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一種高抗拉伸和密封的軟管總成的制作方法

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一種高抗拉伸和密封的軟管總成的制作方法與工藝

本實(shí)用新型涉及一種工業(yè)用的軟管,具體而言是指一種可用于石油行業(yè)的軟管總成。



背景技術(shù):

工業(yè)軟管是一種輸送液體的必須產(chǎn)品,石油行業(yè)使用的尤為普遍,且普遍還須輸送具有一定壓力的液體,軟管總成一般是由軟管和連接頭構(gòu)成,由于需輸送具有一定壓力和流量的流(液)體,因此在使用中會(huì)存在壓力、振動(dòng)等現(xiàn)象,故軟管總成必須具備的性能要求是抗壓、抗泄露、防止斷裂和連接頭脫落等。一般的軟管總成由套管和內(nèi)管夾持軟管后,經(jīng)扣壓機(jī)向心壓制套管,套管向心變形后將套管、內(nèi)管和軟管緊密連接為一體結(jié)構(gòu),內(nèi)管的外露端可與一種供液裝置連接而實(shí)現(xiàn)對(duì)流體的輸送。軟管總成的性能主要取決于軟管的強(qiáng)度和軟管與連接頭之間的連接關(guān)系或連接強(qiáng)度,事實(shí)上這種連接強(qiáng)度是一個(gè)影響因素較多的復(fù)雜的問(wèn)題,例如套管、內(nèi)管和軟管的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、扣壓工藝和結(jié)構(gòu)尺寸等均會(huì)影響軟管總成的性能。在上述的材質(zhì)和基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一定的情況,軟管總成的連接頭扣壓處漏液甚至拔脫或斷裂的主要原因是扣壓尺寸或/和結(jié)構(gòu)尺寸過(guò)大或過(guò)小,或扣壓件之間尺寸的配合不當(dāng)。目前扣壓尺寸或/和結(jié)構(gòu)尺寸的確定是行業(yè)內(nèi)的技術(shù)難點(diǎn),因其涉及到部件間的變形量、摩擦力的大小和部件的傷害程度等, 相關(guān)的力學(xué)模型影響因素復(fù)雜,國(guó)內(nèi)外還沒有成熟的計(jì)算分析方法,現(xiàn)階段主要是通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)和簡(jiǎn)單估算的方法確定。因此,對(duì)軟管總成的結(jié)構(gòu)尺寸的確認(rèn)對(duì)軟管總成的制備具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本實(shí)用新型的發(fā)明目的是公開一種具有高抗拉伸、高密封性能和良好抗壓性能的軟管總成。

實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是:包括軟管、扣壓套管和內(nèi)管,套管與內(nèi)管夾持軟管,扣壓套管有內(nèi)牙扣,內(nèi)管的外表面有外牙扣,特別是外牙扣的數(shù)量較內(nèi)牙扣多一個(gè),內(nèi)牙扣的最小直徑與軟管的外徑差為1.5~2.8mm,扣壓套管的壁厚為上述的內(nèi)牙扣的最小直徑與軟管的外徑差的1.5~3.5倍。

所述的內(nèi)牙扣的最小直徑與軟管的外徑差為1.9~2.1mm,扣壓套管的壁厚為上述的內(nèi)牙扣的最小直徑與軟管的外徑差的1.6~2.5倍。

所述的扣壓套管的內(nèi)牙扣的深度為1.9~2.1mm。

所述的內(nèi)管的外牙扣的深度為1.9~2.5mm。

所述的內(nèi)管的外牙扣的深度大于扣壓套管的內(nèi)牙扣的深度0.1~0.3mm。

所述的扣壓套管的內(nèi)牙扣和內(nèi)管的外牙扣為錯(cuò)位設(shè)置。

本實(shí)用新型公開的技術(shù)方案在現(xiàn)有技術(shù)的套管和內(nèi)管夾持軟管的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,經(jīng)大量的反復(fù)試驗(yàn)和測(cè)試而得出的,本實(shí)用新型由于具有特定的結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)參數(shù),使套管在扣壓機(jī)的壓力下收縮并使軟管的內(nèi)外表面變形以適應(yīng)套管和內(nèi)管上的內(nèi)牙扣和外牙扣,最終具有合理的變形量而不會(huì)對(duì)材質(zhì)造成損壞而具有極好的強(qiáng)度,在套管、內(nèi)管與軟管的界面形成最佳的阻 力面,具有最佳的摩擦阻力和極好的凹凸密封。本實(shí)用新型具有極好的抗壓能力、抗拔脫能力、密封性,提高了油田或鉆探平臺(tái)的生產(chǎn)安全性,減少了生產(chǎn)成本。

附圖說(shuō)明:

說(shuō)明書附圖:

圖1為實(shí)用新型本的內(nèi)管1的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型的扣壓套管2的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為內(nèi)管1、扣壓套管2和軟管3的扣壓前的組裝剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式:

結(jié)合附圖詳細(xì)給出本實(shí)用新型的具體的實(shí)施方式,需要說(shuō)明的是本實(shí)用新型的實(shí)施方式是為便于對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案的理解,不應(yīng)視為是對(duì)本實(shí)用新型的權(quán)利要求保護(hù)范圍的限制。

請(qǐng)參見圖1~圖3,本實(shí)用新型的具體實(shí)施例如下:包括軟管3、扣壓套管2和內(nèi)管1,扣壓套管2和內(nèi)管1夾持軟管3,扣壓套管2的內(nèi)壁有內(nèi)牙扣4,內(nèi)管1的外表面有外牙扣5,圖3所示的是未扣壓前的組裝結(jié)構(gòu)示意,附圖中所示的A為內(nèi)管1的內(nèi)徑,B為內(nèi)管1的外徑,C為內(nèi)管1的外牙扣5的最大外徑,D為內(nèi)管1的外牙扣5的間距,E為扣壓套管2的內(nèi)牙扣4的最小內(nèi)徑,F(xiàn)為扣壓套管2的內(nèi)徑,G為扣壓套管2的外徑,H為扣壓套管2的內(nèi)牙扣4的間距,X為軟管3的外徑;上述給出了內(nèi)管1、扣壓套管2和軟管3的扣壓前的組裝結(jié)構(gòu)和相關(guān)的重要部位的英文字母的標(biāo)注,通過(guò)扣壓機(jī)對(duì)扣壓套管2的外部施加一個(gè)向心的壓力,扣壓套管2變形后擠壓軟管3后,扣壓套管2、軟管3和內(nèi)管1結(jié)合為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)的軟管總成,實(shí)質(zhì)上由于內(nèi)牙扣4和外牙扣5的存在,軟管3的內(nèi)外表面與扣壓套管2 和內(nèi)管1的表面之間形成二個(gè)適配于內(nèi)牙扣4和外牙扣5的的凹凸表面,上述的凹凸表面既是防止液體泄露的密封面又是軟管3受力時(shí)的產(chǎn)生的位移的摩擦阻力面,因此上述的凹凸表面對(duì)軟管總成的性能或/和質(zhì)量具有重要意義,同時(shí)扣壓套管2在扣壓力的作用下產(chǎn)生變形,該變形對(duì)扣壓套管2質(zhì)量亦有重要意義;內(nèi)牙扣4和外牙扣5對(duì)形成凹凸表面有直接的作用,故本實(shí)用新型的關(guān)鍵是外牙扣5的數(shù)量大于內(nèi)牙扣4的數(shù)量,內(nèi)牙扣4的最小直徑與軟管3的外徑差M為1.5~2.8mm,由于外牙扣5和內(nèi)牙扣4存在數(shù)量差,改變或調(diào)節(jié)了前述的凹凸表面的形狀和兩個(gè)凹凸表面的摩擦力,既提高了防止泄露液體的性能又平衡了兩個(gè)凹凸表面的摩擦力,提高了防止脫落和抗壓性能,上述的內(nèi)牙扣4的最小直徑與軟管3的外徑差M的限定,實(shí)質(zhì)上一方面限定了扣壓套管2的變形量,另一方面限定了內(nèi)牙扣4對(duì)軟管3的外表面的擠壓量,經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)與檢測(cè),M值的過(guò)大或過(guò)小對(duì)軟管總成的性能均有影響,如M值過(guò)大,則扣壓套管2的變形量過(guò)大,會(huì)造成扣壓套管2的管壁內(nèi)存在大量的微小裂紋或損傷,導(dǎo)致扣壓套管2的抗壓或/和抗壓能力的降低,特別是在有壓力的液體流動(dòng)過(guò)程中,軟管總成經(jīng)常處于振動(dòng)狀態(tài),上述的微小裂紋會(huì)加速金屬疲勞而降低軟管總成的使用壽命,嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)接頭斷裂而導(dǎo)致軟管3傷人的事故;如果上述的M值過(guò)小,則會(huì)造成組裝困難,并可能使內(nèi)牙扣4對(duì)軟管3過(guò)度壓縮,對(duì)軟管3的橡膠造成局部剪切和撕裂的傷害,影響密封性而導(dǎo)致軟管總成的技術(shù)性能。

影響軟管總成技術(shù)性能除上述的技術(shù)特征外,扣壓套管2的壁厚也是一個(gè)影響因素,在一實(shí)施例中,扣壓套管2的壁厚為前述的內(nèi)牙扣4的最小 直徑與軟管3的外徑差M的1.6~2.5倍,內(nèi)牙扣4的最小直徑與軟管3的外徑差M為1.9~2.1mm;扣壓套管2的壁厚過(guò)大一方面需要極大的扣壓壓力,另一方面是扣壓過(guò)程中在壁厚的方向上存在過(guò)大的壓力梯度,對(duì)扣壓套管2的內(nèi)部晶相結(jié)構(gòu)不利,且壁內(nèi)部的變形更為復(fù)雜而使材質(zhì)的均一性不佳,還會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的內(nèi)應(yīng)力而對(duì)強(qiáng)度有影響,因此壁厚是一個(gè)重要的參數(shù)選擇,當(dāng)然扣壓套管2的壁厚過(guò)小則強(qiáng)度不夠,并且扣壓時(shí)的剪切變形率過(guò)大,三維變形不充分;上述的扣壓套管2的壁厚優(yōu)選為內(nèi)牙扣4的最小直徑與軟管3的外徑差M的1.5~3.5倍為更佳,即保證了扣壓套管2的強(qiáng)度又考慮了扣壓套管2的壁體的合理的變形率,還考慮了壁體內(nèi)部三維變形情況和內(nèi)應(yīng)力等諸多因素,申請(qǐng)人做了大量的試驗(yàn)和扣壓套管2的解剖檢測(cè)分析,得到上述的技術(shù)參數(shù)。

所述的扣壓套管2的內(nèi)牙扣4的深度為1.9~2.1mm,當(dāng)扣壓套管2被扣壓變形后,扣壓套管2的內(nèi)牙扣4壓迫軟管3,迫使軟管3表面形成適應(yīng)內(nèi)牙扣4的形狀的凹凸表面,當(dāng)有外力或/和重力作用構(gòu)成的拉伸力時(shí),內(nèi)牙扣4與軟管3形成多個(gè)凹凸的阻力面和密封面,內(nèi)牙扣4的深度不宜過(guò)大或過(guò)小,內(nèi)牙扣4的深度過(guò)大雖然可以增加上述的凹凸的阻力面,但在扣壓過(guò)程中會(huì)對(duì)橡膠表面產(chǎn)生剪切作用(垂直于壁面),使軟管3的橡膠表面及一定深度內(nèi)產(chǎn)生大量的微裂紋,導(dǎo)致密封性能和抗阻力性能的降低,甚至可能會(huì)迫使軟管3內(nèi)部的橡膠層和/或金屬絲加強(qiáng)層產(chǎn)生過(guò)大的變形而破壞橡膠層與金屬絲加強(qiáng)層之間的結(jié)合力,影響軟管3的自身強(qiáng)度和與套管2之間的摩擦力,當(dāng)然如果內(nèi)牙扣4的深度過(guò)小,內(nèi)牙扣4與軟管3表面的橡膠變形和/或堆積形成的阻擋面過(guò)小,則摩擦力過(guò)小,使軟管3易于脫落, 因此選擇合適的內(nèi)牙扣4的深度值對(duì)提高軟管總成的性能非常重要,特別是結(jié)合前述的扣壓套管2的壁厚值和M值,選擇內(nèi)牙扣4的深度值既是一個(gè)困難的工作又是一個(gè)十分重要的技術(shù)指標(biāo);在本實(shí)用新型中,優(yōu)選的扣壓套管2的深度值為1.9~2.1mm,當(dāng)然基于扣壓套管2和軟管3的材質(zhì)還可作微小的調(diào)整,同理前述的內(nèi)管1的外牙扣5的深度為1.9~2.5mm;由于金屬制備的扣壓套管2的內(nèi)徑遠(yuǎn)大于內(nèi)管1的外徑,軟管3的內(nèi)外表面的凹凸表面的面積有相當(dāng)?shù)牟罹?,因此軟?內(nèi)外表面的摩擦力是不相同的,一般是軟管3的外表面的摩擦力大于內(nèi)表面的摩擦力,這對(duì)軟管總成的性能是不利的,故經(jīng)大量試驗(yàn)得出內(nèi)管1的外牙扣5的數(shù)量應(yīng)大于扣壓套管2的內(nèi)牙扣4的數(shù)量為1~2個(gè)牙扣,并且外牙扣5的深度大于扣壓套管2的內(nèi)牙扣4的深度0.1~0.3mm,以增加軟管3與內(nèi)管1之間的摩擦力,使軟管3受到拉伸力時(shí),其內(nèi)外表面的摩擦力盡量趨于平衡。

為進(jìn)一步提高密封性和抗拉伸性能,扣壓套管2的內(nèi)牙扣4和內(nèi)管1的外牙扣5由平行設(shè)置的牙扣,上述的平行設(shè)置的牙扣是指相鄰的牙扣的圓切面即是平行面又與牙扣的圓心連線垂直,這樣設(shè)置的內(nèi)牙扣4和外牙扣5,兼顧了軟管總成的抗拉能力和密封性適當(dāng)平衡;為再為進(jìn)一步提高軟管總成的綜合性能,扣壓套管2的內(nèi)牙扣4和內(nèi)管1的外牙扣5錯(cuò)位設(shè)置,這樣可以適當(dāng)增加牙扣的深度值,特別是當(dāng)軟管3自身的厚度不大時(shí),錯(cuò)位設(shè)置的牙扣結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步提高密封性并保證抗拉伸性能。

雖然軟管總成的構(gòu)成不是十分復(fù)雜,但其由三個(gè)部件扣壓為一體的過(guò)程涉及部件的三維變形,因此該變形非常復(fù)雜,并且軟管總成在使用狀態(tài)涉及到復(fù)雜的壓力流體的流動(dòng),其受力情況亦非常復(fù)雜,故軟管總成的性能 的影響因素較多,對(duì)部件參數(shù)的確定就是一個(gè)目前無(wú)法從理論或模型計(jì)算能解決的問(wèn)題。因此,申請(qǐng)人經(jīng)過(guò)大量的對(duì)比性扣壓、解剖對(duì)比、試驗(yàn)參數(shù)的分析等工作,取得了本發(fā)明的技術(shù)方案,也就是說(shuō)本實(shí)用新型的技術(shù)方案是大量的試驗(yàn)、理論分析的結(jié)果和反映,對(duì)提高和保證軟管總成的綜合性能是至關(guān)重要的,具有重要意義。

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