软管及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种软管（１０），所述软管包括一布置在内部及外部螺旋缠绕线（２２，２４）之间的、由柔性材料制成的管状体（１２）。所述软管（１０）还包括一个轴向加强装置（２０），当所述管状体（１２）受到轴向拉伸时，所述轴向加强装置（２０）能够减少所述管状体（１２）的变形，当所述轴向加强装置（２０）受到轴向拉伸时，其能够在所述管状体（１２）的至少一部分上施加一个沿径向向内的力。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及软管，特别是涉及具有增强的轴向强度的软管。本专利技术尤其与能够在低温条件下使用的软管有关。本专利技术同时也涉及软管的端装置以及制造软管的方法。有关软管的典型应用包括在一定压力下从一液压罐中泵取液体。例如向一锅炉提供民用加热油或液化石油气；将开采的油田液体和/或油田气由一个固定或浮置的开采平台运输至轮船的油舱、或者由轮船的油舱运输至地面的存储装置；向赛车尤其是在对1级方程式赛车加油时提供燃料；以及输送腐蚀性液体，如硫酸。利用软管在低温情况下运输诸如液化气一类的流体是公知的。这种软管通常用于运输诸如液化天然气(LNG)以及液化石油气(LPG)一类的液化气。为了使得软管具有足够的柔性，任何给定长度的软管必须至少部分由柔性材料制成，例如非刚性材料。这种软管的结构通常包括一个由柔性材料制成的管状体，该管状体位于内侧及外侧螺旋缠绕固定线之间。两层固定线一般以相同的螺距缠绕，但是彼此相错半个螺距宽度。管状体通常包括具有一中间密封层的内层以及外层。内层以及外层使得软管具有一定的强度以输送其中的流体。通常，管状体的内层以及外层包括由诸如聚酰胺酯一类的聚酯形成的纤维层。中间密封层用于防止流体由软管渗出，通常是一聚合层。固定线一般通过拉伸而缠绕于管状体的内表面以及外表面的周围。固定线主要用于维持管状体的几何形状。此外，外部固定线可防止软管在高压下的过度变形。内部以及外部固定线也用于防止软管被挤压。公开号为0076540A1的欧洲专利披露了这种普通类型的软管。在说明书中所描述的软管包括一个双轴向定向的聚丙烯中间层，该中间层据称可以改善软管由于重复弯曲而引起的疲劳。英国专利GB-2223817A描述了另外一种软管。其中所描述的软管是一个复合软管，该复合软管包括一个内部螺旋金属芯，缠绕于金属芯上的多层塑性材料纤维以及薄膜，彼此相邻放置并缠绕于塑料材料上的至少一层玻璃布以及至少一层铝箔，以及一外部螺旋金属薄膜。这类软管适用于运输易燃燃料以及油。英国专利GB-1034956A描述了另外一种软管。其中所描述的软管是一个电气软管或导管，即所述软管用于承载电线而不是用于输送流体。因此，这种软管设计中所包括的方案完全不同于欧洲专利EP0076540A1以及英国专利GB-2223817A所述软管的方案。英国专利GB-1034956A所述的软管包括(1)一布置在内部的螺旋缠绕线；(2)一环绕内部螺旋缠绕线的模压的氯丁橡胶软管；(3)一环绕氯丁橡胶软管的网状金属套；(4)一螺旋缠绕于金属套上的尼龙线；(5)一缠绕于尼龙线以及金属套上的帆布；(6)一环绕帆布包裹层的外部螺旋缠绕线。在软管的制造过程中，通过在金属套上临时再缠绕一层线而使得网状金属套与内部线的旋绕相符。许多有关软管的申请需要软管在其长度方向上受到支承。这尤其适用于上述用于输送所开采的液体和/气体。如果没有附加支承，传统的软管通常不能支承其自身的重量，或者软管中流体的重量。目前我们已发现了一种改进软管承载能力的方法，尤其是针对欧洲专利EP0076540A1所述类型的软管，这种方法根本无需任何支承，或者只需较少的支承(对支承的需求大量减少)即可载送流体。这种软管适用于低温以及非低温领域。我们还发现了一种改进上述类型软管之密封层的方法。在欧洲专利EP0076540A1所述的软管中，缠绕线保持正确的位置是重要的。通常，内部以及外部螺旋缠绕线彼此轴向错开大致等于半个螺距长度的距离。这种布置可以提供最佳的结构完整性。但是，这种类型软管的一个问题是重复弯曲会导致缠绕线圈偏离正确的方向。本专利技术还涉及对上述类型软管外部的改进，即对管状体外部之软管部分的改进。欧洲专利EP0076540A1所述类型软管通常通过以下方式形成内部线缠绕于一管状芯轴上而形成一内部线圈；一内部加强层缠绕于管状芯轴以及内部线圈上；一密封层缠绕于内部加强层；一外部加强层缠绕于密封层；一外部线缠绕于外部加强层而形成一外部线圈；软管的端部通过卷边而固定；同时软管由芯轴上移走。本专利技术还涉及对软管端部收尾的改进。概括的说，我们为软管提供了一种轴向加强装置，因此软管能够较先前承受更大的轴向拉伸，而不会削弱软管的其它性能。本专利技术一方面提供了一种软管，所述软管包括一布置在内部以及外部固定件之间的、由柔性材料制成的管状体，其中所述软管还进一步包括一个轴向加强装置，当管状体承受轴向拉伸时，所述轴向加强装置能够减小管状体的变形，并且当轴向加强装置承受轴向拉伸时，它能进一步地在所述管状体的至少一部分上产生一沿径向向内的力。在一最佳实施例中，管状体以及轴向加强装置的失效应变在1％-10％的范围内。在室温以及低温时，失效应变最好超过5％。通过这种布置，所述轴向加强装置提高了软管克服轴向应力的能力，同时能够在轴向拉伸过程中，通过紧压管状体的至少一部分而保证软管的结构完整性。此外，管状体以及轴向加强装置的材料最好是可兼容的，从而当操作时，它们以相似的方式工作，这样一来，没有一个部件会承受过量的应力和应变。这意味着管状体以及轴向加强装置的材料以相似的方式响应应变。本专利技术的软管通常需至少3％的弯曲应变(对于圆柱形部件)。同时，内层的偏移以及对被螺旋定位的部件的拉直构成一部分变形，还有作用于软管壁的结构部件上的1％量级的合成应变。这与金属0.2％的典型的屈服应变不同。所述轴向加强装置最好由非金属材料制成，特别是塑性材料，适合的材料将在下面予以讨论。这是因为金属材料不可能具有所期望的应变特性。管状体以及轴向加强装置最好由相同的材料构成，尤其最好是下面将予以详述的超高分子重量的聚乙烯(UHMWPE)。管状体最好包括至少一个加强层以及至少一个密封层。更可取的是具有至少两个加强层，在它们中间夹有密封层。最好在外部固定件和轴向加强装置之间具有另外一个加强层。对一个200毫米直径的软管而言，加强层的最大强度最好在100千牛至700千牛(KN)之间。加强层损坏时的弯曲应变最好在2％-15％的范围内。同时期望上述另外的加强层与轴向加强装置采用相同的材料，最好是超高分子重量的聚乙烯(UHMWPE)。轴向加强装置最好包括一由片材形成的大致管形的套，当受到轴向拉伸时，所述管套能够保持其形状的完整性。所述软管可以具有两个或多个管套以进一步在受到轴向拉伸时改善软管的性能。在一个最佳实施例中，轴向加强装置为一管状的编织结构。在此，术语“编织结构”是指由两种或多种纤维或纱线相互卷绕而形成的细长结构。编织结构的一个特征是在受到轴向拉伸时能够伸长。另外一个特征是当形成管状外形并且受到轴向拉伸时，其直径将减小。因而在管状编织结构环绕管状体或者位于管状体中且受到轴向拉伸时，该编织结构将在管状体的至少部分上产生一个沿径向向内的力。整个管套最好是编织结构。然而只是管套长度的一部分或多个部分为编织结构也是可能的。所述编织结构最好一直沿管套的圆周方向延伸。然而只是管套圆周方向的一部分采用编织结构也是可能的。所述编织结构可以是双轴的(即编织层只由两种相互卷绕的纤维或纱线形成)，或者是三轴的(即编织层还包括纵向延伸的纤维或纱线以增强轴向强度)。尽管轴向加强装置最好采用编织物结构，但是也可采用符合上面提及的功能性需求的其它形式。这样一来，轴向加强装置以一适当布置的、螺旋缠绕于管状体上的绳或索而被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种软管，所述软管包括一布置在内部及外部螺旋缠绕线之间的、由柔性材料制成的管状体，所述管状体用于输送流体并防止流体渗漏，其包括两个中间夹有一密封层的加强层，其特征在于：所述软管还包括一个轴向加强装置，当所述管状体受到轴向拉伸时，所述轴向加强装置能够减小所述管状体的变形，并且当所述轴向加强装置受到轴向拉伸时，其能够在所述管状体的至少一部分上产生一沿径向向内的力，所述管状体和所述轴向加强装置的失效应变在１％－１０％的范围内。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：雷蒙德尼克拉斯伯克，埃里克约瑟夫戴维斯，格拉尔德安东尼霍尔，马修弗农里多尔菲，西蒙彼德亚历山大索普，乔尔阿伦维茨，
申请(专利权)人：BHP比尔利顿石油私人有限公司，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]