专利名称：软管端部接头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种软管，尤其涉及可用于致冷条件下的软管，具体涉及软管端部接头。
背景技术：
软管的典型应用涉及在压力下从流体储存器中泵出流体。例如将生活用燃油或液化气(LPG)输送至锅炉；将油田液态和/或气态产品从固定或浮动的生产平台输送到油轮货舱或从油轮货舱输送至陆地存贮单元；特别是在给一级方程式赛车加油的过程中将燃料输送到赛车；以及传送腐蚀性流体，如硫酸。
使用软管在低温下传送流体如液化气是众所周知的办法。这种软管常用于传送液化天然气(LNG)或液化丙烷气(LPG)。
为使软管具有足够的柔韧性，软管必须有一定长度是由柔性材料制成，也就是非刚性材料。
这种软管结构通常包括由柔性材料制成的管体，其布置在螺旋缠绕的内、外夹紧线圈之间。通常两个线圈螺距相同，但彼此错开半个螺距。管体通常包括内层和外层，内、外层中间还有一层密封层。内、外层结构使软管有足够的强度运送流体，管体的内、外层通常包括由聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚合材料制成的织物层。中间密封层能产生密封以防止流体渗透过软管，是一种典型的聚合物薄膜。
夹紧线圈依靠张力作用在管体的内表面和外表面，夹紧线圈主要用来保持管体的几何形状。外线圈还能防止软管在压力下发生过度的圆周变形。内、外线圈都能阻止软管被压扁。
这种通用型软管在欧洲专利公开号0076540A1中有详细介绍。此专利中所述的软管包括双向拉伸聚丙烯中间层，它可以提高软管被反复弯曲时的抗疲劳性能。
另一种软管在GB-2223817A中有详述。该公开物中所描述的是一复合软管，该软管包括内螺旋金属芯、缠绕在芯上的多层塑料纤维和薄膜、彼此相邻且缠绕在塑料材料上的至少一层玻璃纸和至少一层铝箔、以及外层螺旋金属线圈架。这种软管适合于运送燃油。
另一种软管在GB-1034956A中有详述。
发明内容
本发明尤其适用于WO01/96722中所述的软管。本发明对此申请中所述的软管端部接头做了部分改进。这些改进适用于WO01/96772所述端部接头的各特征的任何组合。它们也可用于WO01/96772所述的端部接头的各特征的任何组合。
第一个特征涉及软管接合件。因此，根据本发明的一方面，提供一种用于端接软管端部的端部接头，所述软管包括由柔性材料制成的位于内、外夹紧件之间的管体，其特征在于，所述端部接头包括至少一部分位于软管内部的内件；软管接合件，其压靠着内件，以将软管夹持在它和内件之间；以及用于夹持软管的一层或多层的独立装置，所述夹持装置包括外夹持件，其压靠着内夹持件，以将软管所述层或每层夹持在该夹持装置的内、外夹持件之间。
内、外夹持件最好是环形，更优选地，内、外夹持件最好以环形布置，最好外夹持件与内夹持件同心布置。更优选地，第一和第二件最好是开口环以便于组装。
在优选实施例中，与软管所述层或每层接触的外夹持件设有夹紧形状，以便于夹紧软管所述层或每层。内夹持件的表面也具有相应的形状。
在优选实施例中，内、外夹持件的相邻表面具有夹紧形状，以便于将软管所述层或每层夹紧在它们之间。
视其方便，可以采用多个内、外夹持件。在最简单的实施例中，采用了一个内夹持件和一个外夹持件。还可以用两个或多个外夹持件与一个内夹持件，还可以用两个或多个内夹持件与一个外夹持件，也可以用两个或多个外夹持件与两个或多个内夹持件，从而优选地每个外夹持件具有一个相应的内夹持件。
软管接合件最好是环形，且最好为环，尤其为开口环，该软管接合件最好能牢固地将软管各层卡持在它和端部接头的内件之间。
在优选实施例中，夹持装置的内夹持件与软管接合装置成为一体。在此实施例中，软管接合装置包括具有第一截面厚度的第一部份(若是环形则指直径)；以及整体内夹持件，其包括具有第二截面厚度的第二部分(若是环形则指直径)，第二厚度小于第一厚度。外夹持件可以有第三截面厚度(如果是环形则指直径)。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体等于第一截面厚度。
当内夹持件与软管接合件成为一体时，则软管接合件最好是L形，从而内夹持件可以从软管接合件本体延伸，且外夹持件可以容纳在该L形凹槽内。
当内夹持件与软管接合件成为一体时，内夹持件的内表面还可起到将软管固定地卡持在它和内件之间的作用，也就是说有助于加强软管联接。
第二个特征涉及抗弯加强筋。本发明采用的内件在某些情况下会导致弯曲刚度在软管端部附近不连续从而使曲率易于局部化，也就是过度弯曲，从而影响软管螺旋线圈形成的管体的骨架。
在一个实施例中，负载传送件是一圆柱件，它的第一凹槽用于容纳一部分软管接合件，第二凹槽用于容纳一部分端部件，从而施加在软管接合件上的负载就通过圆柱形负载传送件传送至端部件上。
优选地，抗弯加强筋与负载传送件成为一体。
根据本发明的另一个方面，所述端部接头还包括一个细长管状抗弯加强筋，其在与端部件相反的软管接合件一侧绕着软管装配。抗弯加强筋最好采用聚合材料，更优选为聚氨酯。优选地，抗弯加强筋为锥形，从而在背离软管端部方向上厚度变小。锥度视具体应用可以被优化。优选地，抗弯加强筋末梢(即，最远离软管端部的部分)设有肩部，这样软管上可设有任何外部机械保护件抵靠着该肩部。这种外部机械保护件的示例在本发明人的未决英国专利申请号0226271.5中有详细说明。
第三个特征涉及负载传送装置与内件的联接方式。在WO01/96772中负载传送装置的端部件如图示用螺栓固定在内件上。本发明人发现虽然这种结构另人满意，但联接处的抗疲劳能力还可通过将端部件做成内件的一体部件来得到提高。据此，根据本发明的另一个方面，将负载传送装置的端部件与内件制成一体。这种一体结构可由单个锻件或一块焊接件机加工而成。
根据本发明的另一方面，提供一种用于端接软管端部的端部接头，所述软管包括由柔性材料制成且布置在内、外夹紧件之间的管体。所述端部接头包括一负载传送装置，该负载传送装置包括用于夹紧软管的软管接合件、负载传送件、以及端部件。这种结构布置成可使软管接合件和端部件通过负载传送件相联，从而施加到软管接合件上的负载就通过负载传送件传递给端部件。其特征在于，负载传送件是一个圆柱件，圆柱件的第一凹槽容纳一部分软管接合件，第二凹槽用于容纳一部分端部件。
所述端部件最好与内件成为一体。
所述端部接头最好还包括一细长管状抗弯加强筋，其在与端部件相对的软管接合件一侧绕着软管装配，其中所述抗弯加强筋与负载传送件成为一体。
根据本发明的另一方面，提供一种用于端接软管端部的端部接头，所述软管包括由柔性材料制成的且布置在内、外螺旋线圈之间的软管，其特征在于，所述端部接头包括至少一部分设在软管内的内件、以及软管接合件，所述软管接合件包括第一件和第二件，所述第一件压靠在内件上，以将软管夹持在第一件和内件之间，所述第二件压靠在第一件上，以将软管夹持在第一件和第二件之间。
根据本发明的另一方面，提供一种具有如上所述端部接头与软管的组合。
该软管最好包括管体和设在内、外夹紧件之间的轴向加强织物层，其中所述管体包括内、外加强层，内、外加强层之间还有一层密封层。
软管最好还包括有一层绕着所述软管缠绕的保护层和/或保温层，其中，所述保护层和/或保温层具有端部，所述端部容纳于圆柱形负载传送件的第一凹槽内。
尽管可由端部接头的夹持装置来夹持软管的多层，但特别优选的是，加强织物层最好单独夹持在夹持装置的内、外夹持件之间。
如前所述，所述软管和端部接头可以具有WO01/96772和英国专利申请0226271.5号中所述的软管和端部接头的特征的任何组合。
根据本发明软管可在各种条件下应用，如100℃以上的高温，0℃到100℃之间或零度以下。适当选择材料，还可在-20℃，-50℃，甚至-100℃温度下使用。例如，对于液化气(LNG)运输，软管可在-170℃甚至更低温度下工作。另外，还可预见到，使用这种软管输送液态氧(沸点-183℃)或液态氮(沸点-196℃)，这时软管工作在-200℃以下甚至更低。
根据本发明的软管还可用于各种工作负载条件下。通常，软管内径从约2英寸(51mm)到约24英寸(610mm)不等，更典型的是从约4、6或8英寸(203mm)到约16英寸(406mm)。通常软管工作压力从500KPa到2000KPa不等，有时甚至可达4000KPa或更高。这些压力是指软管的工作压力而不是爆发压力(数倍之大)。体积流率取决于所传输的流体介质、压力及软管内径。通常流率可达1000m3/h到12000m3/h不等。
本发明的软管还可用于传输腐蚀性流体，如强酸。
下面参考附图进行描述，附图中图1为与本发明端部接头相配的软管透视图；图2为本发明第一实施例的软管端部接头的示意剖视图；图3为本发明第二实施例的软管端部接头的示意剖视图；图4为本发明第三实施例的软管端部接头的示意剖视图；
图5为本发明端部接头中的软管接合件部分在组装前的放大示意剖视图；图6为本发明端部接头中的软管接合件部分在组装后的放大示意剖视图。
具体实施例方式
本发明适用的软管类型在WO01/96772中有详述。图1所示是软管100的详细结构。
简而言之，软管100包括内、外夹紧件102、104，这些夹紧件最好是螺旋形线圈。在夹紧件102、104之间是管体106和轴向加强织物层108，轴向加强织物层围绕着管体106。管体106包括内加强层110和外加强层112及密封层114，密封层114布置在内、外加强层110、112之间。外保护层/保温层116绕在加强织物层108上。WO01/96772对软管100做了详细描述。WO01/96772的内容并入本文以参考。
软管的端部还可使用图示端部接头200来密封，为使图面更加清楚，软管没有显示在图中。端部接头200包括一管状内件202，其具有软管端202a和尾端202b。端部接头200还包括一个密封件，密封件包括密封环204和一个不锈钢开口环206，开口环套在密封圈204上，密封环由PTFE类合成树脂制成。
端部接头200还包括一个负载传送装置，负载传送装置包括一个软管接合件208和一个负载传送件210及盘形板212形式的端部件。板212与所述内件202的尾端202b一体。负载传送件包括盘形板214和至少一个负载传送杆216。图中有两个杆216，但最好配三个或更多个杆216，且最好这些杆等距分布在圆周上。每个杆216配一个锁紧螺母218。板212和214分别具有孔212a和214a让杆216通过。
软管接合件208设有螺旋形内槽208a，该槽用于容纳软管的外线圈。内件202设有一个螺旋形外槽202d，该槽用于容纳内线圈22。槽208a和202d的间距是节线长度P值的一半，此处P是软管夹紧线圈的节线长度(未于图中显示)。
软管接合件208还有一个夹持装置用于夹持软管100的加强织物层108。夹持装置包括一个内夹持件230和一个独立的外夹持件232，内夹持件230与软管接合件其他部分为一体，外夹持件232能将软管100的加强织物层108夹紧在它和内件230之间。外件232内表面具有夹紧形状以便于将加强织物层108夹紧在外件232与内件230之间。夹紧形状最好采用圆周方式，但也可采用其他形式。
件202设有两个周向突起202e，其位于密封环204下面。这两个突起202e用于提高内件202与密封圈204之间的管件的密封性，还有助于防止管件不小心被拉脱位。
端部接头200设有一个聚合材料制成的抗弯加强筋240，加强筋240上有一孔242让杆206通过。抗弯加强筋240的另一端抵靠着板214。
图3所示的端部接头与图2所示类似，并且使用相同的参考号来标明这些件。所不同的是图2中没有抗弯加强筋，当然如果需要也可以有。板212和214直径较小，这样结构更紧凑。
图4所示端部接头与图2类似，并且使用相同的参考号来标明各个件。图4的负载传送杆被负载传送件250取代。该负载传送件250具有槽250a和250b分别容纳板212和214的边。
槽250b还容纳设在软管100外表面上(也就是设在夹紧件104之外)的保护层和/或保温层260的端部260a。该层260与本发明人的未决国际专利申请号PCT/GB2003/004932中所述层的类型相同，包括一细长轮廓的件，其螺旋缠绕在软管100外面。
下面参考图5及图6进行描述。为了使轴向加强织物层更有效地发挥功能，必须把它锚固在端部接头200上。外件232与内件230配合产生锚固作用。设计这个配合表面是为了使加强织物层108上的由软管压力和拉伸而产生的张力降低到0，防止加强织物层108被从锚固状态下拉出位。
由于加强织物层108的自身结构，当加强织物层108受到轴向拉力时，其半径将减小。如果其半径减小受到阻碍，则产生的接触压力等于局部张力与局部曲率之积。为了描述局部曲率的概念，我们可以考虑一根缠绕在滚筒上的细绳，其局部曲率就是滚筒半径的倒数。接触力乘以局部摩擦系数就是加强织物层108的锚固力(这就是所谓的“绞盘”效应)。由于件230和232上的波纹形状230a和232a，此处的摩擦力是非线性的，若是直板则为线性。非线性衰减更加有效。
加强织物层从软管管体出来绕着件230的倒角前边缘230b折回，该倒角边缘230b可以防止加强织物层108与件232拉伸而接触从而在加强织物层108上产生应力集中。这个半径能控制加强织物层108上的张力产生的接触压力。张力下降是加强织物层与半径的接触角和局部摩擦力系数之积的非线性函数。在图中，倒角的半径是常数，非线性函数是指数。
当外件232与内件230完全配合时，第一、第二件的轮廓面230a和232a也紧密贴合迫使加强织物层108穿过这一列波纹面。每一个波纹相当于一个绞盘来减小前面所述的加强织物层中的张力。
软管如后图所示紧固在端部接头200上。内件202螺纹连接在软管端部，从而使软管靠近板212。软管的内线圈容纳在槽202d内，软管的外线圈容纳在槽208a上。切断内、外线圈使之沿内件202延伸时不超过槽202d和208a处。软管的所有保温层也是切断至该点，软管的内加强层也是切断到该点，或是切断至到达密封环204前的某一点处。这就是说软管的密封层直接与内件202的外表面配合。软管管体的其他部分可以沿内件202延伸至内件202与密封环204之间。
软管接合件208被拧紧，使其卡持在软管上，与软管进行牢固的配合。然后拧紧螺母218，在软管上产生轴向张力，从而占用系统中的游隙。这些力从软管接合件208依次传递到板214、杆216、板212，最后到内件202的尾端202b。管件被拉回到软管接合件208的上表面、外件232与内件230之间。第二外件232与内件230将加强织物层108夹紧在正确位置。
软管100的管体106在密封环204下延伸。将软管接合件208和螺母218拧紧后，再拧紧开口环206，以增大密封环204对管体的作用力。
用液氮将端部接头200冷却至一定低的温度，使密封环收缩量比开口环206略大，这样开口环206作用在密封环204上的压力得以减小。当开口环206和密封环204处在较低温度时，再次拧紧开口环。使温度升到常温下，由于密封环204膨胀量大于开口环206，作用在密封环上的压力将增大。
应当意识到，可以对上述发明进行改进，比如内夹持件230可以与软管接合件的其他部分分离，另外，可以采用附加的内、外夹持件230、232。
权利要求
1.一种用于端接软管端部的端部接头，所述软管包括布置在内、外夹紧件之间且由柔性材料制成的管体，其特征在于，所述端部接头包括内件，其至少一部分设在软管内；软管接合件，其压靠在内件上，以将软管夹持在它和内件之间；用于夹持软管的一层或多层的独立装置，该夹持装置包括外夹持件，该外夹持件压靠在内夹持件上，以将软管所述层或每层夹持在该夹持装置的内、外夹持件之间。
2.根据权利要求1所述的端部接头，其特征在于，所述内、外夹持件都是环形。
3.根据权利要求1或2所述的端部接头，其特征在于，与软管所述层或每层接触的外夹持件具有夹紧形状，以有利于夹紧软管所述层或每层。
4.根据权利要求1或2所述的端部接头，其特征在于，所述内、外夹持件的相邻表面具有夹紧形状，以利于将软管所述层或每层夹持在它们之间。
5.根据前述任一权利要求所述的端部接头，其特征在于，设有两个或多个外夹持件。
6.根据前述任一权利要求所述的端部接头，其特征在于，设有两个或多个内夹持件。
7.根据前述任一权利要求所述的端部接头，其特征在于，至少一个内夹持件与软管接合件成为一体。
8.根据前述任一权利要求所述的端部接头，其特征在于，还包括细长管状抗弯加强筋，其在与端部件相对的软管接合件一侧绕着软管装配。
9.根据权利要求8所述的端部接头，其特征在于，在所述抗弯加强筋最远离软管端部的一端设有肩部，软管上可以设有抵靠此肩部的任何外部机械保护件。
10.根据前述任一权利要求所述的端部接头，其特征在于，还包括负载传送装置，该负载传送装置包括软管接合件、负载传送件以及端部件，它们布置成使软管接合件与端部件通过负载传送件相联，从而施加在软管接合件上的负载通过负载传送件传递到端部件上。
11.根据权利要求10所述的端部接头，其特征在于，所述端部件与所述内件成为一体。
12.根据权利要求10或11所述的端部接头，其特征在于，所述负载传送件包括一个圆柱件，圆柱件具有用于容纳软管接合件的一部分的第一凹槽和用于容纳端部件的一部分的第二凹槽，从而施加到软管接合件上的负载就通过圆柱形负载传送件传递到端部件上。
13.根据权利要求10、11或12所述的端部接头，其特征在于，在从属于权利要求8或9时，所述抗弯加强筋与负载传送件成为一体。
14.根据权利要求10至13的任一项所述的端部接头，其特征在于，所述夹持装置设在软管接合件与端部件之间。
15.一种包括有根据前述任一权利要求所述的端部接头的软管。
16.根据权利要求15所述的软管，其特征在于，还包括一个管体和轴向加强织物层，该轴向加强织物层设在内、外夹紧件之间，其中所述管体包括内、外加强层及位于内、外加强层之间的密封层。
17.根据权利要求15或16所述的软管，其特征在于，当从属于权利要求12时，还包括绕着所述软管缠绕的一保护层和/或保温层，其中，所述保护层和/或保温层的端部容纳于圆柱形负载传送件的第一凹槽内。
18.根据权利要求15、16或17所述的软管，其特征在于，所述软管的加强织物层夹持在夹持装置的内、外夹持件之间。
全文摘要
本发明提供一种用于端接软管端部的端部接头(200)，所述软管包括布置在内、外螺线型线圈之间由柔性材料制成的管体。其特征在于，所述端部接头包括至少一部分设在软管内的内件(202)；软管接合件(208)，其压靠在内件(202)上以将软管夹持在它和内件202之间；所述端部接头还包括用于夹持软管的一层或多层的独立装置；所述夹持装置包括外夹持件(232)，其压靠在内夹持件(230)上，以将软管所述层或每层夹持在夹持装置的内、外夹持件(230，232)之间。
文档编号F16L33/22GK1784567SQ200480011960
公开日2006年6月7日 申请日期2004年3月5日 优先权日2003年3月5日
发明者乔尔·阿伦·维茨, 戴维·查尔斯·考克斯, 杰勒德·安东尼·霍尔, 马修·弗农·里多尔菲 申请人:Bhp比尔利顿石油私人有限公司