软管接头和相关软管的制作方法_2

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]在下文中,表述“外”和“内”一般理解为相对于软管的轴线A-A’沿径向而言的,表述“外”应理解为径向上较远离轴线A-A’,表述“内”应理解为径向上较接近软管的轴线A-A,。
[0057]表述“前”和“后”应理解为相对于软管的轴线A-A’沿轴向而言的,表述“前”应理解为相对较远离软管中部且较接近软管的端部之一,表述“后”应理解为相对较接近软管中部且较远离软管的端部之一。软管的中部是软管的与其两个端部等距离的位点。
[0058]根据本发明的第一软管10部分地示于图1。
[0059]软管10具有中部段12,中部段12部分地示于图1中。软管在中部段12的每个轴向端部处具有端部接头14(图1中未被示出),端部接头的相关部分示于图2中。
[0060]参见图1,软管10限定用于流体、有利地是石油流通的中央通道16。中央通道16沿轴线A-A’延伸在软管10的上游端部与下游端部之间。中央通道穿过接头14开通。
[0061 ]软管10用于在尤其是碳氢化合物的流体的开采设备中布置成穿过水域(未示出)。
[0062]水域例如是海、湖或洋。与流体开采设备正对的水域的深度例如为500米至3000米之间。
[0063]流体开采设备具有(未示出的)水底装置和尤其是浮动的水面装置,水底装置和水面装置一般由软管10彼此联接。
[0〇64] 优选地,软管10是一种“无约束(英文表述为“unbonded” ),’软管。
[0065]软管10的至少两个相邻层在软管弯曲时一层相对于另一层能纵向自由移动。
[0066]有利地,软管的所有层能相对于彼此自由移动。这种软管例如在美国石油学会(API)公布的标准文献API 17J和API RP 17B中提出。
[0067]如图1所示,软管10限定围绕轴线A-A’的多个同心层,这些同心层沿中部段12连续延伸,直至位于软管端部的接头14。
[0068]根据本发明,软管10具有至少一个基于聚合物材料的第一管状包覆层20,包覆层有利地构成压力包覆层。
[0069]软管10还具有至少一个抗拉铠装层24、25,抗拉铠装层相对于第一包覆层20布置在外侧。
[0070]有利地,根据所需的使用情况,软管10还具有布置在压力包覆层20内的内骨架26、间置在压力包覆层20与所述抗拉铠装层24、25之间的压力拱形件28、以及用于保护软管10的外包覆层30。
[0071]已知地,压力包覆层20用于密封地封纳在通道16中输送的流体。压力包覆层由聚合物材料形成,所述聚合物材料例如基于如聚乙烯的聚烯烃、基于如PA11或PA12的聚酰胺、或者基于聚偏二氟乙烯(PVDF)的氟化聚合物。
[0072]压力包覆层20的厚度例如为5毫米至20毫米之间。
[0073]骨架26当存在时,例如由异型金属箔卷绕成螺旋状而形成。有利地,金属箔螺旋圈彼此扣夹,这样允许承接径向挤压力。
[0074]在该实施例中,骨架26布置在压力包覆层20内。因此,软管因骨架26的几何结构而以英文术语“rough bore (粗键孔)”来表示。
[0075]在变型(未示出)中,软管10没有内骨架26,软管于是以英文术语“smoothbore(光滑镗孔)”来表示。
[0076]形成骨架26的异型金属箔的螺旋卷为短螺距,即其具有绝对值接近90°、典型地在75°至90°之间的螺旋角度。
[0077]在该实施例中,压力拱形件28用于承接与压力包覆层20内存在的压力有关的作用力。例如,压力拱形件由金属异型丝围绕包覆层20呈螺旋状环绕而形成。异型丝一般具有复杂的几何形状,尤其是Z形、T形、U形、K形、X形或I形。
[0078]压力拱形件28以短螺距、即绝对值接近90°、典型地为75°至90°之间的螺旋角度围绕压力包覆层20呈螺旋状缠绕而成。
[0079]根据本发明的软管10具有至少一个铠装层24、25,铠装层由至少一个伸长形的铠装元件29进行螺旋形缠绕而形成。
[0080]在图1所示的实施例中,软管10具有多个铠装层24、25,尤其是内铠装层24和外铠装层25,内铠装层24压靠在压力拱形件28上(或者当拱形件28不存在时,内铠装层则压靠在包覆层20上),而围绕外铠装层25布置有外包覆层30。
[0081]每个铠装层24、25具有围绕软管的轴线A-A’以长螺距缠绕而成的纵向的铠装元件29 ο
[0082]所谓“长螺距缠绕”,是指螺旋角度的绝对值小于60°,典型地在25°至55°之间。
[0083]第一层24的铠装元件29—般相对于第二层25的铠装元件29以相反角度缠绕。因此,如果第一层24的铠装元件29的缠绕角度等于+α,α为25°至55°之间,那么,与第一铠装层24接触布置的第二铠装层25的铠装元件29的缠绕角度例如等于_α°。
[0084]铠装元件29例如由金属丝、尤其是钢丝形成,或者由复合材料带例如碳纤维加强带形成。
[0085]如下文所述,铠装元件29各具有插置在接头14中的端部段34。端部段34延伸直至布置在接头14中的自由端部。有利地,端部段在接头14中具有轴线为Α-Α ’的螺旋形轨迹或准螺旋形轨迹。
[0086]如图4所示,每个端部段34具有用于加强的细长部分35和横向附接在细长部分35上的固紧构件36。
[0087]在图4所示的实施例中,细长部分35在铠装元件29的整个长度上延伸。细长部分具有基本上扁平的形状。细长部分限定外表面37和内表面38,固紧构件36附接在外表面37上,内表面38与外表面37相对。
[0088]固紧构件36被固定在细长部分35上,细长部分35中没有开孔,例如通过锡焊、钎焊、压接或胶接方法进行固定。
[0089]固紧构件36沿细长部分35的轴线Β-Β’延伸。固紧构件垂直于该轴线Β-Β’测量的最大宽度有利地小于或等于细长部分35的宽度。
[0090]但是,在铠装元件29的端部段34之间的侧面间隙很大的情况下,固紧构件的最大宽度可以大于细长部分35的宽度。
[0091]固紧构件36具有基部39和固紧头部40,基部39横向压靠在细长部分35上,固紧头部40纵向凸伸在细长部分35的端部之外。
[0092]基部39从外表面37起垂直于轴线Β-Β’测量的最大高度大于基部39的厚度。
[0093]基部39的高度从在前侧的头部40起向后减小。
[0094]固紧头部40与轴线Β-Β’分隔开并且平行于该轴线延伸。固紧头部与基部39—起限定用于端部段34卡固的凹槽41。
[0095]固紧头部在内部限定用于插入固定件的径向横向通道42,如下所述。
[0096]参照图1,外包覆层30用于防止流体从软管10外向内渗透。外包覆层有利地用聚合物材料制成,尤其是基于如聚乙烯的聚烯烃、基于如PA11或PA12的聚酰胺、或基于如聚偏二氟乙烯(PVDF)的氟化聚合物制成。
[0097]外包覆层30的厚度例如为5毫米至15毫米之间。
[0098]如图2所示,每个接头14具有端部拱形件50和外部连接盖罩51,外部连接盖罩51从拱形件50向后轴向凸伸。盖罩51与端部拱形件50—起限定用于接纳铠装元件29的端部段34的腔室52。
[0099]接头14还具有部分地示于图2中的围绕管状包覆层20密封的前密封装置54、和围绕外包覆层30密封的后密封装置56。
[0100]根据本发明,对于每个铠装层24、25来说,接头14还具有用于紧固所述层24、25的铠装元件29的每个端部段34的紧固支座62、64,紧固支座适于以至少一种能围绕径向轴线C-C’自由转动的转动自由度紧固每个端部段34。
[0101]接头14有利地没有填充腔室52的固体填料。这样,端部段34能在接头14的后部分处自由侧向地移动,从而在软管10经受很大的张力变化和/或曲度变化时减小端部段需承受的机械应力。
[0102]在该实施例中,端部拱形件50用于使软管10有利地通过端部法兰(未示出)连接于另一接头14或终端设备。
[0103]端部拱形件50具有中央孔,中央孔用于接纳第一包覆层20的端部,可使流经中央通道16的流体向软管10外流动。
[0104]盖罩51具有管状周壁7
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