软管制造技术

一种软管（１００），包括设置于内部和外部细长夹紧构件（１０２，１０４）之间的柔性材料管状主体（１０６），其中，所述夹紧构件（１０２，１０４）的至少其中之一由这样的材料制成，即，所述材料在冷却时在夹紧构件的纵向上膨胀。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种软管，特别是一种可以在低温条件下使用的软管。软管的典型应用包括在压力下从流体储存器中抽运流体。例如包括供给民用取暖油或者液化石油气(LPG)到锅炉中；从固定或浮式生产平台运送油田生产的液体和/或气 体到船舶货舱，或者从船舶货舱到岸基存储单元；尤其是在一级方程式比赛的加油期间，传 送燃料到跑车上；和运送腐蚀性流体，如硫酸。
技术介绍
使用软管在低温下运输流体，如液化气是众所周知的。这样的软管通常用于运输 液化气如液化天然气(LNG)和液化石油气(LPG)。为了使软管具有足够的柔性，在任何特定长度上必须至少部分地由柔性材料构 造，即非刚性材料。本专利技术针对的是复合软管。传统的复合软管是由夹在内部和外部螺旋金属线之间 的聚合薄膜和织物层构成。软管通过环绕芯轴顺次地包缠内部线、薄膜和纤维组合物、及外 部线的方式构造而成。内部和外部线具有相同的螺旋节距，但它们偏离开半个节距长度以 形成波纹形的软管壁轮廓。所得到的管状结构随后从芯轴上被提取出来并端接了端部配 件。端部配件典型地由金属尾部和套箍构造而成。尾部具有在外部表面中机械加工成的两 条平行的螺旋凹槽，所述表面与内部和外部线形成的双重螺旋线相匹配。尾部插入软管的 内孔中，而套箍留在外面。根据用途，软管包的端部可以被绑缚，被盖上橡胶环箍(cuff)或 充满两段式环氧树脂，而所述套箍之后被压紧或陷锻到所述尾部上以便保持软管的端部。 这种一般类型的软管在欧洲专利公开号为0076540A1的专利文献中有描述。在上述专利说 明书中描述的软管包括双轴定向聚丙烯的中间层，所述中间层用于提高软管抵抗由于反复 弯曲引起的疲劳的能力。在我们更早期的专利申请W001/96772中，我们描述了一种新型的复合软管，其结 合了具有夹在两条螺旋线之间的薄膜和织物层的织带。我们还描述了用于这种软管的一 种新型的端部配件。对软管和端部配件的进一步改进在我们的专利申请W004/044472和 W004/079248中有描述。这些复合软管可配有大口径，并典型地针对受国际海事组织(IMO) 要求的控制的船舶到船舶的流体运输操作。IMO对软管的要求(大批量运载液化气体的船 舶建造结构和附属器具的国际规范_ “IGC规范”)(为了安全的原因)需要软管的爆裂压 力(burst pressure)是必须极端工作温度下最大工作压力的五倍。最大工作压力典型地 范围从IMO要求的最小值IObarg(出口压力)到20至30barg。复合软管中的内部线和外部线传统上由钢制成。当软管用于低温工作时，将使用 奥氏体钢。低温用的示例性奥氏体不锈钢等级是“300系列”，它们在低温下不显示脆性。重 要的材料性能是屈服应力(YS)、屈服应变(EY)、极限抗拉强度(UTS)、破坏应变(EF)、弹性 模量(E)、密度(RHO)、导热率⑷和热膨胀系数(CTE)。这些性能在从环境温度(293° K)到低温温度(液氦为4° K或液氮[LN2]为77° K)的范围内变化。通常，强度随温度降低而增加。这通过参考AISI等级304号(密度为8g/cc)的实施例画出，所述实施例是低温 用途中通用的奥氏体不锈钢。304号在室温下的YS和UTS分别约为250MPa和590MPa，而 在LN2温度(77° K)下分别约为400MPa和1525MPa。虽然延展性有一些降低，EF从环境温 度下的60%减少到LN2温度下的40%，但是304号在该低温温度下的延展性也已经绰绰有 余。尽管这种强度的增加量被认为是有益的，低温压力容器的设计者倾向于信任最小环境 温度的规格。304号的环境温度、LN2温度弹性模量分别为193GPa和205GPa。低温器材的重要设计点是与室内环境到低温使用条件的大致215° K的温度变化 相关的尺寸改变和热梯度瞬变(thermal gradienttransients)的效果。钢(比如304号 钢)是导热的并且它们随温度降低而缩小。304号在室温和LN2温度下的导热率分别为 8&15ff/m. ° K。这个温度范围的平均CTE是13X10-6° K-1，也就是对216° K这种温度差 来说，长度缩短约3mm/m。为了维护软管壁结构，重要的是维护外部线的张力。因为软管的壁组件(wall pack)由厚的膜和织物层形成，其本身具有良好的隔热性能，因此当处于低温工作时，内螺 旋线和外螺旋线之间存在温度差。因此，内部线将比外部线收缩得多，这由在制造过程中在 相应的线中引起的残余张力补偿。我们已经发现我们能够通过由在冷却时在至少一个方向上膨胀的材料制造软管 的至少一些零件来改善在低温下的软管的性能。我们还发现我们能通过由复合材料制造软 管的至少一些零件来改善软管的性能。应该注意“复合材料”与“复合软管”中的“复合” 是不一样的。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供一种软管，其包括设置于内部和外部夹紧构件之间 的柔性材料管状主体，其中，所述夹紧构件的至少其中之一由这样的材料制成，即，所述材 料在冷却时在其至少一个方向上膨胀。在一个实施例中，内部夹紧构件和外部夹紧构件都由在冷却时膨胀的材料制成。 在另一实施例中，只有外部夹紧构件由在冷却时膨胀的材料制成。但是，在优选实施例中，只有内部夹紧构件由在冷却时膨胀的材料制成；在该优选 实施例中，外部构件可由传统的软管夹紧构件材料(其在冷却时收缩)制成。这确保了当 软管受到冷却时，外部构件收缩同时内部构件膨胀，从而使管状主体被压缩在内部构件和 外部构件之间。在冷却时膨胀的材料优选使得由细长材料制成的夹紧构件在冷却时沿着细长材 料的长度方向膨胀；这意味着当夹紧构件被设置成螺旋线圈时，当线圈的端部保持固定时 线圈的直径将增大。纵向膨胀具有使夹紧构件的线圈的半径增大的作用。如果内部夹紧构件和外部夹 紧构件都膨胀，则膨胀之间在软管半径上的净作用是不同的。如果一个收缩而另一个膨胀， 则在软管的轴向或径向上的净作用可能是0，如果它们被选择为彼此平衡(相互抵消)，那 是优选的。请注意，在低温应用中，横过软管具有温度梯度，因此如果在内部夹紧构件和外 部夹紧构件中使用相同的材料，内部构件将比外部构件膨胀的大，这是因为内部构件更冷。内部和外部夹紧构件优选形成为线圈内部夹紧构件形成为内部线圈，外部夹紧构件形成 为外部线圈，管状主体设置在内部线圈和外部线圈之间。线圈优选是螺旋形的。内部线圈 和外部线圈的节距优选相同。内部线圈和外部线圈优选设置成使得它们彼此偏离半个节距 长。夹紧构件优选形成为线，杆或管。夹紧构件可以具有任何合适的截面形状，例如圆形、 椭圆形，正方形、矩形、三角形等。优选地，截面形状是圆形或椭圆形。在冷却时纵向膨胀沿着夹紧构件的长度发生，导致夹紧构件的长度增大。当夹紧 构件是线圈形式时，当夹紧构件的端部固定时导致线圈直径的增大。在冷却时膨胀的材料优选是复合材料。“复合材料”是指由两种或更多种材料组 合而成以赋予一系列独特而个性化(tailor made)性能的材料。复合材料最常见的形式 是树脂内的纤维基体。所述纤维可以是连续的，具有纵轴方向上的定向，或者所述纤维可 以长度短小，具有混合定向。所述纤维通常是高强度纤维，例如E玻璃、S玻璃、芳纶(例如 Kevlar (商标))或碳。所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种软管，包括设置于内部和外部细长夹紧构件之间的柔性材料管状主体，其中，所述夹紧构件的至少其中之一由这样的材料制成，即，所述材料在冷却时在夹紧构件的纵向上膨胀。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】GB 2007-9-14 0718020.1;GB 2007-9-14 0718018.5;GB 2一种软管，包括设置于内部和外部细长夹紧构件之间的柔性材料管状主体，其中，所述夹紧构件的至少其中之一由这样的材料制成，即，所述材料在冷却时在夹紧构件的纵向上膨胀。2.如权利要求1所述的软管，其中，所述内部和外部夹紧构件都由在冷却时膨胀的材 料制成。3.如权利要求1所述的软管，其中，只有所述内部夹紧构件由在冷却时膨胀的材料制成。4.如权利要求1所述的软管，其中，所述外部夹紧构件由在冷却时收缩或者在冷却时 基本不改变长度的材料制成。5.如前述任一权利要求所述的软管，其中，所述内部夹紧构件由复合材料制成。6.如权利要求5所述的软管，其中，所述内部夹紧构件由包含碳或芳纶纤维的复合材 料制成。7.如前述任一权利要求所述的软管，其中，外部夹紧构件由复合材料或非复合聚合物 材料制成。8.一种软管，包括设置于内部和外部夹紧构件之间的柔性材料管状主体，其中，所述内 部夹紧构件由复合材料制成，所述外部夹紧构件由复合材料或非复合聚合物材料制成。9.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：JA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]