金属芯线增强软管的制作方法

专利名称：金属芯线增强软管的制作方法
金属芯线增强软管本发明涉及一种增强软管，特别是一种具有金属芯线的增强软管。
背景技术：
软管用来在压力作用下输送流体，例如含硫气、二氧化碳、碳氢化合物等。这些软管需要达到一定的性能要求，例如有足够强度来容纳软管可能输送的高压流体。这些性能要求必须在各种不同情况下得到满足，包括当软管被埋在地下、暴露在外或弯曲时，软管仍具有足够的柔性，可以卷好运输，即使在低温环境下，不会出现破裂或弯曲变形，亦可以在各种应用中进行操作和安装。

发明内容
根据本发明的一广泛方面，提供一种软管，其包括一内管状层，其带有内表面和外表面，该内表面形成中心孔供流体在其中输送；第一增强层，其由至少一条第一金属芯线沿第一螺旋方向缠绕于外表面周围构成，以支撑内管状层上的轴向和径向负载，第一增强层包含空隙，空隙形成在由至少一条第一金属芯线构成的相邻线圈间；第二增强层，其由至少一条第二金属芯线缠绕于第一增强层表面构成，以支撑内管状层上和第一增强层上的轴向和径向负载，第二增强层包含空隙，空隙形成在由至少一条第二金属芯线构成的相邻线圈间；一外层，位于第二增强层之上，以保护第一和第二增强层；及一阻挡层，位于第一增强层和第二增强层之间，该阻挡层渗入到第一和第二增强层中的空隙里。根据本发明的另一广泛方面，提供一种制作软管的方法，该方法包括将至少一条第一金属芯线沿第一方向呈第一角度紧密缠绕在内管状构件周围，至少一条第一金属芯线形成第一增强层，且包含有空隙，空隙形成在由至少一条第一金属芯线构成的相邻线圈间； 在第一增强层之上形成一阻挡层，该阻挡层渗入到第一增强层中的空隙里；将至少一条第二金属芯线沿第二方向呈第二角度紧密缠绕在内管状构件周围，至少一条第二金属芯线形成第二增强层，且包含有空隙，空隙形成在由至少一条第二金属芯线构成的相邻线圈间，阻挡层渗入到第二增强层中的空隙里；将外层置于第二增强层之上。应理解的是，通过下列详细说明，本发明的其他方面对于本领域技术人员来说是显而易见的，其中本发明的各种实施例通过举例的方式显示和说明。本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的精神和范围条件下，本发明能够用于其他不同的实施例，也可以对本发明的一些细节做出各种改变。因此，应将附图和详细说明在实质上作为说明而非限制性。


参见附图，其中各视图中相同的附图标记表示相似的部件，本发明的各方面在附图中是以非限制性实施例的方式进行说明，其中图1为软管在第一方面的侧视图，软管被部分剖开，露出连续的层状结构；图2为软管沿图1中AA'线剖开的截面端视图3为呈Z绞合方向的金属芯线的俯视图；图4为呈S绞合方向的金属芯线的俯视图；图5为金属芯线在另一方面的结构示意图；图6为金属芯线另一方面的结构示意图，与图5所示的金属芯线的绞合方向相反；图7为具有同向绞合的金属芯线的结构示意图；图8为软管另一方面的侧视图，软管被部分剖开，露出连续的层状结构；图9为软管沿图8中BB'线剖开的截面端视图；图10为图9所示软管截面端视图的放大图；及图11为本发明的一个实施例的制作过程的原理示意图。
具体实施例方式下文有关附图的详细描述旨在说明本发明的具体实施例，且并不仅限于发明者设想的实施例。包括具体细节的详细描述旨在方便全面了解本发明。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以在没有具体细节的情况下实施。图1和图2显示了具有金属芯线的增强软管1，其有足够强度输送增压流体，例如石油、天然气、水，油乳胶等，并仍能保持适度的柔韧性。软管1包括由内部管状部件构成的内层10、第一增强层12、第二增强层14，以及外层20。内层10为一种管状部件，具有内表面6以及外表面8。第一增强层12与内层10相邻，第二增强层14与第一增强层12相邻。 外层20围绕第二增强层14、第一增强层12以及内层10，外层20的内表面16面向第二增强层14。根据需要，软管还可以设有其他层，例如，任何软管可以包括一个或多个阻挡层、 保护层、绝缘层、增强层等，这些层可以位于内层10和外层20的内侧、外侧，和/或位于内层10与外层20之间。内层10作为里层，可以输送流经软管1的流体，且可以由任何合适的聚合物制成， 如热塑性塑料或高弹性塑料。合适的材料，可以包括一个或多个如下材料，如尼龙、交联聚乙烯(PEX)、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、较高温度的工程聚合物、高密度聚乙烯(HDPE)、橡胶、氮化物等。在许多应用中，内层10对流经软管1的流体具有相当的防渗漏性，以防止流体经内层10渗出，及从内层10渗入至第一增强层12和第二增强层14。内层10的材料还可以选用对流经软管1的流体具有抗降解功能的材料。在某些情况下，内层10允许某些气体通过其扩散出去，但是基本上仍对液体具有防渗漏性。在其他情况下，可以对形成内层 10的材料进行选取，使其除了基本上防止液体渗漏之外，还可防止气体通过内层10扩散出去。一方面，可以将热稳定剂、抗氧化剂、填充剂、加工助剂，相容剂等添加剂添加到聚合物中。第一增强层12和第二增强层14分别由金属芯线1 和1 螺旋缠绕于底层(例如内层10)上构成。金属芯线可以采用钢材料制成，例如合金钢、不锈钢等。可以通过例如镀锌或覆盖铜涂层等对第一增强层12和第二增强层14的金属芯线进行处理，使其能够抵抗渗透出的气体的腐蚀。可以对金属芯线的结构和材料特性进行选择，使其应力水平足够低，防止其在硫化氢中因发生应力腐蚀而破裂。一方面，各条金属芯线可由单条金属丝构成。另一方面，金属芯线可以由多条金属丝相互缠绕构成。尽管金属芯线的尺寸可以不同，但构成金属芯线的金属丝直径应约为 0. 2mm-0. 5mm，且整条金属芯线的直径应约为0. 9mm_2. 5mm。另一方面，金属芯线的拉伸强度范围应约为275Ksi-450Ksi，或为更小范围290Ksi_304Ksi。第一增强层12可由一条或多条金属芯线螺旋缠绕于内层10上构成。一条或多条金属芯线可被缠绕为一个单层。如果第一增强层12包含有一条以上金属芯线，则第一增强层12中至少有一部分或可能所有金属芯线可以形成一个单层围绕于内层10，必要时，部分金属芯线可以重叠缠绕。第二增强层14也可由一条或多条金属芯线沿第二方向螺旋缠绕于第一增强层12 上构成。一条或多条金属芯线可被缠绕为一个单层。如果一条以上的金属芯线构成第二增强层14，则第二增强层14中的金属芯线可以形成一个单层围绕于第一增强层12，或金属芯线可以重叠缠绕。第一增强层12中的一条或多条金属芯线可以沿第一方向缠绕，例如顺时针方向或逆时针方向。第二增强层14中的一条或多条金属芯线可以沿与第一方向相反的第二方向缠绕。因此，如果第一增强层12中的金属芯线沿顺时针方向缠绕于内层1上0，第二增强层14中的金属芯线则沿逆时针方向缠绕，反之亦然。换句话说，第一增强层12中的金属芯线可以被描述为沿正螺旋方向或负螺旋方向缠绕于内层10上，而第二增强层14中的金属芯线可以被描述为沿负螺旋方向或正螺旋方向缠绕于第一增强层12上，因此，如果第一增强层12中的金属芯线被设置为沿正螺旋方向缠绕，则第二增强层14中的金属芯线可以被设置为沿负螺旋方向缠绕，反之亦然。第一增强层12和第二增强层14中的金属芯线可以由多条金属丝绞合在一起构成。图3显示了由多条钢绞线52构成的第一金属芯线50的俯视图。钢绞线52可绞合在一起，形成Z向的第一金属芯线50。图4为由多条钢绞线62绞合在一起构成的S向的第二金属芯线60的俯视图。第一金属芯线50可以由多条钢绞线52绞合在一起构成，第二金属芯线60可以由多条钢绞线62绞合在一起构成。在一个实施例中，第一金属芯线50和/或第二金属芯线60可用一条中心导线(图中未示)形成，然后将钢绞线52或钢绞线62缠绕于中心导线上，分别形成第一金属芯线50和第二金属芯线60。图5和图6从另一方面显示了金属芯线70和金属芯线80。金属芯线70包含一条中心导线72，由金属丝74构成的第一层73沿第一方向A缠绕于中心导线72上。由金属丝76构成的第二层75沿第二方向B缠绕于第一层73上，且第一方向A与第二方向B相反。金属芯线80包含一条中心导线82，由金属丝84构成的第一层83沿第一方向C缠绕于中心导线82上。由金属丝86构成的第二层85沿第二方向D缠绕于第一层83上，且第一方向C与第二方向D相反。在这种方式下，金属芯线70和80可以在增压过程中最大限度地降低抗扭应力，并且在使用过程中平衡抗扭应力、压力和张力。金属芯线70和金属芯线80被设置为正常绞合方向且金属丝76和86在第二层75和85的缠绕方向可用于定义金属芯线70和金属芯线80为S绞合方向或为Z绞合方向，因此，第二层75、85中具有S向的由金属丝76、86构成的金属芯线70、80可以被定义为S向，第二层75、85中具有Z向的由金属丝76、86构成的金属芯线70、80可以被定义为Z向。参照图7，另一方面，金属芯线可以为同向绞合结构。金属芯线90包含由金属丝 93构成的第一层92，金属丝93沿第一方向缠绕于中心导线91上构成第一层92，以及由金属丝95构成的第二层94，金属丝95沿相同方向缠绕于由金属丝93构成的第一层92上构成第二层94。这即被称为同向绞合结构，且可以提高其抗疲劳性。由于第一层92和第二层94都沿同一方向缠绕，金属芯线90的绞合向可以由第一层92或第二层94的绕线方向来形成。再次参照图1和图2，如果使用一条以上的金属芯线，第一增强层12中的一些金属芯线既可以包含S绞合方向也可以包含Z绞合方向。另一方面，金属芯线在第一增强层 12中的绞合方向也可以全部相同。以同样的方式，如果第二增强层14中使用了一条以上的金属芯线，则第二增强层14中的一些金属芯线可以为S绞合方向，另一些金属芯线可以为 Z绞合方向。另一方面，金属芯线在第二增强层14中的绞合方向可以全部相同。一方面， 金属芯线在第一增强层12中的绞合方向可以与金属芯线在第二增强层14中的绞合方向相同。例如，第一增强层12中的金属芯线和第二增强层14中的金属芯线可以全部为S绞合方向或全部为Z绞合方向。另一方面，金属芯线在第一增强层12中的绞合方向也可以与金属芯线在第二增强层14中的绞合方向相反。例如，第一增强层12中的金属芯线可以全部为Z绞合方向，而第二增强层14中的金属芯线全部为S绞合方向。或者，第一增强层12中的金属芯线可以全部为S绞合方向，而第二增强层14中的金属芯线全部为Z绞合方向。金属芯线可以是图3和图4所示的金属芯线50和金属芯线60，图4和图5所示的金属芯线 70和金属芯线80，图7所示的金属芯线90，或其他金属芯线。一方面，金属芯线在第一增强层12和第二增强层14中的绞合方向可以与其缠绕于软管1上的绞合方向相反。例如，如果金属芯线在第一增强层12中向左缠绕于内层10 上，即金属芯线在第一增强层12中为Z绞合方向。金属芯线在第二增强层14中则向右缠绕于第一增强层12上，即金属芯线在第二增强层14中为S绞合方向。或者，如果金属芯线在第一增强层12中向右缠绕于内层10上，即金属芯线在第一增强层12中为S绞合方向， 而金属芯线在第二增强层14中则向左缠绕于第一增强层12上，即第二增强层14中的金属芯线为Z绞合方向。为了本发明的目的，绞合结构可以被形成为正常绞合方向、同向绞合、或金属丝绞合形成一根线的其他方式。外层20，连同内层10，包裹住了第一增强层12和第二增强层14。内层10作为里层用于防止流体经软管1泄漏或扩散出去，同时第一增强层12和第二增强层14用来承受增压流体流经软管所施加给软管的径向力。因此，外层20可以用于主要保护第一增强层12 和第二增强层14免受损害(如磨损)，并帮助稳固和保持金属芯线在第一增强层12和第二增强层14中的位置。外层20可以由任何合适的柔性材料制成，柔性材料可以保护第一增强层12和第二增强层14，外层20的选材标准可以基于耐磨性、成本、抵抗环境因素(即紫外线，天气等)带来的降解，抵抗可能接触到外层20的化学品等。在软管1中，内层10无需承受由增压流体流经软管1所施加的所有内部压力。相反，内层10可以防止流体经内层10的壁面扩散出去，而第一增强层12和第二增强层14则用于共同承受增压流体流经软管1时所施加给软管1的内部压力。第一增强层12和第二增强层14可以抵消大部分(即使不是全部)施加给软管1 的径向和轴向负载，包括增压流体流经软管时产生的内部压力和软管的拉伸负载。尽管内层10无需坚固到足以承受增压流体流经软管1时所施加给软管1的压力，但内层10通常却相当坚固，以能够承受缠绕工艺对其产生的负载(缠绕工艺即指金属芯线缠绕于内层10 上，形成第一增强层12和第二增强层14的过程)，以及在应用外层10、安装软管1、使用软管1等情况下所产生的负载。增强层可以承受大部分(如果不是全部)施加给软管1的轴向和径向负载。主要的负载是来自金属芯线在第一增强层12和第二增强层14的拉伸方向，原因在于，常见地小的侧向负载很少在软管1处于正常使用状态时产生。金属芯线在第一增强层12和第二增强层14的绕线角度的选择可以中和产品在软管1加工和使用过程中产生的不同负载和条件， 包括耐久性和压力容量，同时提供所需的柔韧度。相对于软管的纵轴，绕线角度α在8°至 86°之间都可以。一般来说，绕线角度越大，软管1所能承受的径向负载就越大，例如来自增压流体所造成的内部压力，而绕线角度越小，软管1所能承受的轴向负载则越大。许多情况下，本实施例中的软管1是用来容纳内部压力密封条件突出的情况下的增压流体，因此选择好软管1的绕线角度，可以承受更多来自径向拉伸方向的压力。其他因素也可以考虑在内，例如安装拉力(轴向负载)和运输及现场安装中绕线和拆线产生的负载。一方面，一些实施例中使用的绕线角度的范围值为40°至70°，一些实施例还会采用更小的范围值， 如50°至60°也是可以的。可以理解的是，金属芯线缠绕形成增强层。金属芯线可以直接并排缠绕或与相邻金属芯线保持间隔缠绕。缠绕的金属芯线形成了增强层表面轮廓中的空隙18，空隙位于相邻金属芯线的保护膜之间。例如，如果金属芯线未能并排缠绕，空隙可以为缺口、间隔、或孔隙，且因为金属芯线的横截面通常为圆形截面，如果金属芯线并排缠绕于增强层，而由金属芯线形成的表层位置低于相邻金属芯线之间的接触面，空隙亦可以形成。第一增强层12和第二增强层14的金属芯线间的空隙应设置为足够小，以防止内层10受到金属芯线的挤压和当高压流体流经软管1时破裂。例如，金属芯线间的间隔可以达到250%，或者在一些例子中，金属芯线的间隔范围为该层芯线直径的50% -200%。保持足够小的金属芯线间距， 以便增压流体施加给软管1的大部分压力可以通过第一增强层12和第二增强层14转移和承受。内层10的材料的硬度是决定第一增强层12和第二增强层14的金属芯线间距大小的因素，因为较硬的内层10可以更好地分散金属芯线间距的内部压力所施加的压力。在一个实施例中，第一增强层或第二增强层，以及第一增强层和第二增强层都可以包含一层以上的金属芯线层，例如，以第一增强层的情况为例，一条或多条金属芯线首先缠绕于内层上，形成了第一层，然后一条或多条金属芯线重叠缠绕于第一层上，从而形成的增强层具有一层以上的加固层。在另一实施例中，外层20可渗入并基本上填补第二增强层的芯线间的空隙，其至少以机械方式部分限制了芯线Ha在第二增强层中的移动，有助于维持空隙尺寸和第二增强层的绕线角度基本不变。图8和图9在另一方面显示了软管101，软管101由金属芯线增强，具有足够强度输送增压流体，而且仍能保持相对的柔软度。软管101包含内层110、第一增强层112、阻挡层130、第二增强层114以及外层120。内层110、第一增强层112、第二增强层114以及外层 120类似于图1和图2所示软管1的内层10、第一增强层12、第二增强层14以及外层20。如图10所示，阻挡层130可以置于第一增强层112和第二增强层114之间，亦可以渗入每层增强层中。阻挡层130可以用来固定金属芯线。例如，阻挡层可以通过维持增强
8层中的金属芯线间的位置、芯线间距和绕线角度基本不变以固定芯线，并防止微震磨损。例如，微震可能导致第一增强层112和第二增强层114间的磨损。阻挡层在金属芯线11 间渗入，填补第一增强层中的空隙。位于内层110之上的第一增强层112的厚度(如图10所示h)至少约为一条金属芯线的直径，亦可能超过一条金属芯线的直径(如果金属芯线被重叠应用)，第一增强层112可以由阻挡层130部分或完全包裹，例如，包裹率在120 % -100 % 之间。阻挡层可以渗入到第二增强层114中的空隙里，从而阻挡层130、外层120或阻挡层 130与外层120共同包裹住第二增强层。第二增强层114的厚度至少约为一条金属芯线的直径，亦可能为单层或多层的厚度，第二增强层114亦可以被阻挡层130部分或完全包裹， 例如，包裹率在20%-100%之间。在一个实施例中，第二增强层由阻挡层(约25%-75%) 和外层(25% -75% )完全包裹。阻挡层130在一定程度上可以粘合于第一增强层112和 /或第二增强层114上。粘合剂可以不同程度用于阻挡层130和外层120之间，或阻挡层 130、外层120和内层110之间。另外，粘合剂可以不同程度用于阻挡层130和其他热塑性层之间，以提高软管110的硬度，固定配件上的芯线，完善芯线的负载分配，提升电熔融或机械压合配件的使用等。在一个实施例中，内层的外表层、第一增强层中的至少一条金属芯线和阻挡层之间存在一个或多个气穴121(如图10)。气穴沿内层的纵轴连续分布，可以提供空隙用于存留扩散于内层的任何气体。存留住的气体可以沿气穴轴向移动，最终从软管的端部释放出去。制作软管的方法参照图11，软管201可由一条或多条金属芯线围绕于内层210制成。先制作内层 210，以此作为制作软管的第一步，将制成的内层210应用于制管过程中，使得其他层可以在内层210上应用。或者，内层可在制管过程当中制成，例如通过挤压法制成。软管可通过一种连续的制作方法制成，使制成的软管可以缠绕于线轴且可以按所需长度剪裁。第一增强层包含芯线212a，通过将一条或通常多条金属芯线沿第一方向(顺时针或逆时针方向绕于内层210)并呈第一角度缠绕于内层210的外表面上即可实现将第一增强层应用于内层210上。一方面，当金属芯线呈固态时，这些金属芯线可缠绕于内层210，因此并未与内层合为一体。在本实施例中，金属芯线覆盖和倚靠在内层之上，基本上没有陷入内层中。在其他可能的实施例中，当内层处于可塑状态时，第一增强层的金属芯线可缠绕于内层，且当金属芯线适用于此情况时，允许内层的材料至少部分可成型覆盖和至少在一定程度上粘合第一增强层中的部分金属芯线。例如，内层可以经挤压后直接使用或者经加热而软化，及当内层处于可塑的状态(即熔融、半熔融、未固化或半固化的状态)以便至少内层的外表面尚未凝固时，第一增强层的金属芯线可以缠绕于内层上。在这种方式下，第一增强层的金属芯线21 可在一定程度上陷入内层210的外表面，造成当内层凝固和/或固化时，第一增强层的至少一些金属芯线可至少部分粘合或陷入内层210的外表面。一方面， 第一增强层中的所有的金属芯线可以具有相同的绞合方向，金属芯线在第一增强层中既可以全部为S绞合方向也可以全部为Z绞合方向。第一增强层的金属芯线缠绕于内层210的外表面后，第二增强层可以由金属芯线 21 沿着与第一增强层中的金属芯线21 相反的方向缠绕于第一增强层制成。例如，如果金属芯线在第一增强层中是沿顺时针方向缠绕于内层210上，则第二增强层中的金属芯线就沿逆时针方向缠绕，反之亦然。必要时，组成第二增强层的金属芯线可以按照同一角度缠绕。一方面，第一增强层和第二增强层中的金属芯线具有相反的绞合方向。例如，如果金属芯线在第一增强层中全部为S绞合方向，则金属芯线在第二增强层中就全部为Z绞合方向。或者，如果金属芯线在第一增强层中全部为Z绞合方向，则全部的金属芯线在第二增强层中就为S绞合方向。另一方面，如果增强层中的金属芯线由金属丝制成，则金属丝的绞合结构可以为正常绞合方向、同向绞合、或其他的金属丝缠绕方向的组合。第二增强层的应用可以考虑上述有关第一增强层所要求的不同的特性。一方面， 因为第一增强层和第二增强层具有数量大致相同且缠绕方向基本相反的金属芯线，故第一增强层和第二增强层具有大致上相同的负载能力。金属芯线的缠绕可以通过绕线轮的使用而实现，当软管沿箭头M所指方向前进时，绕线轮可将金属芯线螺旋缠绕于正在应用的软管表面。金属芯线应缠绕紧密，例如，保持基本上连续的拉力条件，以便达到所需效果。例如，必要时，可以将金属芯线陷入内层210 的外表面。内层210可以承受由于第一增强层和第二增强层中的金属芯线212a、2Ha的缠绕以及外层220的应用而对其产生的负载。金属芯线缠绕于内层210形成第一增强层和第二增强层时所产生的拉力可以控制，以避免在制作软管201的过程中内层210遭到损坏。然而，在制管过程中，通过使用一个或多个内部支撑物支撑内层，如心轴、滚轴、内部压力等， 在一些情况下是有用的。使用内部支撑物促使内层210具有普通圆形横截面也是有用的。阻挡层230可以通过压制、喷涂、浸渍、带缠、收缩包装、编织等方式应用在第一增强层之上。阻挡层230可以应用于第一增强层之上，以便阻挡层处于可塑状态。在一个可能的实施例中，阻挡层230在可塑状态(即软化、未固化、熔融、可流动的状态等)下应用， 以便阻挡层230至少可部分成型并覆盖至少部分的金属芯线212a，使得第一增强层中的金属芯线在一定程度上粘合在阻挡层230的内表面。软管也可以在阻挡层应用之后加热，以软化阻挡层，使其至少部分成型并覆盖在金属芯线21 上，且准备好连接金属芯线214a。 阻挡层陷入第一和/或第二增强层的空隙中可以固定增强材料的位置。外层220可以通过压制、喷涂、浸渍、带缠、收缩包装、编织等方式应用在第二增强层之上。外层220可以应用在第二增强层之上，以便外层处于可塑状态。在一个可能的实施例中，外层在可塑状态(即软化、未固化、熔融、可流动的状态等)下应用，以便外层220 至少部分成型并覆盖第二增强层中的至少一部分金属芯线214a，使得第二增强层中的金属芯线在一定程度上粘合在外层220的内表面。软管也可以在其制成之后加热，以软化外层 220，使其至少部分成型并覆盖在第二增强层之上。覆盖在第二增强层上的成型的外层220 也可以通过机械的方式至少部分压缩在第二增强层上。如图11所示，第一增强层可以通过第一缠绕装置232缠绕在内层四周，本领域的技术人员可以理解缠绕装置232的细节和方式。阻挡层230可以由第一成型装置234以喷涂、浸渍、压制、螺旋缠绕等方式形成在第一增强层上，之后，第二增强层可通过第二缠绕装置236(本领域技术人员可以理解缠绕装置236)应用在阻挡层230之上。第二成型装置238(本领域技术人员可以理解成型装置238)可以通过压制、螺旋缠绕等方式在第二增强层之上形成外层，并使外层渗入第二增强层中的空隙，以便第二增强层中的芯线得以部分或完全包裹。为了便于芯线渗入内层、阻挡层和外层，可以在制作过程中对软管进行加热或另外加入材料。例如，加热适用于部分成型的软管或部件(如芯线)，在应用第一增强层和/ 或第二增强层之前和/或之后，本领域技术人员理解的有关加热的技术和范围取决于软管的材料。在一个实施例中，例如，采用本领域的技术人员所理解的技术和范围，在第二缠绕装置236的前面对阻挡层230应用高温(H)。应用高温可以软化阻挡层，以便阻挡层可以渗入第一增强层的空隙中，且随着第二增强层缠绕于阻挡层，第二增强层也易于与加热的阻挡层材料融合。高温(H)亦或交替应用在第二缠绕装置前后，以便第二增强层渗入到阻挡层中，例如阻挡层填补到第二增强层的空隙中，以便有助于将热能传入金属芯线，使得外层在应用时相对于芯线易于软化和成型。这个过程所需的热量可以达到或接近应用层所使用的聚合物材料的熔点。例如， 在H点加热可以使阻挡层和/或芯线的温度处在各层(阻挡层或外层)所使用的聚合物的溶解温度100°C以内。性能对于多数碳氢化合物的处理操作，软管可以接受的是3000psi的爆破压力和为软管外径至少15倍的最小弯曲半径。其他性能要求会根据其他应用提出。例如，下文表1为一种高温软管的制作参数。
权利要求
1.一种软管，其包括(a)一内管状层，具有内表面和外表面，该内表面形成中心孔供流体在其中输送；(b)第一增强层，由至少一条第一金属芯线沿第一螺旋方向缠绕于外表面四周构成，用以支撑内管状层上的轴向和径向负载，第一增强层中包含空隙，空隙形成在由至少一条第一金属芯线构成的相邻线圈间；(c)第二增强层，由至少一条第二金属芯线缠绕于第一增强层的表面上构成，用以支撑内管状层和第一增强层上的轴向和径向负载，第二增强层中包含空隙，空隙形成在由至少一条第二金属芯线构成的相邻线圈间；(d)一外层，位于第二增强层之上，用以保护第一增强层和第二增强层；(e)一阻挡层，位于第一增强层和第二增强层之间，该阻挡层渗入到第一增强层和第二增强层中的空隙里。
2.根据权利要求1所述的软管，其中第一螺旋方向与第二螺旋方向相反。
3.根据权利要求1所述的软管，其中第一螺旋方向与第二螺旋方向相同。
4.根据权利要求1所述的软管，其中至少一条第一金属芯线包含多条沿第一方向彼此绞合在一起的金属丝，至少一条第二金属芯线包含多条沿第二方向彼此绞合在一起的金属丝。
5.根据权利要求4所述的软管，其中第一方向与第二方向相反。
6.根据权利要求4所述的软管，其中第一方向与第二方向相同。
7.根据权利要求4所述软管，其中至少一条第一金属芯线包含第一金属丝层和第二金属丝层，第一金属丝层和第二金属丝层以绞合结构缠绕于第一条中央导线四周，至少一条第二金属芯线包含第一金属丝层和第二金属丝层，第一金属丝层和第二金属丝层以绞合结构缠绕于第二条中央导线四周。
8.根据权利要求1所述的软管，其中阻挡层粘结到外层上。
9.根据权利要求1所述的软管，其中阻挡层粘结到内层上。
10.一种制作软管的方法，该方法包括(a)将至少一条第一金属芯线沿第一方向呈第一角度紧密缠绕在一内管状构件四周， 至少一条第一金属芯线形成第一增强层，第一增强层中包含空隙，空隙形成在由至少一条第一金属芯线构成的相邻线圈间；(b)在第一增强层之上形成一阻挡层，该阻挡层渗入到第一增强层中的空隙里；(c)将至少一条第二金属芯线沿第二方向呈第二角度紧密缠绕在一内管状构件周围， 至少一条第二金属芯线形成第二增强层，第二增强层中包含空隙，空隙形成在由至少一条第二金属芯线构成的相邻线圈间，阻挡层渗入到第二增强层中的空隙里；(d)将外层置于第二增强层之上。
11.根据权利要求10所述的方法，其中阻挡层是软化后渗入空隙。
12.根据权利要求10所述的方法，其中还包括在紧密缠绕至少一条第二金属芯线步骤之前加热阻挡层。
13.根据权利要求10所述的方法，其中还包括在紧密缠绕至少一条第二金属芯线步骤之后，加热第二增强层和暴露在第二增强层之下的任何阻挡层。
14.根据权利要求10所述的方法，其中的外层与阻挡层相粘合，以便完全包住至少一条第二金属芯线。
15.根据权利要求10所述的方法，其中还包括制成至少一条第二金属芯线后和将至少一条第二金属芯线紧密缠绕之前，加热阻挡层；紧密缠绕至少一条第二金属芯线后，加热第二增强层和暴露在第二增强层之下的任何阻挡层。
16.根据权利要求10所述的方法，其中至少一条第一金属芯线包含多条沿第一金属丝方向彼此绞合在一起的第一金属丝，至少一条第二金属芯线包含多条沿第二金属丝方向彼此绞合在一起的第二金属丝。
17.根据权利要求16所述的方法，其中第一金属丝方向与第二金属丝方向相反。
18.根据权利要求16所述的方法，其中第一金属丝方向与第二金属丝方向相同。
19.根据权利要求10所述的方法，其中第一方向与第二方向相反。
全文摘要
一种输送增压流体的软管，其包括一内管状层，两个增强层，一外层和一阻挡层。增强层由金属芯线缠绕于内管状层构成。金属芯线可以包含多条独立的相互绞合在一起的金属丝或一中央导线。阻挡层位于两个增强层之间且渗入于两个增强层。此外，提供一种制作软管的方法，该方法包括使用加热以助于阻挡层渗入于每个增强层。
文档编号F16L9/133GK102439344SQ201080017488
公开日2012年5月2日 申请日期2010年4月20日 优先权日2009年4月20日
发明者E·J·斯凌格兰德, J·R·康雷, S·G·布依 申请人:柔性管系统股份有限公司