柔性管子和用于其的耦合器的制造方法_3

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详细地示出了在感应加热器的激活之前的图Sb的密封区域的横截面示意图;并且
[0121]图12b是更详细地示出了在感应加热器的激活之后的图Sb的密封区域的横截面示意图。
[0122]图1示出了被环形的软管耦合器13围绕的柔性软管的端部的示意性的横截面图。柔性软管的最内的层是半结晶的聚合物内衬垫1,加强材料2被内嵌在半结晶的聚合物内衬垫I内。在某些实施方案(未示出)中柔性的不锈钢互锁部或骨架可以被径向地布置在内衬垫I内(即下方)并且被化学地粘合或压接于其以形成最内的层。
[0123]内衬垫I可以由任何合适的类型的半结晶的热塑性塑料形成,例如从聚烯烃衍生的聚合物。可能的选项包括但是不一定限于:聚丙烯;完全或部分交联聚乙烯;聚酰胺例如聚酰胺-聚酰亚胺;聚酰亚胺(PI) (PA6、PAll或PA12);聚氨酯(PU);聚脲类;聚酯?’聚缩醛;聚醚例如聚醚砜(PES);多氧化物;多硫化物例如聚苯硫醚(PPS);聚砜例如聚芳砜(PAS);聚丙烯酸酯;聚对苯二甲酸乙二酯(PET);聚醚醚酮(PEEK);聚乙烯化合物;聚丙烯腈;聚醚酮酮(PEKK)。另外的选项包括以上物质的共聚物例如氟聚合物;例如三氟乙烯(VF3)或四氟乙烯的均聚物或共聚物;包含两个或两个以上不同的选自VF2、VF3、氯三氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯或四氟乙烯的成员的共聚物或三元共聚物;包含上文提到的聚合物中的一个或多个和复合材料的聚合物共混物,例如与加强纤维例如玻璃纤维和/或碳纤维和/或芳纶纤维化合的上文提到的聚合物。对于给定的应用的半结晶的热塑性塑料的选择将取决于柔性管子的具体的预期的服务条件以及可能地取决于其他的考虑,例如制造的容易性和成本。
[0124]内衬垫I被加固织物层8围绕。织物层8 (其可以包含橡胶)被钢套筒7围绕,钢套筒7在厚度上朝向柔性软管的端部增加。钢套筒7被一个或多个防护层9围绕,一个或多个防护层9包括例如被内嵌在橡胶缓冲层10内的钢索、钢丝或玻璃/碳/芳香聚酰胺纤维线或粗纱的一个或多个被螺旋地缠绕的层。防护层9和缓冲层10可以被以带的形式被提供,该带在一个或多个层中被围绕内衬垫I缠绕。不同的层可以被以不同的缠绕角度缠绕。
[0125]如果存在,那么内衬垫I内的加强材料2可以采取被螺旋地缠绕的钢索、钢丝或纤维线或粗纱的形式,具有相对于柔性软管的纵向轴线100的在25度至85度之间的缠绕角度(见图4a)。优选地,缠绕角度将尽可能地接近于54-55度的中性角。缠绕角度可以根据具体的要求被调整。然而,缠绕角度将正常地不小于25度或多于85度以确保受控的弯曲行为。例外地,如果应用要求内衬垫I是可缩陷的的话,缠绕角度可以是小于25度(见图4b)。在该特别的情况下内嵌的加强层作为用于内衬垫I的加固物起作用,把伸长限制于小于内衬垫的热塑性材料的伸长阈值的值。在一个实施方案中,相同加强材料2的一个或多个另外的层可以被以不同的角度缠绕,使相容的热塑性材料被过度挤出以完全地内嵌分别的另外的加强层。
[0126]钢索和/或钢丝可以被缠绕使得毗邻的缠绕部是互锁的。加强材料2可以也包括选自包括以下的列表的纤维线和/或粗纱:玻璃纤维、碳纤维、UHmwPE (超高分子量聚乙烯)纤维(Dyneema)和芳香聚酰胺纤维。将理解,该列表是非排他性的。加强材料可以是由上文提到的材料中的一个或多个组成的纺织编织部或织物。加强材料2可以被以含有上文提到的材料中的一个或多个的带的形式提供。加强材料2可以使用与内衬垫I由其制造的同一个半结晶的热塑性材料被过度挤出。优选的是,加强材料2可以适应由负载的施加导致的剪切变形,例如在弯曲期间。据此,加强材料2可选择地不被结合到其被内嵌在其内的内衬垫I的热塑性材料。
[0127]热源可以被结合入内衬垫I中,例如通过把电伴热层(electric heat tracinglayer)加入加强材料2上方和/或下方和/或之间(也在图4b中示出的)。基本的是,被产生的热被保持充分地低于内衬垫I的热塑性材料的熔点。伴热元件可以包括单独的传导性的丝或利用加强材料2自身的钢缆或基于钢的织物或复合材料。
[0128]环形的软管耦合器13的内径从左至右以大体上台阶式的方式增加,如在图1中察看的。凹陷的部分3被设置在软管耦合器13的主体的最邻近其的最窄的内径的一个端部处。术语“凹陷的部分”在本文语境中将被理解为定义了界限被软管耦合器主体、圆柱形的套筒6和柔性软管的最内的层1、8界定的内放大直径空间,即如被图1和5中的间隔紧密的对角线阴影指示的。
[0129]柔性软管的端部部分被准备以以常规的方式接收软管耦合器,例如通过固化和剥开以渐进地暴露其的底层的层。圆柱形的内套筒6被布置在柔性软管的端部部分内。被内套筒6界定的内径被选择从而实质上等于柔性软管的被其的内衬垫I界定的内径。内套筒6的外表面朝向纵向轴线100成锥形。随着内套筒6被插入柔性软管的端部中,其的成锥形的部分接合内衬垫I的最内的表面。内套筒6的向柔性软管中的渐进的插入使内衬垫I的内径随着其被沿着内套筒6的成锥形的表面向上推动时扩展。
[0130]当软管耦合器被装配在柔性软管的被扩展的端部上时,软管耦合器13的凹陷的部分3被内套筒6部分地封闭。一旦被定位在其的端部上,那么软管耦合器可以可选择地被从外侧压接至柔性软管上。环氧树脂11被经过端帽12引入在软管耦合器主体13的内表面和柔性软管的剥开层之间的区域中。
[0131]一旦软管耦合器就位,那么内套筒6因此把内衬垫I的被扩展的端部部分以及围绕的织物层8和钢套筒7的端部共同地支撑在软管耦合器主体13的凹陷的部分3内。所有的三个层被压缩(例如通过从内侧压接或型锻)在内套筒6的外表面和软管耦合器主体13的相对的表面之间,以封闭在凹陷的部分3和柔性软管的内部圆柱形的容积和耦合器主体13之间的路径的方式。
[0132]凹陷的部分3的内部容积(在下文被称为“密封区域”)的界限被耦合器主体13的内壁以及在一个优选的实施方案中被内套筒6的径向外表面界定。耦合器主体13的内壁的一个表面部分被以相对于柔性软管的纵向轴线100的锐角倾斜。锐角可以是约45度。柔性软管的端部部分,即其的内衬垫I和织物层8,延伸入密封区域3中,如在图2a中更详细地示出的。
[0133]图3a和3b示出了可选择的密封区域3,其中耦合器主体13的内壁和内套筒6的径向外表面被提供锯齿状的表面轮廓16。锯齿16提供在密封区域3内的表面和密封材料15之间的增强的机械连接。如在图3b中示出的,锯齿16的存在可以意味着束缚层14仅需要被施用于在密封区域3内的任何非锯齿状的表面。耦合器主体13的内壁的在密封区域3内的一个表面部分被以相对于柔性软管的纵向轴线100的钝角倾斜。该钝角可以是约135度。这起作用以增加在密封材料15和耦合器主体13之间的密封粘合部的表面积并且因此进一步增强该粘合部。
[0134]经过软管耦合器主体13的外部表面的通路被提供以提供经过可移除的端帽5的对密封区域3的接近。在一个实施方案中,非弹性体的密封材料可以使用内置的短节连接器4经过通路被引入密封区域3中。如在图2b中示出的,密封材料15完全地填充密封区域3并且可以被固化以分别地在内衬垫I的端部部分和密封材料15之间以及在软管耦合器主体13的表面和密封材料15之间建立永久的聚合物至聚合物和聚合物至金属的粘合。如在图2a和3a中最好地示出的,承载弹性体的密封表面22的钢或合成聚合物环25被设置在软管耦合器主体13的内表面和柔性软管的内层I之间。这实现以下的二重的功能:(ii)防止被经过端帽12引入的环氧树脂进入密封区域;以及(ii)把压缩力提供至在其和内套筒6之间的层(即经过内衬垫I和加强材料2,如果存在的话)。
[0135]对于某些类型的密封材料15,在密封区域3内的分别的表面之间的完全的粘合使在引入密封材料15之前使用束缚层14包覆它们成为必要。束缚层可以使用常规的静电涂覆技术被施用。束缚层的施用可以也增加密封区域3内的连接部的热绝缘和机械强度。
[0136]在一个实施方案中,密封材料15包括非弹性体的半结晶的热塑性材料例如注射级聚偏二氟乙烯(PVDF)、全氟烷氧基(PFA)或交联聚乙烯(PEX)。在一个实施方案中,密封材料15、内衬垫I和束缚层14中的每个包含非弹性体的半结晶的热塑性材料。理想地,内衬垫1、束缚层14和密封材料15由同一种非弹性体的半结晶的热塑性材料形成,从而创造在密封区域15内在软管耦合器主体13和内衬垫I之间提供最好的可能的化学结合的单一的均质的聚合物结构。
[0137]均质的聚合物结构,例如基于上文讨论的PVDF、PFA或PEX材料,在5_10bar的数量级的压力差下将是实质上液体不能透过的。因此,任何被内嵌在内衬垫I内的加强材料2被保护不受腐蚀。如果所选择的聚合物结构由更液体可渗透的热塑性材料形成那么基于纤维的加强材料2 (如上文描述的)可以被利用作为钢的替代形式。如果基于纤维的材料是非期望的,那么镀锌的钢丝或线缆可以作为保护抵抗腐蚀的手段被采用。
[0138]柔性软管的所有的毗邻的层被以本领域中已知的方式永久地化学地结合到彼此。然而,在一个优选的实施方案中,重要的是所采用的粘合过程不影响柔性软管的内衬垫I内的加强材料2的非粘合的特性。例如,热塑性材料例如PEX可能在加入加强材料2时成为交联的。
[0139]内衬垫I的热塑性材料被永久地并且完全地化学地结合到围绕的被橡胶包围的防护层9、10。因此,内衬垫I的热塑性材料的在弯曲和组合的负载的施加期间的剪切变形可以被最小化。上文讨论的PVDF、PFA或PEX材料具有对于高压力应用足够的粘合和机械性质。如果更惰性的和耐温度的材料例如部分地或完全地氟化的热塑性塑料被采用,那么额外的生产步骤可以被需要以获得完全的粘合。术语完全的粘合将被理解为意指在粘合部被破坏之前弹性体橡胶的机械强度极限或热塑性层的机械强度极限被超过。因为在被完全地粘合的管子上的变形和复合负载被内衬垫I和围绕的被橡胶包起的防护层9、10 二者承担,所以这帮助避免已知的破坏机理并且提供柔性软管的显著的性能改进。
[0140]围绕被橡胶包围的防护层9、10的柔性软管的外部层包括抗磨损层17和外覆盖物18。这些层可以被以带的形式施用并且可以包含选自上文已经描述的类型中的一个或多个的单向的、双向的或多方向的加强材料。外部层可以使用最终的热塑性层被过
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