專利名稱：加固型軟管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軟管，特別是一種可以在低溫條件下使用的軟管。 本發(fā)明尤其與具有改進的耐壓強度的軟管有關(guān)。
軟管的典型應用包括在壓力下從流體儲存器中抽運流體。例如包 括供給民用取暖油或者液化石油氣(LPG)到鍋爐中；從固定或浮式生產(chǎn) 平臺運送油田生產(chǎn)的液體和/或氣體到船舶貨艙，或者從船舶貨艙到岸 基存儲單元；尤其是在一級方程式比賽的加油期間，傳送燃料到跑車 上；和運送腐蝕性流體，如硫酸。
背景技術(shù)：
使用軟管在低溫下運輸流體，如液化氣是眾所周知的。這樣的軟
、為了使軟管具有足夠的柔韌:(i，在任何特定長度上必須至少部分 地由柔性材料構(gòu)造，即非剛性材料。 本發(fā)明針對的是復合軟管。
復合軟管的結(jié)構(gòu)一般包括位于內(nèi)部和外部螺旋繞組護線之間的柔 性材料管體。上述兩線通常以相同的節(jié)距纏繞，但是上述繞組彼此間 隔半個節(jié)距的寬度。管體典型地包括內(nèi)部和具有中間密封層的外部層。 內(nèi)部和外部層為結(jié)構(gòu)提供強度以運送在其中的流體。通常，管體的內(nèi) 部和外部層包括由聚酯形成的織物層如聚對苯二甲酸乙二醇酯。中間 密封層提供密封以阻止流體滲透出軟管，并且典型地為聚合物薄膜。
護線典型地在壓力下施加在管體內(nèi)部和外部表面周圍。護線主要 用于保持管體的幾何形狀。此外，外部線可用于抑制軟管在高壓下的 過度周向變形。外部線以及特別是內(nèi)部線也可用于抵抗對軟管的碾壓。
這種一般類型的軟管在歐洲公開號為0076540A1的專利中有描 述。在上述專利說明書中描述的軟管包括雙向拉伸聚丙烯的中間層， 所述中間層用于提高軟管抵抗由于反復彎曲引起的疲勞的能力。另一軟管在GB-2223817A中有描述。上述專利中描述的軟管是復 合軟管，它包括內(nèi)螺旋金屬核，多層塑料材料纖維和薄膜纏繞在該核 上，至少一層玻璃布和至少一層鋁箔彼此鄰近并且纏繞在塑料材料上， 和外部螺旋金屬線圈架。此軟管適于運輸易燃的燃料和油。
另一軟管在GB-1034956A中有描述。
本發(fā)明尤其適用于在我們較早的出版為WO01/96772 ， WO04/044472和WO04/079248的專利中所描述的軟管。我們已經(jīng)對在 此應用中描述過的軟管進行了進一步的改進。本發(fā)明特別是與改進復 合軟管的耐壓強度有關(guān)。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種軟管，其包括設置于內(nèi)部和 外部夾緊構(gòu)件之間的柔性材料管體，其中，軟管進一步包括具有相反 縱邊緣的細長構(gòu)件，所述細長構(gòu)件螺旋地纏繞在管體周圍，使得所述 層的相反縱邊緣處于相鄰或搭接形式，其中每個縱邊緣包括能夠與相 反的縱邊緣上的配合結(jié)構(gòu)相咬合的結(jié)構(gòu)，其中，所述細長構(gòu)件配有至 少一個加固構(gòu)件，所述加固構(gòu)件沿著細長構(gòu)件的縱向軸線延伸。
所述或每個加固構(gòu)件起到改進軟管耐壓強度的作用。這起到了保 護軟管不受操作或碰撞損害。另外，如果細長構(gòu)件被設置成具有密封 層，所述或每個加固層的存在使得軟管能夠在高于使用傳統(tǒng)復合軟管 所可能承受的流體靜壓下工作。
優(yōu)選地，加固構(gòu)件是由比細長構(gòu)件的材料更堅硬的柔性材料制成。
加固構(gòu)件的材料硬度可以是金屬材料比如彈性模量為，例如， 200,000 Mpa的不銹鋼的硬度；或是彈性模量為，例如，70,000 Mpa 的鋁的硬度；或是復合加強纖維比如在環(huán)氧樹脂或熱塑性聚合物的基 體中的碳、玻璃、或聚合物，比如芳族聚酰胺或超高分子量聚乙烯； 或金屬與橡膠層的疊層。復合彈性模量將取決于加強纖維和基體的彈 性模量和定向以及兩種成分的體積含量。彈性模量的寬度范圍可期望 在50,000 Mpa至150,000Mpa的范圍內(nèi)，這取決于加固構(gòu)件的復合結(jié) 構(gòu)。所述用于加固構(gòu)件的彈性模量高于適用于細長構(gòu)件的材料的彈性 模量，適用于細長構(gòu)件的材料比如是彈性模量為3,000 Mpa的聚氯乙烯，彈性模量為200到1,000 Mpa的聚烯烴如聚乙烯，彈性模量為70 到700Mpa的聚氨酯，或彈性模量為10到100Mpa的橡膠。
因此，優(yōu)選地，加固構(gòu)件具有從大約20,000 Mpa到250,000 Mpa 的彈性模量，更優(yōu)選地，從大約30,000 Mpa到大約225,000 Mpa，還 更優(yōu)選地，從大約50,000 Mpa到大約200,000 Mpa的彈性模量。細長 構(gòu)件的彈性模量(也就是，不包含加固構(gòu)件的任何效果在內(nèi))優(yōu)選地 從大約5Mpa到大約5,000 Mpa，更優(yōu)選從大約10Mpa到大約3,000 Mpa。
我們優(yōu)選加固構(gòu)件的彈性模量是細長構(gòu)件彈性模量的至少10倍， 更優(yōu)選是細長構(gòu)件彈性模量的至少15倍。在優(yōu)選的實施例中，加固構(gòu) 件的彈性模量是細長構(gòu)件彈性模量的至少50倍。
加固構(gòu)件的柔性是它的性能和尺寸大小的結(jié)合。加固構(gòu)件的橫截 面面積優(yōu)選地小于細長構(gòu)件橫截面面積的一半，更優(yōu)選地小于它的四 分之一，最優(yōu)選地小于它的十分之一。
所述或每個加固構(gòu)件可以是配備在細長構(gòu)件內(nèi)部或貼附到其表面 的桿或管。每個桿或管可以是金屬材料的，比如鋼，或者是復合材料 的。所述或每個加固構(gòu)件可具有任意適當?shù)臋M截面形狀，比如圓形， 橢圓形，正方形或長方形。所述或每個加固構(gòu)件可以是實心的或管狀 的(也就是具有沿著加固構(gòu)件的長度延伸的內(nèi)孔)。
細長構(gòu)件在不妨礙軟管所需的柔性的情況下限制了彎曲半徑。這 一層還為軟管提供力學的保護。因此，細長構(gòu)件可被認為是為軟管提 供了保護層。當細長構(gòu)件包括最外層時，細長構(gòu)件還可被認為是為軟 管提供覆蓋層。
這些匝的相互咬合使得幾何形狀的變化平均地分配在軟管長度 上。優(yōu)選地，相互咬合的結(jié)構(gòu)被設置成能提供連續(xù)的密封，從而使得 所述層能夠防水。
相互咬合的結(jié)構(gòu)有可能沿著縱邊緣間隔設置，但優(yōu)選地它們沿著 各自的邊緣基本上連續(xù)地延伸。在一實施例中，相互咬合的結(jié)構(gòu)是基 本上在一條縱邊緣上連續(xù)，并沿著另一條縱邊緣間隔設置。
優(yōu)選地，細長構(gòu)件是由能通過例如擠壓成型加工成條帶的材料制 成。合適的可擠壓材料包括熱塑性材料，比如聚氯乙烯或聚烯烴(例如聚乙烯)。聚氨酯可作為可選方式使用。
在一實施例中，在一條縱邊緣上的相互咬合的結(jié)構(gòu)與相反縱邊緣 上相互咬合的結(jié)構(gòu)相結(jié)合以防止結(jié)構(gòu)滑脫彼此之間的咬合。例如，結(jié) 合可通過超聲焊接，化學溶劑粘合(也就是使用溶劑與細長構(gòu)件的材料 形成起反應的粘合)達到。對化學溶劑的選擇取決于細長元件構(gòu)造的材
料。適合PVC的粘合劑的例子有Stelmax Flexible PVC溶劑接合劑 (Stelmax Flexible PVC Solvent Cement), Bostik PVC焊接接合劑 M54〗7(Bostik PVC Weld Cement M5417)和Bondloc PVC焊接接合劑 S1800(Bondloc PVC Weld Cement SI800)。適合聚氨酯和熱塑性塑料的 粘合劑的例子有Bondloc S1400,和環(huán)氧樹脂粘合劑(Araldite adhesives)，比如Araldite 2018及Araldite 2026。
在另一實施例中，相互咬合的結(jié)構(gòu)被設置成使得結(jié)構(gòu)彼此互鎖， 進而防止結(jié)構(gòu)滑脫彼此之間的咬合。在該實施例中，相互咬合包括互 鎖的結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選地，每個相互咬合的結(jié)構(gòu)包含沿邊緣設置的、形狀能與其它 結(jié)構(gòu)相互咬合的輪廓。
特別優(yōu)選地，所述輪廓能夠使得包纏在邊緣上的結(jié)構(gòu)在細長構(gòu)件 圍繞管體纏繞時能被推入與已經(jīng)在管體上放好的相反邊緣的結(jié)構(gòu)咬合 的狀態(tài)。
如上所述，在一實施例中，結(jié)構(gòu)可用粘合劑結(jié)合在一起。 在另一個實施例中，每個相互咬合的結(jié)構(gòu)被設置成與相反縱邊緣 的相互咬合的結(jié)構(gòu)壓配合或搭扣配合。每個縱邊緣互鎖的結(jié)構(gòu)可包括 保持構(gòu)件，保持構(gòu)件適于與相反縱邊緣的互鎖結(jié)構(gòu)上的保持構(gòu)件配合， 由此互鎖的結(jié)構(gòu)由保持構(gòu)件以互鎖關(guān)系保持住。
優(yōu)選地，互鎖結(jié)構(gòu)是C形，而相反邊緣部分上的結(jié)構(gòu)定向在相反 的方向上，由此C形結(jié)構(gòu)可在細長構(gòu)件纏繞管體時互鎖。優(yōu)選地，保 持構(gòu)件包括設置在c形構(gòu)件一端或附近的指向內(nèi)部的凸緣。
優(yōu)選地，細長構(gòu)件包括至少一個位于其中的室，室含有密度低于 細長構(gòu)件其余部分的材料，比如泡沬材料或多孔聚合物。所述或每個 室可僅含有流體，流體優(yōu)選為氣體，如空氣。
在一個實施例中，所述室是縱向延伸的室?？稍诩氶L構(gòu)件的長度上間隔設置多個室，或者，可選地，所述室可基本上沿著細長構(gòu)件的 長度延伸。所述室起到改進軟管浮力的作用。所述室還起到了改進軟 管的隔熱能力。多于一個的縱向室有可能被設置在軟管的相同長度上。 例如，特別優(yōu)選的是具有兩個都沿著軟管的基本上整個長度縱向延伸 的相鄰室的結(jié)構(gòu)。
所述或每個室可具有任意期望的形狀，但優(yōu)選的形狀是圓柱形。 在一實施例中，所述或每個浮力室優(yōu)選包括多個封閉室，它們被 設置成在細長構(gòu)件內(nèi)部形成海棉狀結(jié)構(gòu)的樣子。具有這種結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 幫助防止整個室在部分細長構(gòu)件破裂的情況下發(fā)生溢流。
優(yōu)選地，所述或每個浮力室具有基本上等于夾緊構(gòu)件0.5到5個 節(jié)距的長度，優(yōu)選為基本1到2個節(jié)距的長度。
由所述室占據(jù)的總體積優(yōu)選超過細長構(gòu)件所占據(jù)的總體積的50
如上所述， 一個或多個加固構(gòu)件可被貼附在細長構(gòu)件的表面，或 部分或整體地放置在細長構(gòu)件內(nèi)部。當配有一個以上的加固構(gòu)件時， 一個或多個加固構(gòu)件可被貼附在細長構(gòu)件的表面，并且一個或多個加 固構(gòu)件可被部分或整體地放置在細長構(gòu)件內(nèi)部。
一個或多個加固構(gòu)件可被部分或完全地封閉在細長構(gòu)件的材料內(nèi) 部，從而細長構(gòu)件的材料與所述或每個加固構(gòu)件緊密接觸?？蛇x地， 或額外地，如果細長構(gòu)件配有上述的室， 一個或多個加固構(gòu)件可被配 置在所述室內(nèi)部。
根據(jù)本發(fā)明的軟管的一個優(yōu)點是細長元件可根據(jù)特定的應用進行 剪裁。對于將要應用在空氣中作為低溫管道的軟管來說，(厚度)相對 較細的層是最理想的。對于在液體中，比如在海上的運用，需要的是 相當多的浮力和抗撓剛度，并且浮力室和相互咬合機構(gòu)都會更多。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是軟管可包括兩個獨立的密封層，特別是管 體的密封層和由細長構(gòu)件提供的密封層。這在軟管主體內(nèi)部提供了密 封體積，可監(jiān)視該密封體積以用于確定軟管中的泄漏。
在一個優(yōu)選的實施例中，細長構(gòu)件具有比縱邊緣之間的距離更大 的厚度。
細長構(gòu)件可位于管體和外部夾緊構(gòu)件之間，但優(yōu)選地，管體圍繞外部夾緊構(gòu)件。
細長構(gòu)件為軟管提供許多好處。它讓軟管具有改進的耐壓強度， 并且容易改裝到現(xiàn)有的軟管上。它對于連續(xù)的管狀層(也就是被用作套 子的層而不是通過包纏而應用的層)會經(jīng)受到的應變局部化不靈敏。有 了管狀護套就難以產(chǎn)生均勻的壁厚；并且應變都發(fā)生在弱點而非在軟 管長度上均勻分布。浮力室的內(nèi)含物改進了軟管的浮力，還改進了它 的熱塑性。
在優(yōu)選實施例中，內(nèi)部和/或外部夾緊構(gòu)件具有適于減小軟管的摩 擦因子的橫截面形狀。特別優(yōu)選地，輪廓包括橢圓形橫截面形狀或半 圓形橫截面形狀，對齊以對所述流體提供最小的阻力。
上述根據(jù)本發(fā)明方面的軟管還可具有一個或多個已經(jīng)在
WO01/96772中描述過的軟管特征。這些將在下面進行更詳細的描述。
優(yōu)選地，軟管進一步包括當管體受到軸向拉力時適于減少管體變 形的軸向加強裝置，并且當軸向加強裝置受到軸向拉力時，所述軸向 加強裝置進一步適于施加向內(nèi)的徑向作用力到管體的至少一部分上。 優(yōu)選地，管體和軸向加強裝置的破壞應力在1-10%范圍內(nèi)。更優(yōu)選地， 在環(huán)境溫度和低溫下破壞應力超過5%。此外，管體的材料和軸向加強 裝置是最好兼容的以便于在操作中它們以相似的方式完成，以便于沒 有單個元件受到過度的應力和應變。這意味著管體和軸向加強裝置的 材料以相似的方式應對應變。對于本發(fā)明主要設想的上述軟管應用的 類型來說， 一般需要至少3%的彎曲應變(對于圓筒形元件)。然而，中 間層滑動和螺旋型定位元件的矯直將會造成這種滑動，仍然存在1% 量級的合成應變作用于軟管壁的結(jié)構(gòu)元件。這可與對金屬而言0.2%的 典型屈服應力相比。
優(yōu)選地，軸向加強裝置由非金屬材料制成，尤其是塑料材料-合適 的材料以下將詳細介紹。因為金屬材料不大可能具有期望的應變特性。
優(yōu)選地，管體和軸向加強裝置包括相同的材料，最優(yōu)選地為超高 分子量聚乙烯(UHMWPE)，以下將進一步詳細描述。
優(yōu)選地，管體包括至少一層加固層和至少一層密封層。更優(yōu)選的 是有至少兩層加固層，在它們之間夾入密封層。在優(yōu)選實施例中，加 固層和密封層圍繞內(nèi)部夾緊構(gòu)件包纏。優(yōu)選地，在外部夾緊構(gòu)件和軸向加強裝置之間設置又一加固層。
加固層的極限強度優(yōu)選為對于8"(200mm)直徑的軟管為100到 700KN之間。優(yōu)選地加固層的失效彎曲應變范圍為2%到15%。理想 地，另外的加固層與軸向加強裝置的材料相同，最優(yōu)選地為UHMWPE。
優(yōu)選地，軸向加強裝置包括管狀的由薄片材料形成的大致管狀護 套，以便于所述護套可以在受到軸向拉力時保持其管體形狀的完整性。 軟管可以具有兩個或多個管狀護套以進一步提高軟管處于軸向拉力下 的性能。
優(yōu)選地，軸向加強裝置設置為大致管狀織帶(braid)的形式。在此 說明書中術(shù)語"織帶"涉及由兩種或多種纖維或者紗線相互纏繞以形成 細長結(jié)構(gòu)的材料?？棊У奶卣髦粸楫斒艿捷S向拉力時可以伸長?？?帶的另一特征為當設置為管狀形式并且受到軸向拉力時其直徑會減 小。因而通過設置環(huán)繞管體或者在管體內(nèi)的管狀織帶，當受到軸向拉 力時，所述織帶將在管體的至少一部分上施加向內(nèi)的徑向力。
優(yōu)選地，整個管狀護套設置為織帶的形式。但是，只在管狀護套 的一個或多個部分長度上設置織帶是可能的。
同樣優(yōu)選地，織帶以任意方式環(huán)繞管狀護套的圓周延伸。但是， 只在管狀護套的部分圓周上設置織帶是可能的。
織帶可以為雙軸形式(即織帶只由兩相互纏繞的纖維或者紗線形 成)或者三軸形式(即還存在縱向延伸的纖維或者紗線，以增加軸向強 度)。
盡管優(yōu)選地是以織帶的形式設置軸向加強裝置，也可以以能夠滿 足上述功能要求的其它形式設置。因而，軸向加強裝置可以為環(huán)繞管 體螺旋纏繞的線或者繩的合適布置。
軟管結(jié)構(gòu)的材料應該選擇為使軟管能夠在其預期的環(huán)境中使用。 因而，需要軟管能夠運送壓力流體而不使流體透過軟管壁泄露。還需 要軟管能夠經(jīng)受住重復彎曲，和經(jīng)受住由軟管和流體重量結(jié)合引起的 軸向應力。此外，如果軟管被期望用于運送低溫流體，其材料應該能 夠在極冷的溫度下工作而性能不會明顯降低。
加固層或者每一加固層主要用于經(jīng)受在傳送流體期間軟管受到的 周向應力。因而，任何符合柔性程度要求和能夠經(jīng)受住必要應力的加固層都是能滿足要求的。此外，如果軟管用于傳送低溫流體，那么所
述或每個加固層必須能夠經(jīng)受住低溫環(huán)境。
優(yōu)選地，所述或每個加固層由以螺旋方式纏繞成管狀的薄片材料
形成。也就是說當施加軸向力想拉開纏繞部分時，所述或每個加固層
對于軸向拉力不具有很多阻力。所述或每個加固層可以包括薄片材料 的一個單一連續(xù)層，或者可以包括薄片材料的兩個或更多單一連續(xù)層。
但是，更通常地(取決于軟管的長度)，薄片材料的所述或每層可由沿 軟管長度設置的多個獨立長度的薄片材料形成。
在優(yōu)選實施方式中，每一加固層包括織物，更優(yōu)選地為機織物
(woven fabric)。所述或每個加固層可以是天然或合成材料。所述或每 個加固層適于由合成聚合物如聚酯，聚酰胺或聚烯烴形成。合成聚合 物可以是形成織物的纖維或者紗線。
當所述或每個加固層包括聚酯時，優(yōu)選地為聚對苯二甲酸乙二酯。
當所述或每個加固層包括聚酰胺時，它可以是脂肪族聚酰胺 (aliphatic polyamide)，如尼龍，或者可以是芳香族聚酰胺，如芳綸化 合物。例如，所述或每個加固層可以是聚對苯二甲酰對苯二胺 (poly-(p-phenyleneterephthalamide))，如KEVLAR(注冊商標)。
當所述或每個加固層包括聚烯烴時，它可以是聚乙烯，聚丙烯或 聚丁烯均聚物，或共聚物或三聚物，優(yōu)選地為單軸向或雙向定位。更 優(yōu)選地，聚烯烴是聚乙烯，并且最優(yōu)選地聚乙烯是高分子量聚乙烯， 尤其是UHMWPE。
本發(fā)明中使用的UHMWPE—般具有的平均分子量是400， 000以 上，典型地為800， 000以上，通常是1， 000, 000以上。平均分子量通 常不超過大約15， 000, 000。 UHMWPE優(yōu)選地以分子量從大約 1, 000， 000到6， 000， 000為特征。UHMWPE在本發(fā)明中最有用的是高 定向和可以通常在一個方向上拉伸至少2-5次和在另一方向上至少 10-15次。
UHMWPE在本發(fā)明中最有用的是具有大于80%的平行定位，更 通常地為大于90%，優(yōu)選地為大于95%。結(jié)晶度一般大于50%，更通 常地為大于70%。 85-90%的結(jié)晶度是可能的。
UHMWPE在例如下述專利文獻中有描述，US-A-4344908, US-A-4411845， US-A-4422993 ， US-A-4430383 ， US-A-4436689， EP-A-183285 ， EP-A-0438831，和EP-A-0215507。
特別有利地是，所述或每個加固層包括高定向UHMWPE，如從 DSM高性能纖維BV(荷蘭公司)可獲得的商品DYNEEMA，或者US 公司聯(lián)信公司(AlIiedSignal Inc.)的商品SPECTRA。
關(guān)于UHMWPE的其它細節(jié)由DSM高性能纖維BV發(fā)行的，版本 為02/98，命名為"DYNEEMA;纖維的最高性能;特性和應用"的貿(mào)易手 冊公開。關(guān)于SPECTRA的其它細節(jié)由聯(lián)信公司發(fā)行的，版本為5/96， 命名為"Spectra性能材料"的貿(mào)易手冊公開。這些材料自從20世紀80 年代就可以得到。
在優(yōu)選實施方式中，所述或每個加固層包括由布置在緯線和經(jīng)線 方向上的纖維形成的機織物。我們發(fā)現(xiàn)特別有利地是，所述或每個加 固層設置為使織物經(jīng)線方向相對于軟管軸向的角度向小于或等于20。； 此角度最好大于或等于5。。在優(yōu)選實施方式中，所述或每個加固層設 置為使織物經(jīng)線方向相對于軟管軸向的角度為5°到15°,最優(yōu)選地為 大約10°。這些數(shù)字的容差為大約1-2°。
軸向加強裝置還可以由與所述或每個加固層相同的材料形成。因 而很明確地，軸向加強裝置，所述或每個加固層和密封層都可以由相 同的基本化合物形成。但是，為提供需要的功能，化合物的形式必須 是不同的，即軸向加強裝置提供軸向加強功能，所述或每個加固層提 供抵抗周向應力的強化作用，密封層提供密封功能。我們發(fā)現(xiàn) UHMWPE是最合適的，特別是產(chǎn)品DYNEEMA和SPECTRA。這些材 料在低溫條件下效果也很好。在以上關(guān)于加固層中論述過的UHMWPE 的優(yōu)選參數(shù)(分子量范圍等)，對于軸向加強裝置同樣是適當?shù)?。在這 方面應當指出，但是，用于軸向加強裝置的UHMWPE的參數(shù)不需要 與用于加固層的UHMWPE的參數(shù)相同。
軸向加強裝置可以設置于管體層的內(nèi)部。但是，優(yōu)選地軸向加強 裝置位于管體和外部夾緊構(gòu)件之間。在另一優(yōu)選實施方式中，所述軸 向加強裝置設置于管體層內(nèi)，而還有另一軸向加強裝置設置于管體和 外部夾緊構(gòu)件之間。
密封層的目的主要是為了防止通過管體的傳輸流體泄漏。因此，任何具有要求的柔度的密封層和能提供期望的密封作用的密封層都是
合適的。還有，如果軟管是為了傳輸?shù)蜏亓黧w，那么密封層必須能夠
經(jīng)得起低溫的溫度。
密封層可由與所述或每個加固層相同的基礎材料制成?？蛇x地，
密封層可以是含氟聚合物，比如聚四氟乙烯(PTFE);氟化乙烯丙烯
共聚物(fluorinated ethylene propylene copolymer), 如從杜邦氟制品 的商品特富龍FEP得到的六氟丙烯和四氟乙烯的共聚物(四氟乙烯-全 氟丙烯(tetrafl麗oethylene- perfluoropropylene));或者氟化烴-全氟烷氧 基烷烴(fluorinated hydrocarbon-perfluoralkoxy)-從杜邦氟制品的商品
特富龍PFA得到。另一個適合的材料是乙烯三氟氯乙烯共聚物薄膜 (ECTFE)，特別是Halar ECTFE。這些薄膜可以通過擠出或者吹制制 成。
優(yōu)選地，密封層由以螺旋方式纏繞成管狀的薄片材料形成。與加 固層一樣，也就是說當施加軸向力以拉纏繞部分時，密封層或每一密 封層對于軸向拉力不具有很多阻力。密封層可以包括薄片材料的一個 單一連續(xù)層，或者可以包括薄片材料的兩個或更多單一連續(xù)層。但是， 更通常地(取決于軟管的長度)，薄片材料的層或每一層可以由沿軟管 長度設置的多個獨立長度的薄片材料形成。如果需要的話，可以在內(nèi) 部加固層上設置包括一個或多個熱收縮密封套筒(即管狀)的密封層。
我們希望密封層包括多個薄膜疊層。優(yōu)選地為至少2層，更優(yōu)選 地為至少5層，更好為至少10層。實際上，密封層可以包括20， 30， 40， 50或者更多薄膜層。層數(shù)的上限取決于軟管的外形尺寸，但是不 可能需要超過100層。通常，最多50層已經(jīng)足夠了。每一薄膜層的厚 度范圍典型地為50-100微米。
當然，設置多于一個密封層是希望的。
在一實施例中，密封層包括至少兩層聚合物薄膜， 一層薄膜由第 一聚合物制成而另一薄膜由不同于第一聚合物的第二聚合物制成。
在該實施例中， 一層薄膜比另一層薄膜更硬，由此在工作溫度和 壓力下，材料性能中出現(xiàn)了差別的屈服應變。優(yōu)選地，外部薄膜比內(nèi) 部薄膜硬。這個的效果是在不幸地發(fā)生軟管爆裂時，密封層的故障還 是受控的，從而較堅硬的外部聚合物故障時韌性更強的聚合物能將內(nèi)部壓力保持一定時間，使得壓力逐漸地消散。
在該優(yōu)選實施例中，發(fā)生故障時韌性更強的層在環(huán)境溫度下的最 大應變超過100%，對其它層而言要小至少20%。
優(yōu)選地，密封層的每個聚合物薄膜是聚酰胺，聚烯烴或含氟聚合物。
當密封層的聚合物薄膜包括聚酰胺時，它可以是脂肪族聚酰胺
(aliphatic polyamide)，如尼龍，或者可以是芳香族聚酰胺，如芳綸化 合物。
我們希望密封層的一層聚合物薄膜是聚烯烴而密封層的另一層聚 合物薄膜是含氟聚合物。
適合的聚烯烴包括聚乙烯，聚丙烯或聚丁烯均聚物，或共聚物或 三聚物。優(yōu)選地聚烯烴薄膜為單軸向或雙向定位。更優(yōu)選地，聚烯烴 是聚乙烯，并且最優(yōu)選地聚乙烯是高分子量聚乙烯，尤其是在上面詳 細介紹過的UHMWPE。 UHMWPE的優(yōu)選參數(shù)(分子量范圍等)在上面 涉及加固層討論過，它也適合于密封層。但是，在這方面應當注意到 的是用在密封層中的UHMWPE的參數(shù)不必與用在加固層中的 UHMWPE的參數(shù)一樣。
由于密封層是為了提供密封作用，密封層應當是基本上不滲透傳 輸流體的薄膜形式。因此，高度定位的UHMWPE需要提供具有令人 滿意的密封性能的形式。這些產(chǎn)品通常是以實心塊的形式提供的，實 心塊可被進一步加工以便獲得具有要求的形態(tài)的材料。薄膜可通過從 實心塊的表面上刮下一層薄膜制成。可選地，薄膜可以是UHMWPE 的吹制薄膜。
適合的含氟聚合物包括聚四氟乙烯(PTFE):氟化乙烯丙烯共聚物 (fluorinated ethylene propylene copolymer), 比如，從杜邦氟制品的商 品特富龍FEP得到的六氟丙烯和四氟乙烯的共聚物(四氟乙烯-全氟丙 烯)；或者氟化烴-全氟烷氧基烷烴(fluorinated hydrocarbon-perfluoralkoxy)-從杜邦氟制品的商品特富龍PFA得到。另 一個適合的材料是ECTFE，特別是HalarECTFE。這些薄膜可以通過 擠壓或者吹制制成。
優(yōu)選地，密封層包括每個聚合物薄膜的多個層。在一實施例中，所述層可被設置成使得第一和第二聚合物在密封層的厚度內(nèi)交替。但 是，這不是唯一可能的設置方式。在另一種設置方式中第一聚合物的 所有層被第二聚合物的所有層包圍起來，或相反。 當然，設置多于一個密封層是希望的。
優(yōu)選地，密封層進一步包括至少一層，所述層部分或整體地包括 金屬，金屬氧化物或它們的混合。在本說明書中，含金屬的薄膜涉及 包括含金屬氧化物的薄膜，除非另外說明。因此，金屬層可以是金屬 薄膜層(也就是基本上整個由金屬，金屬氧化物或它們的混合所組成的 獨立層)，或涂覆了金屬薄膜的聚合物或金屬化聚合物薄膜。我們希望 金屬層是涂覆了金屬薄膜的聚合物，金屬可以是，例如，氧化鋁。聚 合物可以是，例如，聚酯。
涂覆了金屬薄膜的適合的聚合物包括可從英格蘭的Stevenage的 HiFi Industrial Film得到的薄膜，商品名為MEX505, MET800, MET800B以及MET852; MET800B是優(yōu)選的。
另外的金屬層可被放在密封層外面。優(yōu)選地，另外的金屬層被放 在管體和外部夾緊構(gòu)件之間。還可在此提供石棉層以改進隔熱，優(yōu)選
地位于密封層和外部金屬層之間一這樣做的目標是在兩層金屬層之間 形成熱環(huán)帶。
含金屬的薄膜能夠反射，從而降低了熱流失或熱獲取一這對低溫 應用尤其有用。此外，含金屬的薄膜具有良好的阻隔性能，從而降低 了蒸發(fā)傳播一這對防止傳輸氣體的材料流失有用。
密封層的另一特征是它包括UHMWPE。如果UHMWPE密封層是 由熱收縮套筒形成，套筒不必由不同的材料制成，但它們優(yōu)選是由 UHMWPE制成。
優(yōu)選地，密封層包括至少兩層材料不同的聚合物薄膜，并且至少 一層所述薄膜包括超高分子量聚乙烯。
本發(fā)明另一優(yōu)選實施例涉及圍繞管體布置的固化樹脂基體，外部 夾緊構(gòu)件至少部分地嵌入樹脂基體中以便限制外部夾緊構(gòu)件和軟管其 余部分之間的相對運動。
固化樹脂基體必須具有足夠讓軟管能彎曲到軟管特定應用所要求 的程度的柔性。無疑， 一些應用可能需要的柔性比其它的應用更大。優(yōu)選地，樹脂基體包括合成聚合物，比如聚氨酯。特別優(yōu)選地， 樹脂基體是由在固化前能以液態(tài)形式施加于軟管上的材料制成。典型 地，未固化樹脂可通過噴涂，澆注或涂裝施加到軟管上。這使得施加 的未固化樹脂能夠覆蓋管體和外部夾緊構(gòu)件的外表面，然后原地固化 形成固體的柔性涂層。固化的機制可以是光、濕度等。
樹脂基體可結(jié)合到外部夾緊構(gòu)件下的層，還可結(jié)合到樹脂基體外 表面上的任意層。優(yōu)選地，至少一層固化樹脂基體附近的所述層能夠 經(jīng)得起低溫的溫度，因此，如果樹脂基體由于低溫溫度斷裂的話，附 近層能依靠樹脂基體和附近層之間的粘附力將樹脂基體保持在一起。 最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)在樹脂基體的兩側(cè)都結(jié)合了附近層時實現(xiàn)。
我們還發(fā)現(xiàn)特定的材料可為軟管提供尤其良好的隔熱效果，特別
是在低溫溫度下。特別地，我們發(fā)現(xiàn)由玄武巖纖維(basalt fibres)形成 的織物能提供特別良好的隔熱效果。
適合的玄武巖纖維織物可從Sudaglass纖維公司(Sudaglass Fiber Company)得到，商品名為BT-5, BT-8， BT-IO， BT-ll和BT-13。優(yōu)選 地，織物厚度從大約O.lmm到大約0.3mm。如果需要的話，可使用多 層玄武巖織物。
我們還發(fā)現(xiàn)玄武巖織物的隔熱性能在受壓縮時會得到改進，因此， 我們希望在玄武巖織物的周圍提供壓縮層，壓縮層起到壓縮玄武巖層 的作用。
隔熱層可進一步包括由其它除了玄武巖織物層以外的隔熱材料制 成的層，比如聚合物泡沫材料。
我們希望隔熱層進一步包括至少一層加固層。加固層可包括合成 聚合物，比如聚酯，聚酰胺或聚烯烴。加固層可由與管體內(nèi)部和外部 加固層相同的材料制成，如上所述。特別優(yōu)選地，隔熱層的加固層是 超高分子量聚乙烯(UHM WPE)，比如迪尼瑪(D YNEEM A)或者斯佩克 特拉(SPECTRA)，如上所述。
本發(fā)明另一優(yōu)選實施例涉及包括其中具有氣泡的塑料材料的層。
優(yōu)選地，塑料材料是聚氨酯。優(yōu)選地，塑料材料通過將液態(tài)形式 的塑料材料噴涂在管體表面上，然后使其固化而施加到管體上。再者， 固化可以僅是將涂覆過的軟管放在空氣中而簡單進行，或者可通過主動的手段如加熱來進行影響或加速。
氣泡可通過在噴涂前塑料材料仍是液態(tài)時將氣體注射進塑料材料 而結(jié)合。
得到的含氣體的塑料材料層其本身不僅具有一些有利的結(jié)構(gòu)性 能，比如良好的磨損和耐壓強度，而且具有基本上改良了的隔熱性能。 它還具有由于氣體的存在而改進的浮力，并可用于制造能夠在水中漂 浮的軟管，軟管在其長度上具有平均分布的浮力。
優(yōu)選地，含氣體的塑料材料由另外的塑料材料層覆蓋，另外的塑 料材料層不含有任何氣泡。優(yōu)選地，該另外的塑料材料層可穩(wěn)定地結(jié) 合到含氣體的層上。另外的塑料材料層可與含氣體的層的塑料材料相 同。優(yōu)選地，另外的塑料材料層包括聚氨酯。
兩層塑料材料層都可通過除了噴涂以外的技術(shù)施加，比如澆注， 涂裝或擠壓。
任何適合的氣體可用于形成氣泡，包括空氣，氮氣或惰性氣體。 優(yōu)選地，聚氨酯在充氣前的比重近似為1.2。
典型地，軟管不含氣體層時具有1.8左右的比重。優(yōu)選地，軟管
在施加了含氣體層之后具有小于1的總比重，優(yōu)選小于0.8。 PU涂層 厚度可以是，例如，大約4-8mm,優(yōu)選大約6mm。優(yōu)選地，氣泡直徑 小于大約2mm。
特別地，本發(fā)明除了含氣體層之外，可包括包括了固化樹脂基體 的層，如上所述。典型地，含氣體層在該結(jié)構(gòu)中被置于固化樹脂基體 外。用含氣體層替換固化樹脂基體是有可能的，這樣含氣體層將夾緊 構(gòu)件嵌入其中，限制外部夾緊構(gòu)件的相對運動。
在另一優(yōu)選實施例中，軟管可配有端部配件，端部配件包括適
于至少部分地放置在軟管內(nèi)的內(nèi)部構(gòu)件；密封構(gòu)件，適于在密封構(gòu)件 和內(nèi)部構(gòu)件之間繞著管體的周邊完全地密封管體的至少一部分；以及 獨立的負載轉(zhuǎn)移機構(gòu)，適于以下述方式轉(zhuǎn)移軟管和內(nèi)部構(gòu)件之間的軸 向負載，即，軸向負載被轉(zhuǎn)向到密封構(gòu)件周圍，以便減小或消除密封 構(gòu)件和內(nèi)部構(gòu)件之間軟管上的軸向負載，并且，密封構(gòu)件適于與軟管 和內(nèi)部構(gòu)件之間施加的軸向負載無關(guān)地密封到管體上。
優(yōu)選地，密封構(gòu)件適于在密封構(gòu)件和內(nèi)部構(gòu)件之間圍繞管體的周
9邊完全地密封管體的至少一部分。
優(yōu)選地，內(nèi)部構(gòu)件基本為圓柱形，并且優(yōu)選地，密封構(gòu)件是環(huán)形， 適于將內(nèi)部構(gòu)件容納在其中，因此，管體可被夾緊在內(nèi)部構(gòu)件的外表 面和環(huán)形的內(nèi)表面之間。
密封構(gòu)件和內(nèi)部構(gòu)件之間的密封可通過許多途徑達到，例如，在 一個實施例中，密封構(gòu)件可以是開口環(huán)形，開口環(huán)形可被拉緊以提供 恰當?shù)拿芊?。另一實施例中，密封?gòu)件可僅包括與內(nèi)部構(gòu)件過盈配合 的密封環(huán)。
但是，在優(yōu)選實施例中，密封構(gòu)件包括內(nèi)部密封環(huán)和可拉緊的外 部開口環(huán)，以便迫使密封環(huán)與管體和內(nèi)部構(gòu)件咬合。在該實施例中， 優(yōu)選地，密封環(huán)與內(nèi)部構(gòu)件過盈配合，以便進一步改進密封效果。
內(nèi)部構(gòu)件，密封環(huán)和開口環(huán)可以是任何適合的材料。典型地，內(nèi) 部構(gòu)件和開口環(huán)會由不銹鋼制成。密封環(huán)可由不銹鋼制成，但優(yōu)選地，
它是由聚四氟乙烯(PTFE)制成。
優(yōu)選地，密封構(gòu)件具有下文中所述的密封構(gòu)件的特征。 優(yōu)選地，負載轉(zhuǎn)移機構(gòu)包括軟管咬合構(gòu)件，負載傳送構(gòu)件和固定 在內(nèi)部構(gòu)件上的端部構(gòu)件。設置成密封構(gòu)件放置在負載傳送構(gòu)件和端 部構(gòu)件之間，而軟管咬合構(gòu)件和端部構(gòu)件通過負載傳送構(gòu)件連接在一 起。
軟管咬合構(gòu)件適于與軟管咬合成能讓軟管內(nèi)至少一部分的軸向作 用力從軟管上轉(zhuǎn)移到軟管咬合構(gòu)件上。軟管咬合構(gòu)件將這些作用力轉(zhuǎn) 移到負載傳送構(gòu)件上，負載傳送構(gòu)件將這些作用力轉(zhuǎn)移到端部構(gòu)件上。 通過這種方式，軟管中至少一部分的軸向作用力從旁繞過密封構(gòu)件， 進而提高了密封構(gòu)件提供的密封的可靠性。
優(yōu)選地，內(nèi)部構(gòu)件和負載轉(zhuǎn)移機構(gòu)包括被設置成容納軟管線的部 分。內(nèi)部構(gòu)件可配有螺旋凹陷，螺旋凹陷適于將內(nèi)部線容納于其中， 并且負載轉(zhuǎn)移機構(gòu)可配有螺旋凹陷，螺旋凹陷適于將外部線容納于其 中。優(yōu)選地，負載轉(zhuǎn)移機構(gòu)的軟管咬合構(gòu)件配有螺旋凹陷。
優(yōu)選地，負載轉(zhuǎn)移機構(gòu)包括典型地為盤狀的負載轉(zhuǎn)移板，它具有
適于將軟管容納于其內(nèi)的孔穴；板具有可與軟管咬合構(gòu)件咬合的表面， 由此負載可從軟管咬合構(gòu)件上被轉(zhuǎn)移到板上。優(yōu)選地，負載轉(zhuǎn)移構(gòu)件進一步包括負載轉(zhuǎn)移桿，它被固定在板和端部構(gòu)件之間將負載從板上 轉(zhuǎn)移到端部構(gòu)件上。擰緊構(gòu)件，如螺母，可被配置在桿上。
優(yōu)選地，內(nèi)部構(gòu)件具有適于在軟管的端部部分內(nèi)延伸的軟管端部， 以及遠離軟管端部的尾端部。端部構(gòu)件被設置在密封構(gòu)件鄰近尾端部 的一側(cè)上，而軟管咬合構(gòu)件被設置在密封構(gòu)件鄰近軟管端部的另一側(cè) 上。
優(yōu)選地，內(nèi)部構(gòu)件的外表面之上配有至少一個結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)適于在 密封環(huán)之下咬合管狀構(gòu)件的所述部分。所述或每個結(jié)構(gòu)的作用是改進 管狀構(gòu)件的密封效果并使管狀構(gòu)件更難以從內(nèi)部構(gòu)件和密封環(huán)之間拉 出。優(yōu)選地，所述或每個結(jié)構(gòu)包括圍繞內(nèi)部構(gòu)件的外表面周向延伸的 凸起。期望地，存在兩個或三個所述結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，軟管配有端部配件，端部配件包 括內(nèi)部構(gòu)件，其適于至少部分地置于軟管內(nèi)部；以及密封環(huán)，其適 于密封密封環(huán)和內(nèi)部構(gòu)件之間管體的至少一部分；其中密封構(gòu)件包括 密封環(huán)和將所述密封環(huán)壓縮成與管體的所述部分密封咬合的壓縮構(gòu) 件，并且壓縮構(gòu)件可緊緊壓靠密封構(gòu)件，以便可選擇地增加或降低壓 縮構(gòu)件對密封構(gòu)件的壓縮力。
在一個優(yōu)選實施例中，壓縮構(gòu)件可緊緊壓靠密封構(gòu)件，以便可選 擇地增加或降低壓縮構(gòu)件對密封構(gòu)件的壓縮力。
在另一優(yōu)選實施例中，壓縮構(gòu)件和密封環(huán)是可移除地固定在軟管上。
因此，根據(jù)本發(fā)明，在端部配件的元件中不存在不可恢復的塑性 變形。
優(yōu)選地，壓縮構(gòu)件適于在所有方向均等地壓縮密封環(huán)。 優(yōu)選地，壓縮構(gòu)件具有可調(diào)整直徑，并且進一步包括緊固機構(gòu)， 所述緊固機構(gòu)可施加力以減小壓縮構(gòu)件的直徑，從而對壓縮構(gòu)件內(nèi)部 的密封環(huán)進行壓縮。我們希望壓縮構(gòu)件包括開口環(huán)或聯(lián)接螺旋夾 (jubilee clip)。
在優(yōu)選實施例中，壓縮構(gòu)件是由遇冷時比密封環(huán)收縮得小的材料 制成。這為制造軟管提供了有利的方式，如下所述。密封環(huán)和壓縮構(gòu) 件可以是任何合適的材料。有許多材料都在冷卻下具有期望的收縮差異。我們希望壓縮構(gòu)件是不銹鋼的而密封環(huán)是聚四氟乙烯(PTFE)的。 更優(yōu)選地，密封環(huán)包括加強的PTFE，比如玻璃或金屬填充的PTFE， 這有助于防止蠕變(creep)的發(fā)生。優(yōu)選地，密封環(huán)包括10到40wt^， 特別是10到20 wtX的玻璃填充物。適合的金屬填充物的示例包括青 銅和/或不銹鋼。
優(yōu)選地，內(nèi)部構(gòu)件是由遇冷時比密封環(huán)收縮得小的材料制成。該 特征在端部配件被冷卻時生效，密封環(huán)比內(nèi)部構(gòu)件收縮得多，從而使 密封環(huán)緊緊地夾在內(nèi)部構(gòu)件上，并且改進了密封效果。內(nèi)部構(gòu)件可由 任意適合的材料制成。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了不銹鋼是特別適合的。
優(yōu)選地，內(nèi)部構(gòu)件的外表面之上配有至少一個結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)適 于在密封環(huán)之下咬合管狀構(gòu)件的所述部分。所述或每個結(jié)構(gòu)拉伸所述 薄膜，薄膜的作用是提高管狀構(gòu)件的密封效果并使管狀構(gòu)件更難以從 內(nèi)部構(gòu)件和密封環(huán)之間拉出；拉伸使得密封之下的薄膜表面更均勻和 更平滑。優(yōu)選地，所述或每個結(jié)構(gòu)包括圍繞內(nèi)部構(gòu)件的外表面周向延 伸的凸起。期望地，存在兩個或三個所述結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選地，密封環(huán)與內(nèi)部構(gòu)件過盈配合。
在優(yōu)選實施例中，端部配件進一步包括負載轉(zhuǎn)移機構(gòu)，如上所述。 軟管咬合構(gòu)件可僅依賴軟管和軟管咬合構(gòu)件之間的摩擦作用力就 將負載從軟管上轉(zhuǎn)移。但是，優(yōu)選地，軟管咬合構(gòu)件適于固定在軟管 的一部分上，該部分折回到軟管咬合構(gòu)件的外部部分上。該設置使得 軟管的折疊部分能夠?qū)⒇撦d傳送到軟管咬合構(gòu)件。軟管的折疊部分可 以是管體的一部分，但優(yōu)選地，它是織帶形式的軸向加強裝置，如下 所述。
當軟管用于低溫應用時，最好在管體上提供隔熱?？梢栽谕獠烤€ 和管狀護套之間和/或外部線外部提供隔熱。隔熱可以包括常規(guī)的為低 溫設備提供隔熱的材料，如合成泡沫材料。優(yōu)選地，軸向加強裝置還 環(huán)繞隔熱層設置以壓縮隔熱層和保持它們的結(jié)構(gòu)完整性。優(yōu)選地，除 位于外部夾緊構(gòu)件和管體之間的軸向加強裝置之外，還設置有環(huán)繞隔 熱層的軸向加強裝置。特別合適的隔熱形式以下將詳細說明。 根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供了一種制造軟管的方法，包括 (a)將夾緊構(gòu)件環(huán)繞一管狀芯軸包纏以形成內(nèi)部線圈；(b)將薄片材料環(huán)繞所述管狀芯軸和內(nèi)部線圈包纏以提供用薄片
材料形成的管體；
(C)將夾緊構(gòu)件圍繞管體包纏以形成外部線圈；
(d) 將如上所述的細長構(gòu)件圍繞外部線圈包纏，其中，細長構(gòu)件環(huán) 繞外部線圈螺旋纏繞，使得細長構(gòu)件的相反的縱邊緣處于相鄰或搭接 形式，并讓形成在相鄰或搭接邊緣上的結(jié)構(gòu)彼此咬合；
(e) 將在步驟(d)中生成的軟管的端部固定；和
(f) 從芯軸移出軟管
在橫截面中細長構(gòu)件的上面或者下面還可以存在其它層，螺旋的 或連續(xù)的。
優(yōu)選地，步驟(b)中的薄片材料包括夾有密封層的兩個加固層。在 優(yōu)選實施方式中，薄片形式的內(nèi)部加固層環(huán)繞內(nèi)部線圈和芯軸螺旋地 包纏；然后，薄片形式的密封層環(huán)繞內(nèi)部加固層螺旋地包纏；然后， 薄片形式的外部加固層環(huán)繞密封層螺旋地包纏。通常會設置多個密封 層。
依照本發(fā)明的方法還可配有一個或多個已在WO01/96772中公開 的方法中的特征。這些將在下面進行更詳細地描述。
優(yōu)選地，接下來的步驟在步驟(b)和(c)之間進行
(b)(i)將管狀軸向加強護套拉過芯軸的自由端，從而使芯軸在軸向 加強護套內(nèi)延伸，然后沿著芯軸拉動軸向加強護套，從而使軸向加強 護套至少部分地覆蓋在管體上；
優(yōu)選地，線圈和薄片材料在張力下施加，以使軟管具有良好結(jié)構(gòu) 完整性。
管狀軸向加強護套可以與上述軸向加強護套相同，優(yōu)選地為織帶。 優(yōu)選地，內(nèi)部和外部線圈以大體上具有相同的節(jié)距的螺旋構(gòu)型施
加，并且外部線圈的線圈位置與內(nèi)部線圈的線圈位置偏移半個節(jié)距長度。
當軟管用于低溫應用時，最好在管體上提供隔熱?？梢栽谕獠烤€ 和管狀護套之間和/或外部線外部提供隔熱。隔熱可以包括常規(guī)的為低 溫設備提供隔熱的材料，如合成泡沬材料。特別合適的隔熱形式以下 將詳細說明。在一個優(yōu)選實施例中，方法進一步包括以下步驟
(g) 將可固化液態(tài)樹脂施加在管體外表面和外部線上；以及
(h) 讓樹脂固化。
優(yōu)選地，步驟(g)和(h)在步驟(d)和(e)之間進行。
優(yōu)選地，方法進一步包括在固化的樹脂上施加隔熱層。隔熱層優(yōu) 選包括玄武巖纖維形成的織物，如上所述。
在步驟(c)中，管體可包括如上所述的管體。特別地，管體可包括
一個或多個由傳統(tǒng)隔熱材料和/或由上述玄武巖纖維織物制成的隔熱 層。
固化可僅通過將涂覆過的軟管放在空氣中來進行，或可通過主動 的手段如加熱來進行影響或加速。
在另一優(yōu)選實施例中，方法進一步包括步驟
(i) 將可固化的充氣液態(tài)樹脂施加在管體外表面和外部線上； (j)讓樹脂固化以形成其中含有氣泡的固態(tài)塑料涂層； 優(yōu)選地，步驟(i)和(j)在步驟(d)和(e)之間進行。
術(shù)語"充氣"是用來表明樹脂已經(jīng)充滿了氣體，從而在固化時， 樹脂形成其中含有氣泡的固態(tài)塑料涂層。如上所述，氣體可以是，但 不必一定是，空氣。
在優(yōu)選的實施例中，方法包括以下步驟
(k)將內(nèi)部構(gòu)件設置在軟管的開口端；
(l)將負載轉(zhuǎn)移機構(gòu)鉗夾在軟管外表面上；以及
(m)將密封構(gòu)件鉗夾在管體外表面上。
優(yōu)選地，軸向加強構(gòu)件被負載轉(zhuǎn)移機構(gòu)夾住，并且方法在步驟(m)
之后進一步包括以下步驟
(n)將管狀軸向加強構(gòu)件折回到負載轉(zhuǎn)移機構(gòu)的一部分上。 優(yōu)選地，線圈和薄片材料在張力下施加以便使軟管具有良好的結(jié)
構(gòu)完整性。
軟管有可能在將端部配件放置到其中之前從芯軸上去除。可選地， 端部配件可布置在軟管的其余部分的內(nèi)部，通過將內(nèi)部芯軸沿著軟管 滑動到軟管的端部，然后將軟管的其余部分固定至端部配件，并且端 部配件和軟管的其余部分保留在芯軸上。當然，獨立的端部配件可被施加到軟管的每一端。 在另一優(yōu)選實施例中，方法包括以下步驟 (O)將內(nèi)部構(gòu)件設置在軟管的開口端； (p)將密封環(huán)加在管體的外表面上；以及
(q)將壓縮構(gòu)件施加在密封環(huán)上，并利用壓縮構(gòu)件壓縮密封構(gòu)件， 使密封構(gòu)件與管狀構(gòu)件和內(nèi)部構(gòu)件密封咬合。
優(yōu)選地，壓縮構(gòu)件是由遇冷時比密封環(huán)收縮得小的材料制成。還 優(yōu)選地，壓縮構(gòu)件包括用來調(diào)節(jié)施加到密封環(huán)上壓縮力的機構(gòu)；開口 環(huán)特別地適合于作為壓縮構(gòu)件使用。這種設置讓特別優(yōu)選的制造過程 成為可能。
在本過程中，壓縮構(gòu)件被施加在密封環(huán)上并被擰緊，然后壓縮構(gòu) 件和密封環(huán)遇到至少一次冷卻周期。這引起密封構(gòu)件相對于壓縮構(gòu)件 收縮，由此壓縮構(gòu)件施加的壓縮力就減小了。保持冷卻，然后再調(diào)節(jié) 壓縮構(gòu)件施加的壓縮力以便將壓縮力調(diào)回到接近冷卻前相同的水平， 然后溫度升高。該周期可被施加所期望的那么多次數(shù)。優(yōu)選地，冷卻 周期施加至少兩或三次并且每次端部配件被冷卻到軟管目標工作溫度 以下至少5。C的溫度。該技術(shù)具有三個重要的有益效果。
第一，如果軟管在冷卻溫度以上的溫度處工作，密封環(huán)就會受到 壓縮構(gòu)件靠密封構(gòu)件的熱膨脹所帶來的額外的壓縮，這會在冷卻結(jié)束 之后發(fā)生。
第二，軟管至少在冷卻溫度那么低的溫度下具有實質(zhì)的密封激勵。 這在軟管用于低溫用途時特別有用。因此，軟管冷卻的溫度優(yōu)選為低 到像軟管將在目的使用中所經(jīng)受的溫度。大體上，我們希望冷卻溫度
是-50。C或更低，更優(yōu)選-100。C或更低，再更優(yōu)選-150。C或更低。優(yōu) 選地，冷卻過程是由液氮實現(xiàn)的，由此冷卻溫度可低達大約-196。C。
第三，通過利用壓縮構(gòu)件所提供的流體靜應力，發(fā)生蠕變失效的 可能性被大大降低，甚至是消除。
我們希望內(nèi)部構(gòu)件是由遇冷時比密封環(huán)收縮得小的材料制成。這 起到的效果是冷卻端部配件引起密封環(huán)把內(nèi)部構(gòu)件夾得更緊，進而改 進了軟管在低溫下操作時端部配件的密封效果。
優(yōu)選地，線圈和薄片材料在壓力下施加以便使軟管具有良好的結(jié)構(gòu)完整性。
在本發(fā)明的上述方面，每個夾緊構(gòu)件典型地包括螺旋夾緊構(gòu)件，最優(yōu)選的是螺旋纏繞的線。線的螺旋線典型地設置為它們彼此偏移半個螺旋線節(jié)距的距離。線用于將管體緊緊地夾在其間以保持管體層不動和使軟管具有結(jié)構(gòu)完整性。內(nèi)部和外部夾緊構(gòu)件可以是，例如，低碳鋼，奧氏體不銹鋼或鋁。如果需要的話，夾緊構(gòu)件可以電鍍或覆蓋有聚合物。
盡管由線形成的夾緊構(gòu)件可以具有相當大的抗拉強度，在線圈中設置線意味著夾緊構(gòu)件可以在受到相對小的軸向拉力時變形。線圈的任何重大變形將很快破壞軟管的結(jié)構(gòu)完整性。
在上述軟管的重大修正中，軟管可配有第三夾緊構(gòu)件。第三夾緊構(gòu)件例如，可被設置在細長構(gòu)件外，并為軟管提供更進一步改進的耐壓強度。第三夾緊構(gòu)件可與上述的第一和第二夾緊構(gòu)件相同，優(yōu)選為螺旋纏繞的線。
在本修正的更進一步展開中，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種軟管，包括內(nèi)部夾緊構(gòu)件，中間夾緊構(gòu)件，和外部夾緊構(gòu)件，其中柔性材料的第一管體布置在內(nèi)部夾緊構(gòu)件和中間夾緊構(gòu)件之間，而柔性材料的第二管體布置在中間夾緊構(gòu)件和外部夾緊構(gòu)件之間。
在一實施例中，第三管體布置在另一中間夾緊構(gòu)件和外部夾緊構(gòu)件之間，所述另一中間夾緊構(gòu)件布置在第二和第三管體之間。
至少一個管體，有可能是兩個管體都可結(jié)合密封層。優(yōu)選地，至少外部管體結(jié)合密封層。每個管體含有至少一層的柔性加固層，該柔性加固層與上述的柔性加固層一樣。優(yōu)選地，至少一個管體，優(yōu)選兩個管體都，包括夾在內(nèi)部和外部加固層之間的密封層。管體在本發(fā)明這個方面可具有與上述管體相同的特征。
內(nèi)部、外部和中間夾緊構(gòu)件典型地每個都包括螺旋夾緊構(gòu)件，最優(yōu)選的是螺旋纏繞的線。所述線的目的是穩(wěn)定地夾緊管體保持管體層的完整并為軟管提供結(jié)構(gòu)完整性。夾緊構(gòu)件例如可以是鋼的，奧氏體不銹鋼的或鋁的。如果需要的話，夾緊構(gòu)件可以鍍鋅或涂覆聚合物。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種制造軟管的方法，所述方法包括(a) 環(huán)繞管狀芯軸包纏第一夾緊構(gòu)件以形成內(nèi)部線圈；
(b) 環(huán)繞所述管狀芯軸和內(nèi)部線圈包纏第一薄片材料以提供用薄片材料形成的第一管體；
(C)環(huán)繞管體包纏第二夾緊構(gòu)件以形成中間線圈；
(d) 環(huán)繞所述管狀芯軸和內(nèi)部線圈包纏第二薄片材料以提供用薄
片材料形成的第二管體；
(e) 環(huán)繞管體包纏第三夾緊構(gòu)件以形成外部線圈。在一實施例中，方法在步驟(d)之后步驟(e)之前包括以下額外的步
驟
(dl)環(huán)繞管體包纏第四夾緊構(gòu)件以形成另外的中間線圈；以及
(d2)環(huán)繞所述管狀芯軸和另一中間線圈包纏第三薄片材料以提供
用薄片材料形成的第三管體。
步驟dl和d2可重復進行以提供另外的薄片材料管體和線圈，獲
得額外的耐壓強度。但實際上，在實踐中是不太可能會需要所述的另外步驟的。
優(yōu)選地，第一，第二，第三和第四夾緊構(gòu)件基本上相同。優(yōu)選地，第一，第二和第三薄片材料，以及第一，第二和第三管體基本上相同。
根據(jù)本發(fā)明的軟管可以在多種條件下使用，如溫度高于IO(TC，溫度從0'C到10(TC和溫度低于0'C。若選擇合適的材料，軟管可以在溫度低于-2(TC，低于-5(TC或者甚至低于-10(TC的條件下使用。例如，對于傳送LNG，軟管可能在低至-170。C，或者更低的溫度下工作。此外，軟管還可以被預期用于傳送液態(tài)氧(沸點為-183X:)或者液態(tài)氮(沸點為-196。C)，在這種情況下，軟管需要在-20(TC或更低的溫度下工作。
根據(jù)本發(fā)明的軟管還可以用于多種不同用途。典型地，軟管內(nèi)徑的范圍可以是從大約2英寸(51mm)到大約24英寸(610mm),更典型地從大約8英寸(203mm)到大約16英寸(406mm)。軟管直徑通常至少為4英寸(102mm)，更通常的是6英寸(152mm)。
通常，軟管的工作壓力范圍可以是從大約500kPa測量值到大約4000kPa測量值。這些壓力涉及軟管的工作壓力，而不是爆裂壓力(其必須大幾倍)。體積流速取決于流體介質(zhì)，壓力和內(nèi)徑。典型地流速為從lOOOmVh到12000m3/h。
根據(jù)本發(fā)明的軟管還可以用于腐蝕性材料，如強酸。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的軟管在工作中可能受到的主要應力的示意
圖2示出根據(jù)本發(fā)明軟管第一實施例的橫截面示意圖3示出根據(jù)本發(fā)明軟管的加固層的結(jié)構(gòu)的截面圖4A示出根據(jù)本發(fā)明軟管的管狀軸向加強護套的結(jié)構(gòu)的截面圖，
所述軸向加強護套處于放松條件；
圖4B示出根據(jù)本發(fā)明軟管的管狀軸向加強護套的結(jié)構(gòu)的截面圖，
所述軸向加強護套處于收緊狀態(tài)；
圖5A、 5B、 5C和5D示出根據(jù)本發(fā)明軟管的四種應用； 圖6示出根據(jù)本發(fā)明軟管的密封層的橫截面圖； 圖7示出根據(jù)本發(fā)明軟管第二實施例的橫截面圖8示出根據(jù)本發(fā)明軟管的端部配件的橫截面示意圖9示出在根據(jù)本發(fā)明的軟管中使用的細長加固層的第一實施例 的橫截面圖；以及
圖10示出在根據(jù)本發(fā)明的軟管中使用的細長加固層的第二實施 例的橫截面圖。
具體實施例方式
圖l示出軟管H在使用期間通常受到的應力。周向應力(hoop stress) 用箭頭HS表示，其是切向地作用于軟管H周邊的應力。軸向應力用 箭頭AS表示，其是沿著軟管H的長度方向軸向地作用的應力。撓曲 應力用FS表示，其是當軟管H彎曲時橫向地作用于軟管縱向軸線的 應力。扭轉(zhuǎn)應力(torsional stress)用TS表示，其是繞著軟管的縱向軸線 作用的扭應力(twisting stress)。壓擠應力(crushing stress)用CS表示， 其由徑向施加于軟管H外部的負載產(chǎn)生。
周向應力HS由軟管H中的流體壓力產(chǎn)生。軸向應力AS由軟管 中的流體壓力以及軟詧H中的流體重量和軟管H自身的重量的結(jié)合產(chǎn)生。撓曲應力FS是由需要使軟管H彎曲以將其放置在適當?shù)奈恢蒙?和軟管H在使用中的移動造成的。扭轉(zhuǎn)應力TS是由軟管的扭轉(zhuǎn)引起 的?，F(xiàn)有技術(shù)中的軟管一般能夠經(jīng)受住周向應力HS，撓曲應力FS和 扭轉(zhuǎn)應力TS，但是較少的能經(jīng)受住軸向應力AS。因此，當現(xiàn)有技術(shù) 中的軟管在受到大的軸向應力AS時一般需要被支撐，以使軸向應力 AS最小化。
經(jīng)受住壓擠應力CS的問題已經(jīng)被本發(fā)明解決。在圖2中根據(jù)本 發(fā)明的軟管一般用IO表示。為了提高圖2中各層纏繞的清晰度，在其 它圖中，并沒有示出。
軟管IO包括管體12，所述管體12包括內(nèi)部加固層14，外部加固 層16，和夾在層14和16之間的密封層18。環(huán)繞著外部加固層16外 表面布置用于提供軸向加強的大致管狀加強織帶20。
管體12和管狀織帶20位于內(nèi)部螺旋線圈線22和外部螺旋線圈線 24之間。內(nèi)部和外部線22和24被布置為它們彼此偏移對應于線圈半 個螺旋節(jié)距長度的一段距離。
軟管10進一步包括圍繞隔熱層26的細長加固層30。細長構(gòu)件30 的細節(jié)沒有在圖2中畫出，但是它們在圖9和10中畫出了。細長構(gòu)件 30包括圍繞隔熱層26螺旋地纏繞的加強的細長材料條帶。
加固層14和16包括合成材料的機織物，如UHMWPE或者芳綸 纖維。圖3示出了內(nèi)部加固層14，從中可以清楚地看出內(nèi)部加固層14 包括沿經(jīng)線方向W布置的纖維14^和沿緯線方向F布置的纖維14h。 在圖3中為了提高清晰度只示出了層14。我們意外地發(fā)現(xiàn)通過將內(nèi)部 加固層14設置為使經(jīng)線方向W處于相對于軟管10的縱向軸線小于 15°,典型地大約為10。的低角度可以改善軟管10的軸向強度。上述角 度在圖3中的用符號a示出。外部加固層16的結(jié)構(gòu)和方向大體上與內(nèi) 部加固層14相同；外部加固層16的角度a可以與內(nèi)部加固層14的角 度a相同或者不同。
密封層18包括多個環(huán)繞內(nèi)部加固層14的外表面包纏的塑料薄膜 層，以在內(nèi)部和外部加固層14和16之間提供流體密封。
軟管10還可包括位于織帶20和外部線24之間的另外的加強織帶 (未畫出)。另外的加強織帶可與織帶20相同。管狀織帶20由編織成管狀織帶的兩組纖維20^和20L形成。這由 圖4A和4B示出，在這些附圖中為了提高清晰度只示出了管狀織帶 20。在纖維20^_和20^之間存在間隔28，以便于當管狀織帶20受到 軸向拉力時纖維20^和20匸可緊縮移入到間隔28中。這以試圖減小管 狀織帶20直徑的方式動作，使其環(huán)繞管體12繃緊，從而增加軟管10 的結(jié)構(gòu)完整性和爆裂壓力。圖4B示出了在收緊狀態(tài)下的管狀織帶20。
圖6中更詳細地示出了密封層18。密封層18的應用提高了軟管 抵抗撓曲應力FS和周向應力HS的性能。
如圖6所示，密封層18包括由第一聚合物(如高定向UHMWPE) 制成的多個薄膜層18圣，它們與由第二聚合物(如PFTE或者FEP)制成 的多個薄膜層18^交疊布置，上述兩種聚合物具有不同的硬度。層18且 和18k環(huán)繞內(nèi)部加固層14的外表面包纏以在內(nèi)部和外部加固層14和 16之間提供流體密封。如上所述，層18§_和18^不必以一種交替的方 式設置。例如，所有層18i可以設置在一起，并且所有層18丄可以設 置在一起。更進一步說，這些層不是必須由不同的材料制成。
軟管10可以由以下工藝制造。第一步是將內(nèi)部線22環(huán)繞支撐芯 軸(圖中未示出)纏繞，以提供具有期望節(jié)距的螺旋排列。支撐芯軸的 直徑對應于期望軟管10的內(nèi)徑。然后內(nèi)部加固層14環(huán)繞包纏內(nèi)部線 22和支撐芯軸，使得經(jīng)線方向W設置為期望的角度a。
組成密封層18的多個塑料薄膜層18逸,18L環(huán)繞包纏內(nèi)部加固層14 的外表面。通常，薄膜18^_和18i具有大體上小于軟管IO長度的長度， 以便于多個具有各自長度的薄膜18^_和18L環(huán)繞纏繞內(nèi)部層14。薄膜 18^和18L優(yōu)選地以交替方式穿過密封層18的厚度設置。典型地穿過 密封層的厚度存在五個獨立的薄膜層18^_和18^
外部加固層16環(huán)繞包纏密封層18，使得經(jīng)線方向W設置為期望 的角度(可以是a，或者其它一些與a接近的角度)。管狀軸向加強織帶 20被拉到外部加固層16的外部上，然后另外的加強織帶(如果需要的 話)環(huán)繞包纏織帶20。
然后，外部線24環(huán)繞包纏另外的織帶(或織帶20，假如沒有提供 另外的織帶的話)，以提供具有期望的節(jié)距的螺旋排列。外部線24的 節(jié)距通常與內(nèi)部線22的節(jié)距相同，并且線24的位置通常設置為使線24的線圈以對應于半個節(jié)距長度的距離與線22的線圈偏移；這由圖2
示出，其中節(jié)距長度由p表示。
軟管10的端部可以通過將套管巻邊到軟管10內(nèi)部的嵌入件上而 密封。 一般在軟管IO移出芯軸以后施加終端。
軟管10的端部可以用圖8中所示的端部配件200密封。為了更清 晰，在圖8中沒有畫出軟管10。端部配件200包括管狀內(nèi)部構(gòu)件202， 它具有軟管端202^和尾端部202^端部配件200進一步包括密封構(gòu) 件，密封構(gòu)件包括PTFE密封環(huán)204和圍繞PTFE密封環(huán)204的不銹 鋼開口環(huán)206。
端部配件200進一步包括負載轉(zhuǎn)移機構(gòu)，所述負載轉(zhuǎn)移機構(gòu)包括 軟管咬合構(gòu)件208，負載轉(zhuǎn)移構(gòu)件210和盤狀板212形式的端部構(gòu)件。 負載轉(zhuǎn)移構(gòu)件包括盤狀板214和至少一個負載轉(zhuǎn)移桿216。在圖2中 有兩個桿216，但有可能存在三個或更多的桿216。擰緊螺母218位于 每根桿216上。板212和214具有分別容納桿216的孔穴212絲和214旦。
板212進一步配有孔穴212h，并且內(nèi)部構(gòu)件202的尾端部202b 配有孔穴202￡。固定螺栓220穿過孔穴202丄和212^_延伸，將板212 固定至內(nèi)部構(gòu)件202的尾端部202b。在圖2中有兩個固定螺栓220和 關(guān)聯(lián)孔穴，但應理解到的是，可提供更少或更多的固定螺栓220和關(guān) 聯(lián)孔穴。
軟管咬合構(gòu)件208配有凹槽208^形式的內(nèi)部螺旋凹陷，所述凹陷 適于將軟管10的外部線24容納于其中。內(nèi)部構(gòu)件202配有凹槽202這 形式的外部螺旋凹陷，所述凹陷適于將內(nèi)部線22容納于其中。從圖2 中可以看到，如內(nèi)部和外部線22和24，凹槽208^_和202i間隔開半 個節(jié)距p。
內(nèi)部構(gòu)件202配有兩個周向凸起202g，所述凸起位于密封環(huán)204 之下。凸起202^起到了改進內(nèi)部構(gòu)件202和密封環(huán)204之間管狀構(gòu)件 12的密封效果的作用，并有助于防止管狀構(gòu)件不經(jīng)意地被拉出位置。
軟管10被固定到端部配件200，如下所述。內(nèi)部構(gòu)件202通過螺 紋擰入軟管10的端部，使得軟管10靠近板212。內(nèi)部線22被容納在 凹槽202i中，而外部線24被容納在凹槽208l中。內(nèi)部和外部線22 和24被修剪成不會沿內(nèi)部構(gòu)件202延伸到凹槽202丄和208^_之外。隔熱層26也被修剪到這個點。內(nèi)部加固層14也被修剪到這個點，或是 被修剪到內(nèi)部加固層14到達密封環(huán)204之前的某個點。這意味著密封 層18直接與內(nèi)部構(gòu)件202的外表面配合。但是，管體12的其余部分 可以沿內(nèi)部構(gòu)件202在內(nèi)部構(gòu)件202和密封環(huán)204之間延伸。
然后，軟管咬合構(gòu)件208被擰緊，以在軟管IO上施加壓力使所述 咬合構(gòu)件與軟管IO可靠地咬合。然后擰緊螺母218，這引發(fā)了軟管10 中的一些軸向拉力，由此填占了系統(tǒng)中的任何空隙。這些力從軟管咬 合構(gòu)件208傳送到板214，到桿216，到板212，然后到內(nèi)部構(gòu)件202 的尾端部202h。管狀構(gòu)件20被拉回到軟管咬合構(gòu)件208的上表面上， 并被固定在從軟管咬合構(gòu)件208的上表面延伸的凸起208L上。
管體12在密封環(huán)204之下延伸。在軟管咬合構(gòu)件208和螺母已經(jīng) 被擰緊之后，擰緊開口環(huán)206以增大由密封環(huán)204施加在管體12上的 作用力。
然后，將端部配件200用液氮冷卻到低溫。這引起密封環(huán)204比 開口環(huán)206收縮得更多，由此減小了由開口環(huán)206施加在密封環(huán)204 上的壓縮力。在開口環(huán)206和密封環(huán)204處于相對低溫的時候，開口 環(huán)206再次被擰緊。然后，溫度可以升高到環(huán)境溫度，由此借助于密 封環(huán)204相對于開口環(huán)206更大的擴展量使得密封環(huán)上的壓縮力增大。
這完成了軟管10的端部配件。軟管咬合構(gòu)件208為軟管208的端 部提供了一些密封效果，并有助于吸收圍繞密封環(huán)204的軟管10中的 軸向作用力。密封環(huán)204提供了軟管IO剩余的密封效果。
圖5A到5D示出了軟管IO的三個應用。在圖5A到5C的每一個 中，浮式生產(chǎn)儲卸容器(FPSO)102通過根據(jù)本發(fā)明的軟管IO連接到液 化天然氣(LNG)載體104上。所述軟管10把LNG從FPSO102的儲藏 罐運送到LNG載體104的儲藏罐中。在圖5A中，軟管10位于海平 面106以上。在圖5B中，軟管10浸沒在海平面106以下。在圖5C 中，軟管IO漂浮在海平面附近。在每種情況下軟管IO運送LNG都不 需要任何中間支撐。在圖5D中LNG載體通過軟管10連接到岸基儲 藏設備108。
軟管10可以用于很多除了圖5A到5C中示出的應用以外的其它 應用。上述軟管可以用于低溫或者非低溫條件下?，F(xiàn)在參加圖9，圖9中畫出了細長加固層30 —個實施例的橫截面 視圖。層30包括連續(xù)的輪廓32，所述輪廓包括一個縱向延伸的浮力 室34和一個縱向延伸的加固構(gòu)件35。輪廓32具有相反的縱邊緣36 和38。縱向延伸的互鎖結(jié)構(gòu)40和42與各自的邊緣36, 38形成為一 體的。每個結(jié)構(gòu)40和42分別配有保持構(gòu)件44和46。
結(jié)構(gòu)40和42被設置在相反的方向上，從而，當層30螺旋地圍繞 軟管10的其余部分纏繞時，結(jié)構(gòu)40和42可如圖9中所示地相互咬合。 保持構(gòu)件44和46防止結(jié)構(gòu)40和42脫離。
現(xiàn)在參見圖10，圖10畫出了細長加固層30另一實施例的橫截面 視圖，所述層己經(jīng)用130表示。層130包括連續(xù)的輪廓132。輪廓132 具有相反的縱邊緣136和138?？v向延伸的互鎖結(jié)構(gòu)140和142與各 自的邊緣136， 138形成為一體。每個結(jié)構(gòu)140和142包括成形的輪廓， 所述輪廓具有凸起140^_和142l和凹陷140L和142&從而凸起140§ 可被容納在凹陷142b中且與凹陷142k相互咬合，而凸起142丄可被容 納在140^i且與凹陷140L相互咬合。從而，當凸起和凹陷相互咬合 的時候，在結(jié)構(gòu)140和142之間不存在間隙。
結(jié)構(gòu)140和142被設置成在相對方向上相互面對，從而，當層130 螺旋地圍繞軟管IO的其余部分纏繞時，結(jié)構(gòu)140和142可以相互咬合。 結(jié)構(gòu)140和142可通過任何傳統(tǒng)的聯(lián)結(jié)方式固定在一起。
輪廓132具有波紋形的形狀，所述形狀使構(gòu)件130更容易適應彎 曲作用力。
加固層130包括縱向延伸的加固構(gòu)件135。在圖10中，額外的， 或可選的加固構(gòu)件135的位置用附圖標記數(shù)字135a， 135b， 135c, 135d, 135e和135f表示。
圖7畫出了根據(jù)本發(fā)明軟管的另一實施例。在圖7中軟管用310 表示。軟管310包括第一管體312，所述第一管體包括內(nèi)部加固層(未 特別畫出)，外部加固層(未特別畫出)，和夾在這些加固層之間的密 封層(未特別畫出)。管體可進一步包括提供軸向的加強作用的大體為 管狀的加強織帶(未特別畫出)，所述織帶布置在外部加固層外表面內(nèi) 部或周圍。
管體312布置在內(nèi)部螺旋線圈線322和中間螺旋線圈線324之間。內(nèi)部和外部夾緊線322和324被設置成它們彼此偏離與線圈螺旋半節(jié) 距對應的距離。軟管310進一步包括圍繞內(nèi)部螺旋線圈線324布置的 第二管體332。第二管體332可與第一管體312相同。第二管體332 布置在外部螺旋線圈線326和中間螺旋線圈線324之間。中間和外部 夾緊線324和326被設置成它們彼此偏離與線圈螺旋半節(jié)距對應的距 離。
如果需要的話，加固層(如加固層30)可圍繞外部夾緊線326布 置?？蛇x地，隔熱層或其它覆蓋層可圍繞外部夾緊線326布置。 要理解到的是如上所述的本發(fā)明可被修正。
權(quán)利要求
1、一種軟管，包括設置于內(nèi)部和外部夾緊構(gòu)件之間的柔性材料管體，其中，軟管進一步包括具有相反縱邊緣的細長構(gòu)件，所述細長構(gòu)件螺旋地纏繞在管體周圍，使得所述層的相反縱邊緣處于相鄰或搭接形式，其中每個縱邊緣包括能夠與相反的縱邊緣上的配合結(jié)構(gòu)相咬合的結(jié)構(gòu)，其中，所述細長構(gòu)件配有至少一個加固構(gòu)件，所述加固構(gòu)件沿著細長構(gòu)件的縱向軸線延伸。
2、 如權(quán)利要求1所述的軟管，其中，所述或每個加固構(gòu)件是金屬 材料或復合材料。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的軟管，其中，所述或每個加固構(gòu)件的 彈性模量從20,000 Mpa至U 250,000 Mpa。
4、 如權(quán)利要求l， 2或3所述的軟管，其中，所述或每個加固構(gòu) 件的彈性模量從50,000 Mpa到200,000 Mpa。
5、 如上述權(quán)利要求之一所述的軟管，其中，細長構(gòu)件的彈性模量 從10Mpa至U 3,000 Mpa。
6、 如上述權(quán)利要求之一所述的軟管，其中，加固構(gòu)件材料的彈性 模量是細長構(gòu)件材料的彈性模量的至少15倍。
7、 如上述權(quán)利要求之一所述的軟管，其中，加固構(gòu)件的橫截面總 面積小于細長構(gòu)件的橫截面總面積的 一 半。
8、 如上述權(quán)利要求之一所述的軟管，其中，加固構(gòu)件的橫截面總 面積小于或等于細長構(gòu)件的橫截面總面積的四分之一。
9、 如上述權(quán)利要求之一所述的軟管，其中，加固構(gòu)件的橫截面總面積小于或等于細長構(gòu)件的橫截面總面積的十分之--。
10、 如上述權(quán)利要求之一所述的軟管，其中，細長構(gòu)件和所述或每個加固構(gòu)件在所述構(gòu)件的長度上的橫截面總面積基本上保持恒定。
11、 如上述權(quán)利耍求之一所述的軟管，其中，加固構(gòu)件是實心桿 或管。
12、 如上述權(quán)利要求之一所述的軟管，其中，加固構(gòu)件具有圓形， 正方形，長方形或橢圓形的橫截面形狀。
13、 如上述權(quán)利要求之一所述的軟管，其中，加固構(gòu)件是由比細 長構(gòu)件的材料硬的柔性材料制成。
14、 如上述權(quán)利要求之一所述的軟管，其中，相互咬合的結(jié)構(gòu)被 設置成當相互咬合時，它們提供連續(xù)的防水密封。
15、 如上述權(quán)利要求之一所述的軟管，其中，每個相互咬合的結(jié) 構(gòu)包括互鎖結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)一旦被放到一起就鎖定在一起。
16、 如上述權(quán)利要求之一所述的軟管，其中，細長構(gòu)件包括至少 一個封閉室，并且所述或每個室具有比細長構(gòu)件的其余部分的密度低 的密度。
17、 如權(quán)利要求16所述的軟管，至少一個所述的封閉室含有一個 或多個加固構(gòu)件。
18、 如權(quán)利要求16或17所述的軟管，其中，至少一個所述的封 閉室含有氣體，泡沫材料或充氣聚合物。
19、 如權(quán)利要求16， 17或18所述的軟管，其中，存在兩個都基本上沿軟管的整個長度縱向延伸的相鄰室。
20、 如上述權(quán)利要求之一所述的軟管，其中，管體包括加固層和 密封層。
21、 如上述權(quán)利要求之一所述的軟管，其中，管體包括設置在內(nèi) 部和外部加固層之間的密封層。
22、 一種軟管，包括內(nèi)部夾緊構(gòu)件、中間夾緊構(gòu)件、和外部夾緊 構(gòu)件，其中，柔性材料的第一管體布置在內(nèi)部夾緊構(gòu)件和中間夾緊構(gòu) 件之間，而柔性材料的第二管體布置在中間夾緊構(gòu)件和外部夾緊構(gòu)件 之間。
23、 如權(quán)利要求22所述的軟管，其中，第三管體布置在另外的中 間夾緊構(gòu)件和外部夾緊構(gòu)件之間，所述另外的中間夾緊構(gòu)件布置在第 二和第三管體之間。
24、 如權(quán)利要求22或23所述的軟管，其中，至少一個所述管體 包括密封層。
25、 如權(quán)利要求22， 23或24所述的軟管，其中，每個管體包括 至少一層的柔性加固層，
26、 如權(quán)利要求22， 23， 24或25所述的軟管，其中，至少一個 管體包括夾在內(nèi)部和外部加固層之間的密封層。
27、 如權(quán)利要求22到26之一所述的方法，其中，內(nèi)部、外部和 中間夾緊構(gòu)件每個都包括螺旋夾緊構(gòu)件。
28、 如權(quán)利要求22到27之一所述的方法，其中，內(nèi)部、外部和 中間夾緊構(gòu)件每個都包括螺旋纏繞的線。
29、 一種制造軟管的方法，包括(a) 將夾緊構(gòu)件環(huán)繞一管狀芯軸包纏以形成內(nèi)部線圈；(b) 將薄片材料環(huán)繞所述管狀芯軸和內(nèi)部線圈包纏以提供用薄片 材料形成的管體；(C)將夾緊構(gòu)件圍繞管體包纏以形成外部線圈；(d) 將如權(quán)利要求1到10中任一所述的細長構(gòu)件圍繞外部線圈包纏，其中，細長構(gòu)件環(huán)繞外部線圈螺旋纏繞，使得細長構(gòu)件的相反的 縱邊緣處于相鄰或搭接形式，并讓形成在相鄰或搭接邊緣上的結(jié)構(gòu)彼此咬合；(e) 將在步驟(d)中生成的軟管的端部固定；和(f) 從芯軸移出軟管。
30、 一種制造軟管的方法，包括(a) 將夾緊構(gòu)件環(huán)繞一管狀芯軸包纏以形成內(nèi)部線圈；(b) 將薄片材料環(huán)繞所述管狀芯軸和內(nèi)部線圈包纏以提供用薄片 材料形成的第一管體；(C)將夾緊構(gòu)件環(huán)繞管體包纏以形成中間線圈；(d) 將薄片材料環(huán)繞所述管狀芯軸和內(nèi)部線圈包纏以提供用薄片材料形成的第二管體；(e) 將夾緊構(gòu)件圍繞管體包纏以形成外部線圈。
31、 基本如此處所述參見如附圖中所示的一種軟管。
32、 基本如此處所述參見如附圖中所示的一種制造軟管的方法。
全文摘要
一種軟管(10)，其包括設置于內(nèi)部和外部螺旋纏繞的線(22，24)之間的柔性材料管體(12)。軟管(10)進一步包括細長構(gòu)件(130)，所述構(gòu)件具有相反的縱邊緣，細長構(gòu)件螺旋地纏繞在管體周圍，從而使層與縱向相對的邊緣處于相鄰或搭接的設置形式，其中每個縱邊緣包括結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能夠與相反的縱邊緣上的配合結(jié)構(gòu)咬合，其中細長構(gòu)件配有至少一個加固構(gòu)件(135)，所述加固構(gòu)件沿著細長構(gòu)件的縱向軸線延伸。
文檔編號F16L11/08GK101529144SQ200780037802
公開日2009年9月9日 申請日期2007年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月11日
發(fā)明者D·C·考克斯, J·A·維茨 申請人:Bhp比爾利頓石油私人有限公司