專利名稱：軟管端部接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軟管，尤其涉及可用于致冷條件下的軟管，具體涉及軟管端部接頭。
背景技術(shù)：
軟管的典型應(yīng)用涉及在壓力下從流體儲存器中泵出流體。例如將生活用燃油或液化氣(LPG)輸送至鍋爐；將油田液態(tài)和/或氣態(tài)產(chǎn)品從固定或浮動的生產(chǎn)平臺輸送到油輪貨艙或從油輪貨艙輸送至陸地存貯單元；特別是在給一級方程式賽車加油的過程中將燃料輸送到賽車；以及傳送腐蝕性流體，如硫酸。
使用軟管在低溫下傳送流體如液化氣是眾所周知的辦法。這種軟管常用于傳送液化天然氣(LNG)或液化丙烷氣(LPG)。
為使軟管具有足夠的柔韌性，軟管必須有一定長度是由柔性材料制成，也就是非剛性材料。
這種軟管結(jié)構(gòu)通常包括由柔性材料制成的管體，其布置在螺旋纏繞的內(nèi)、外夾緊線圈之間。通常兩個線圈螺距相同，但彼此錯開半個螺距。管體通常包括內(nèi)層和外層，內(nèi)、外層中間還有一層密封層。內(nèi)、外層結(jié)構(gòu)使軟管有足夠的強度運送流體，管體的內(nèi)、外層通常包括由聚對苯二甲酸乙二醇酯等聚合材料制成的織物層。中間密封層能產(chǎn)生密封以防止流體滲透過軟管，是一種典型的聚合物薄膜。
夾緊線圈依靠張力作用在管體的內(nèi)表面和外表面，夾緊線圈主要用來保持管體的幾何形狀。外線圈還能防止軟管在壓力下發(fā)生過度的圓周變形。內(nèi)、外線圈都能阻止軟管被壓扁。
這種通用型軟管在歐洲專利公開號0076540A1中有詳細介紹。此專利中所述的軟管包括雙向拉伸聚丙烯中間層，它可以提高軟管被反復(fù)彎曲時的抗疲勞性能。
另一種軟管在GB-2223817A中有詳述。該公開物中所描述的是一復(fù)合軟管，該軟管包括內(nèi)螺旋金屬芯、纏繞在芯上的多層塑料纖維和薄膜、彼此相鄰且纏繞在塑料材料上的至少一層玻璃紙和至少一層鋁箔、以及外層螺旋金屬線圈架。這種軟管適合于運送燃油。
另一種軟管在GB-1034956A中有詳述。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明尤其適用于WO01/96722中所述的軟管。本發(fā)明對此申請中所述的軟管端部接頭做了部分改進。這些改進適用于WO01/96772所述端部接頭的各特征的任何組合。它們也可用于WO01/96772所述的端部接頭的各特征的任何組合。
第一個特征涉及軟管接合件。因此，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用于端接軟管端部的端部接頭，所述軟管包括由柔性材料制成的位于內(nèi)、外夾緊件之間的管體，其特征在于，所述端部接頭包括至少一部分位于軟管內(nèi)部的內(nèi)件；軟管接合件，其壓靠著內(nèi)件，以將軟管夾持在它和內(nèi)件之間；以及用于夾持軟管的一層或多層的獨立裝置，所述夾持裝置包括外夾持件，其壓靠著內(nèi)夾持件，以將軟管所述層或每層夾持在該夾持裝置的內(nèi)、外夾持件之間。
內(nèi)、外夾持件最好是環(huán)形，更優(yōu)選地，內(nèi)、外夾持件最好以環(huán)形布置，最好外夾持件與內(nèi)夾持件同心布置。更優(yōu)選地，第一和第二件最好是開口環(huán)以便于組裝。
在優(yōu)選實施例中，與軟管所述層或每層接觸的外夾持件設(shè)有夾緊形狀，以便于夾緊軟管所述層或每層。內(nèi)夾持件的表面也具有相應(yīng)的形狀。
在優(yōu)選實施例中，內(nèi)、外夾持件的相鄰表面具有夾緊形狀，以便于將軟管所述層或每層夾緊在它們之間。
視其方便，可以采用多個內(nèi)、外夾持件。在最簡單的實施例中，采用了一個內(nèi)夾持件和一個外夾持件。還可以用兩個或多個外夾持件與一個內(nèi)夾持件，還可以用兩個或多個內(nèi)夾持件與一個外夾持件，也可以用兩個或多個外夾持件與兩個或多個內(nèi)夾持件，從而優(yōu)選地每個外夾持件具有一個相應(yīng)的內(nèi)夾持件。
軟管接合件最好是環(huán)形，且最好為環(huán)，尤其為開口環(huán)，該軟管接合件最好能牢固地將軟管各層卡持在它和端部接頭的內(nèi)件之間。
在優(yōu)選實施例中，夾持裝置的內(nèi)夾持件與軟管接合裝置成為一體。在此實施例中，軟管接合裝置包括具有第一截面厚度的第一部份(若是環(huán)形則指直徑)；以及整體內(nèi)夾持件，其包括具有第二截面厚度的第二部分(若是環(huán)形則指直徑)，第二厚度小于第一厚度。外夾持件可以有第三截面厚度(如果是環(huán)形則指直徑)。第二和第三截面厚度可以相等。第二和第三截面厚度之和最好大體等于第一截面厚度。
當內(nèi)夾持件與軟管接合件成為一體時，則軟管接合件最好是L形，從而內(nèi)夾持件可以從軟管接合件本體延伸，且外夾持件可以容納在該L形凹槽內(nèi)。
當內(nèi)夾持件與軟管接合件成為一體時，內(nèi)夾持件的內(nèi)表面還可起到將軟管固定地卡持在它和內(nèi)件之間的作用，也就是說有助于加強軟管聯(lián)接。
第二個特征涉及抗彎加強筋。本發(fā)明采用的內(nèi)件在某些情況下會導(dǎo)致彎曲剛度在軟管端部附近不連續(xù)從而使曲率易于局部化，也就是過度彎曲，從而影響軟管螺旋線圈形成的管體的骨架。
在一個實施例中，負載傳送件是一圓柱件，它的第一凹槽用于容納一部分軟管接合件，第二凹槽用于容納一部分端部件，從而施加在軟管接合件上的負載就通過圓柱形負載傳送件傳送至端部件上。
優(yōu)選地，抗彎加強筋與負載傳送件成為一體。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，所述端部接頭還包括一個細長管狀抗彎加強筋，其在與端部件相反的軟管接合件一側(cè)繞著軟管裝配?？箯澕訌娊钭詈貌捎镁酆喜牧?，更優(yōu)選為聚氨酯。優(yōu)選地，抗彎加強筋為錐形，從而在背離軟管端部方向上厚度變小。錐度視具體應(yīng)用可以被優(yōu)化。優(yōu)選地，抗彎加強筋末梢(即，最遠離軟管端部的部分)設(shè)有肩部，這樣軟管上可設(shè)有任何外部機械保護件抵靠著該肩部。這種外部機械保護件的示例在本發(fā)明人的未決英國專利申請?zhí)?226271.5中有詳細說明。
第三個特征涉及負載傳送裝置與內(nèi)件的聯(lián)接方式。在WO01/96772中負載傳送裝置的端部件如圖示用螺栓固定在內(nèi)件上。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)雖然這種結(jié)構(gòu)另人滿意，但聯(lián)接處的抗疲勞能力還可通過將端部件做成內(nèi)件的一體部件來得到提高。據(jù)此，根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，將負載傳送裝置的端部件與內(nèi)件制成一體。這種一體結(jié)構(gòu)可由單個鍛件或一塊焊接件機加工而成。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于端接軟管端部的端部接頭，所述軟管包括由柔性材料制成且布置在內(nèi)、外夾緊件之間的管體。所述端部接頭包括一負載傳送裝置，該負載傳送裝置包括用于夾緊軟管的軟管接合件、負載傳送件、以及端部件。這種結(jié)構(gòu)布置成可使軟管接合件和端部件通過負載傳送件相聯(lián)，從而施加到軟管接合件上的負載就通過負載傳送件傳遞給端部件。其特征在于，負載傳送件是一個圓柱件，圓柱件的第一凹槽容納一部分軟管接合件，第二凹槽用于容納一部分端部件。
所述端部件最好與內(nèi)件成為一體。
所述端部接頭最好還包括一細長管狀抗彎加強筋，其在與端部件相對的軟管接合件一側(cè)繞著軟管裝配，其中所述抗彎加強筋與負載傳送件成為一體。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于端接軟管端部的端部接頭，所述軟管包括由柔性材料制成的且布置在內(nèi)、外螺旋線圈之間的軟管，其特征在于，所述端部接頭包括至少一部分設(shè)在軟管內(nèi)的內(nèi)件、以及軟管接合件，所述軟管接合件包括第一件和第二件，所述第一件壓靠在內(nèi)件上，以將軟管夾持在第一件和內(nèi)件之間，所述第二件壓靠在第一件上，以將軟管夾持在第一件和第二件之間。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種具有如上所述端部接頭與軟管的組合。
該軟管最好包括管體和設(shè)在內(nèi)、外夾緊件之間的軸向加強織物層，其中所述管體包括內(nèi)、外加強層，內(nèi)、外加強層之間還有一層密封層。
軟管最好還包括有一層繞著所述軟管纏繞的保護層和/或保溫層，其中，所述保護層和/或保溫層具有端部，所述端部容納于圓柱形負載傳送件的第一凹槽內(nèi)。
盡管可由端部接頭的夾持裝置來夾持軟管的多層，但特別優(yōu)選的是，加強織物層最好單獨夾持在夾持裝置的內(nèi)、外夾持件之間。
如前所述，所述軟管和端部接頭可以具有WO01/96772和英國專利申請0226271.5號中所述的軟管和端部接頭的特征的任何組合。
根據(jù)本發(fā)明軟管可在各種條件下應(yīng)用，如100℃以上的高溫，0℃到100℃之間或零度以下。適當選擇材料，還可在-20℃，-50℃，甚至-100℃溫度下使用。例如，對于液化氣(LNG)運輸，軟管可在-170℃甚至更低溫度下工作。另外，還可預(yù)見到，使用這種軟管輸送液態(tài)氧(沸點-183℃)或液態(tài)氮(沸點-196℃)，這時軟管工作在-200℃以下甚至更低。
根據(jù)本發(fā)明的軟管還可用于各種工作負載條件下。通常，軟管內(nèi)徑從約2英寸(51mm)到約24英寸(610mm)不等，更典型的是從約4、6或8英寸(203mm)到約16英寸(406mm)。通常軟管工作壓力從500KPa到2000KPa不等，有時甚至可達4000KPa或更高。這些壓力是指軟管的工作壓力而不是爆發(fā)壓力(數(shù)倍之大)。體積流率取決于所傳輸?shù)牧黧w介質(zhì)、壓力及軟管內(nèi)徑。通常流率可達1000m3/h到12000m3/h不等。
本發(fā)明的軟管還可用于傳輸腐蝕性流體，如強酸。


下面參考附圖進行描述，附圖中圖1為與本發(fā)明端部接頭相配的軟管透視圖；圖2為本發(fā)明第一實施例的軟管端部接頭的示意剖視圖；圖3為本發(fā)明第二實施例的軟管端部接頭的示意剖視圖；圖4為本發(fā)明第三實施例的軟管端部接頭的示意剖視圖；
圖5為本發(fā)明端部接頭中的軟管接合件部分在組裝前的放大示意剖視圖；圖6為本發(fā)明端部接頭中的軟管接合件部分在組裝后的放大示意剖視圖。
具體實施例方式
本發(fā)明適用的軟管類型在WO01/96772中有詳述。圖1所示是軟管100的詳細結(jié)構(gòu)。
簡而言之，軟管100包括內(nèi)、外夾緊件102、104，這些夾緊件最好是螺旋形線圈。在夾緊件102、104之間是管體106和軸向加強織物層108，軸向加強織物層圍繞著管體106。管體106包括內(nèi)加強層110和外加強層112及密封層114，密封層114布置在內(nèi)、外加強層110、112之間。外保護層/保溫層116繞在加強織物層108上。WO01/96772對軟管100做了詳細描述。WO01/96772的內(nèi)容并入本文以參考。
軟管的端部還可使用圖示端部接頭200來密封，為使圖面更加清楚，軟管沒有顯示在圖中。端部接頭200包括一管狀內(nèi)件202，其具有軟管端202a和尾端202b。端部接頭200還包括一個密封件，密封件包括密封環(huán)204和一個不銹鋼開口環(huán)206，開口環(huán)套在密封圈204上，密封環(huán)由PTFE類合成樹脂制成。
端部接頭200還包括一個負載傳送裝置，負載傳送裝置包括一個軟管接合件208和一個負載傳送件210及盤形板212形式的端部件。板212與所述內(nèi)件202的尾端202b一體。負載傳送件包括盤形板214和至少一個負載傳送桿216。圖中有兩個桿216，但最好配三個或更多個桿216，且最好這些桿等距分布在圓周上。每個桿216配一個鎖緊螺母218。板212和214分別具有孔212a和214a讓桿216通過。
軟管接合件208設(shè)有螺旋形內(nèi)槽208a，該槽用于容納軟管的外線圈。內(nèi)件202設(shè)有一個螺旋形外槽202d，該槽用于容納內(nèi)線圈22。槽208a和202d的間距是節(jié)線長度P值的一半，此處P是軟管夾緊線圈的節(jié)線長度(未于圖中顯示)。
軟管接合件208還有一個夾持裝置用于夾持軟管100的加強織物層108。夾持裝置包括一個內(nèi)夾持件230和一個獨立的外夾持件232，內(nèi)夾持件230與軟管接合件其他部分為一體，外夾持件232能將軟管100的加強織物層108夾緊在它和內(nèi)件230之間。外件232內(nèi)表面具有夾緊形狀以便于將加強織物層108夾緊在外件232與內(nèi)件230之間。夾緊形狀最好采用圓周方式，但也可采用其他形式。
件202設(shè)有兩個周向突起202e，其位于密封環(huán)204下面。這兩個突起202e用于提高內(nèi)件202與密封圈204之間的管件的密封性，還有助于防止管件不小心被拉脫位。
端部接頭200設(shè)有一個聚合材料制成的抗彎加強筋240，加強筋240上有一孔242讓桿206通過?？箯澕訌娊?40的另一端抵靠著板214。
圖3所示的端部接頭與圖2所示類似，并且使用相同的參考號來標明這些件。所不同的是圖2中沒有抗彎加強筋，當然如果需要也可以有。板212和214直徑較小，這樣結(jié)構(gòu)更緊湊。
圖4所示端部接頭與圖2類似，并且使用相同的參考號來標明各個件。圖4的負載傳送桿被負載傳送件250取代。該負載傳送件250具有槽250a和250b分別容納板212和214的邊。
槽250b還容納設(shè)在軟管100外表面上(也就是設(shè)在夾緊件104之外)的保護層和/或保溫層260的端部260a。該層260與本發(fā)明人的未決國際專利申請?zhí)朠CT/GB2003/004932中所述層的類型相同，包括一細長輪廓的件，其螺旋纏繞在軟管100外面。
下面參考圖5及圖6進行描述。為了使軸向加強織物層更有效地發(fā)揮功能，必須把它錨固在端部接頭200上。外件232與內(nèi)件230配合產(chǎn)生錨固作用。設(shè)計這個配合表面是為了使加強織物層108上的由軟管壓力和拉伸而產(chǎn)生的張力降低到0，防止加強織物層108被從錨固狀態(tài)下拉出位。
由于加強織物層108的自身結(jié)構(gòu)，當加強織物層108受到軸向拉力時，其半徑將減小。如果其半徑減小受到阻礙，則產(chǎn)生的接觸壓力等于局部張力與局部曲率之積。為了描述局部曲率的概念，我們可以考慮一根纏繞在滾筒上的細繩，其局部曲率就是滾筒半徑的倒數(shù)。接觸力乘以局部摩擦系數(shù)就是加強織物層108的錨固力(這就是所謂的“絞盤”效應(yīng))。由于件230和232上的波紋形狀230a和232a，此處的摩擦力是非線性的，若是直板則為線性。非線性衰減更加有效。
加強織物層從軟管管體出來繞著件230的倒角前邊緣230b折回，該倒角邊緣230b可以防止加強織物層108與件232拉伸而接觸從而在加強織物層108上產(chǎn)生應(yīng)力集中。這個半徑能控制加強織物層108上的張力產(chǎn)生的接觸壓力。張力下降是加強織物層與半徑的接觸角和局部摩擦力系數(shù)之積的非線性函數(shù)。在圖中，倒角的半徑是常數(shù)，非線性函數(shù)是指數(shù)。
當外件232與內(nèi)件230完全配合時，第一、第二件的輪廓面230a和232a也緊密貼合迫使加強織物層108穿過這一列波紋面。每一個波紋相當于一個絞盤來減小前面所述的加強織物層中的張力。
軟管如后圖所示緊固在端部接頭200上。內(nèi)件202螺紋連接在軟管端部，從而使軟管靠近板212。軟管的內(nèi)線圈容納在槽202d內(nèi)，軟管的外線圈容納在槽208a上。切斷內(nèi)、外線圈使之沿內(nèi)件202延伸時不超過槽202d和208a處。軟管的所有保溫層也是切斷至該點，軟管的內(nèi)加強層也是切斷到該點，或是切斷至到達密封環(huán)204前的某一點處。這就是說軟管的密封層直接與內(nèi)件202的外表面配合。軟管管體的其他部分可以沿內(nèi)件202延伸至內(nèi)件202與密封環(huán)204之間。
軟管接合件208被擰緊，使其卡持在軟管上，與軟管進行牢固的配合。然后擰緊螺母218，在軟管上產(chǎn)生軸向張力，從而占用系統(tǒng)中的游隙。這些力從軟管接合件208依次傳遞到板214、桿216、板212，最后到內(nèi)件202的尾端202b。管件被拉回到軟管接合件208的上表面、外件232與內(nèi)件230之間。第二外件232與內(nèi)件230將加強織物層108夾緊在正確位置。
軟管100的管體106在密封環(huán)204下延伸。將軟管接合件208和螺母218擰緊后，再擰緊開口環(huán)206，以增大密封環(huán)204對管體的作用力。
用液氮將端部接頭200冷卻至一定低的溫度，使密封環(huán)收縮量比開口環(huán)206略大，這樣開口環(huán)206作用在密封環(huán)204上的壓力得以減小。當開口環(huán)206和密封環(huán)204處在較低溫度時，再次擰緊開口環(huán)。使溫度升到常溫下，由于密封環(huán)204膨脹量大于開口環(huán)206，作用在密封環(huán)上的壓力將增大。
應(yīng)當意識到，可以對上述發(fā)明進行改進，比如內(nèi)夾持件230可以與軟管接合件的其他部分分離，另外，可以采用附加的內(nèi)、外夾持件230、232。
權(quán)利要求
1.一種用于端接軟管端部的端部接頭，所述軟管包括布置在內(nèi)、外夾緊件之間且由柔性材料制成的管體，其特征在于，所述端部接頭包括內(nèi)件，其至少一部分設(shè)在軟管內(nèi)；軟管接合件，其壓靠在內(nèi)件上，以將軟管夾持在它和內(nèi)件之間；用于夾持軟管的一層或多層的獨立裝置，該夾持裝置包括外夾持件，該外夾持件壓靠在內(nèi)夾持件上，以將軟管所述層或每層夾持在該夾持裝置的內(nèi)、外夾持件之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的端部接頭，其特征在于，所述內(nèi)、外夾持件都是環(huán)形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的端部接頭，其特征在于，與軟管所述層或每層接觸的外夾持件具有夾緊形狀，以有利于夾緊軟管所述層或每層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的端部接頭，其特征在于，所述內(nèi)、外夾持件的相鄰表面具有夾緊形狀，以利于將軟管所述層或每層夾持在它們之間。
5.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的端部接頭，其特征在于，設(shè)有兩個或多個外夾持件。
6.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的端部接頭，其特征在于，設(shè)有兩個或多個內(nèi)夾持件。
7.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的端部接頭，其特征在于，至少一個內(nèi)夾持件與軟管接合件成為一體。
8.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的端部接頭，其特征在于，還包括細長管狀抗彎加強筋，其在與端部件相對的軟管接合件一側(cè)繞著軟管裝配。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的端部接頭，其特征在于，在所述抗彎加強筋最遠離軟管端部的一端設(shè)有肩部，軟管上可以設(shè)有抵靠此肩部的任何外部機械保護件。
10.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的端部接頭，其特征在于，還包括負載傳送裝置，該負載傳送裝置包括軟管接合件、負載傳送件以及端部件，它們布置成使軟管接合件與端部件通過負載傳送件相聯(lián)，從而施加在軟管接合件上的負載通過負載傳送件傳遞到端部件上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的端部接頭，其特征在于，所述端部件與所述內(nèi)件成為一體。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的端部接頭，其特征在于，所述負載傳送件包括一個圓柱件，圓柱件具有用于容納軟管接合件的一部分的第一凹槽和用于容納端部件的一部分的第二凹槽，從而施加到軟管接合件上的負載就通過圓柱形負載傳送件傳遞到端部件上。
13.根據(jù)權(quán)利要求10、11或12所述的端部接頭，其特征在于，在從屬于權(quán)利要求8或9時，所述抗彎加強筋與負載傳送件成為一體。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至13的任一項所述的端部接頭，其特征在于，所述夾持裝置設(shè)在軟管接合件與端部件之間。
15.一種包括有根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的端部接頭的軟管。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的軟管，其特征在于，還包括一個管體和軸向加強織物層，該軸向加強織物層設(shè)在內(nèi)、外夾緊件之間，其中所述管體包括內(nèi)、外加強層及位于內(nèi)、外加強層之間的密封層。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的軟管，其特征在于，當從屬于權(quán)利要求12時，還包括繞著所述軟管纏繞的一保護層和/或保溫層，其中，所述保護層和/或保溫層的端部容納于圓柱形負載傳送件的第一凹槽內(nèi)。
18.根據(jù)權(quán)利要求15、16或17所述的軟管，其特征在于，所述軟管的加強織物層夾持在夾持裝置的內(nèi)、外夾持件之間。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于端接軟管端部的端部接頭(200)，所述軟管包括布置在內(nèi)、外螺線型線圈之間由柔性材料制成的管體。其特征在于，所述端部接頭包括至少一部分設(shè)在軟管內(nèi)的內(nèi)件(202)；軟管接合件(208)，其壓靠在內(nèi)件(202)上以將軟管夾持在它和內(nèi)件202之間；所述端部接頭還包括用于夾持軟管的一層或多層的獨立裝置；所述夾持裝置包括外夾持件(232)，其壓靠在內(nèi)夾持件(230)上，以將軟管所述層或每層夾持在夾持裝置的內(nèi)、外夾持件(230，232)之間。
文檔編號F16L33/22GK1784567SQ200480011960
公開日2006年6月7日 申請日期2004年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月5日
發(fā)明者喬爾·阿倫·維茨, 戴維·查爾斯·考克斯, 杰勒德·安東尼·霍爾, 馬修·弗農(nóng)·里多爾菲 申請人:Bhp比爾利頓石油私人有限公司