的绝大多数电功能性纱14出现在套筒10的内侧表面30上，这对保护纱14产生最大的影响，并且在纱14是电阻性的且被用来加热管子T及其中流体的情况下，在规定它们的接近程度和与它们接触时，还对于其将热量直接传送到管子T的能力产生最大的影响。
图7显示了一个替换实施例，其中沿编织的套筒10的纬向添加额外的电功能性纱14a。如果被用来加热管子T，电功能性纱纬纱14a例如可以交叉穿过和物理接触 电功能性纱经纱14，这两种纱14,14a可以是非绝缘的，以形成电功能性纱14,14a的网格或网络，用于更强的加热能力。
以上描述在本质上是示例性的，而不是限制性的。所公开实施例的、对于本领域技术人员显而易见的变形例和修改方案属于本发明的范围，本发明的范围最终由权利要求限定。