末端连接器制造技术

一种高压增强柔性软管环锻末端连接器，尤其适合应用石化和开采工业的软管。两种连接器被公开，一种用于中间软管，爆裂压力等级大于１２，５００ｐｓｉ，内直径大于３１／２英寸，另一种用于更高压力软管，爆裂压力等级大于１８，７５０ｐｓｉ，内直径大于４英寸；两种连接器都将经受住与它们相连接的额定的软管爆裂压力，将经受住超过软管爆裂压力的泵出力，也就是在连接器突然脱离软管之前软管失效。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及增强橡胶软管工业，尤其是用来终止高压柔性增强橡胶软管的环锻的或卷边的软管联接器，特别是应用在能源、海运、石化和其它工业上的软管。 专利技术的
技术介绍
通常高压橡胶软管主要应用在采矿、建筑、能源、海运和石化工业。柔性橡胶软管被用来在两点之间传输流体，在各种压力和温度下，它的一端或两端可以相对运动或在空间上相对另一固定点运动。两点之间的管道通常是金属的(或固定导管的其它形式)，柔性软管必须装配在管道两端。因此，软管每端需要一个联接器。在钻探工业，柔性橡胶软管在钻台上的泵管系统和装配在旋转钻柱的传动钻杆之间运行。为了从井筒冲刷开采(提供井筒稳定性等)，泵送系统将钻出的流体压入钻管的中部，向后通过井筒。这时，柔性软管承受高压。需要高压以传送钻得流体进入井筒，并克服静态的回复头压力—井筒越深，压力越高。旋转的钻探软管承受额外的压力因为它向下悬挂在井口铁架塔内，每末端用软管上的金属连接器支撑，实际上在钻探操作时，钻杆上下运动将近上千次。这意味着软管在金属连接器处承受压力(此外还承受整个长度上的压力)。因此，在软管和接头之间需要高可靠性的联接以保护人员和设备。如果软管从连接器上挣脱，它将容易下落造成钻探平台的严重损坏。同样，如果软管断裂，循环将可能破坏造成井喷。为了得到高压柔性橡胶软管(通常用橡胶一词，并不特指天然橡胶)，软管生产商加入了增强材料。因此，软管由内密封膜—流体密封组分，内橡胶组分，增强组分，外橡胶组分和一些抗磨损包覆层组成。增强组分可能是聚酯或类似的有机材料、碳纤维或类似的高技术材料或金属(钢)通常呈线状或缆状。增强体通常用在多层结构中(称为叠层)，一般由钢制成。软管生产商通常使用四种增强材料，它们被放置在偶数层内，如2层，4层，6层等，通常使用等级体系划分软管的爆裂压力。如，在旋转钻探工业，C级软管的最小爆裂压力为10,000psi，D级软管的最小爆裂压力为12,500psi，E级软管的最小爆裂压力为18,750psi。C级和D级软管是2层软管，虽然也有4层D级软管。大多数E级软管是4层。现可以为2层软管提供环锻的末端连接器，因此现有技术可以达到C级和D级软管的爆裂压力。通常软管生产商生产特定规格的柔性软管，根据买方指定的长度、直径、压力、服务级别和要求的末端联接。这些柔性软管通常被称为“装配有末端连接器的软管”。这一术语在整个工业界通用。生产装配有末端连接器的软管需要花费一定的时间，而通常工业界立即需要这种软管。为了满足这种特定的需求，地方市场分销商已经介入。地方市场分销商库存有大量的没有连接器的增强软管。买方将向地方市场分销商指定所需要软管的直径、长度、压力等级和末端连接。之后地方分销商从库存中取出大量的增强橡胶软管，将它们切割成所需要的长度，在两端装上连接器。从软管生产商处可得到各种长度的散装软管，实际长度依生长商所用芯轴不同而不同(在90至110英尺之间)。根据将末端连接器安装在软管上的方法，将得到的软管称为环锻软管或卷边软管，这里使用放置包括环锻和/或卷边操作。应注意环锻和卷边达到相似的末端效果。有关环锻(或卷边)连接器的现有技术已发展到使用带凸缘的套圈(内部边缘)压在增强软管的末端周围，沿杆插入软管末端。该杆可有或无倒钩，它用来增强软管和末端连接器之间的扣合。通常，软管外层的橡胶被切削，这意味着除去外层橡胶，露出增强体(尽管一些地方分销商不进行切削)。实际上用抓紧增强体的套圈凸缘通过在管杆上压缩软管，将增强软管固定在末端连接器上。套圈相对增强体和内杆的压缩操作(型锻或卷边)，在软管橡胶内，尤其增强体内造成严重的压力和应变。众所周知，多层增强软管可能包含有生产缺陷(实际上所有的增强软管都含有缺陷)。在生产过程中，铺层可能错位。也就是，不是一层接一层，在各层之间可能存在孔洞(当然由橡胶填充)；层与层之间可能偏离中心；或一个或多个线缆突出(如略高于其它线缆)。如果缺陷在环锻或卷边连接器的范围内或附近，将造成失效。失效的原因相对简单，与通过末端连接器反作用在铺层上的压力有关。如果线缆或铺层错位，它将比其它的受到更大的压力。这种附加的压力使错位的增强体承受更多的压力，从而造成失效。为橡胶软管开发高压力的环锻末端连接器已经延续了许多年，技术从低温和/或低压转向高温和/或高压应用领域。软管直径从几英寸(几厘米)到几十英寸(几米)，连接器生产商/供应商认识到作用在终端的泵出力与作用在软管内径及实际的压力成比例。例如，Marco在U.S.Patent 3,073,629中公开了一种低温末端连接器，被设计来夹持螺旋增强的一类软管，主要应用在低温领域。Marco使用工业界通用的标准套圈和套杆，而将与螺旋增强体相互作用的两个部分进行修整。Moss在U.S.Patent 3,165,388中公开了一种在各种温度和压力下，用柔性软管直接解决泵出问题的装置。Moss使用标准的两个部件连接器，公开了设计来咬入软管外层织物的套圈，这样使用压力将软管保留在连接器中。Moss进一步公开了环锻操作中为保证软管不被破坏而插入杆中的芯轴。大多数现有技术使用锯齿状的杆，它背面的锯齿咬入软管内衬以保持杆在软管中。一些现有技术还在套圈内使用一系列挡圈(凸缘)，它咬入软管和增强体的外层，这样使杆的齿(或钩)进一步咬入内层(参见上述Moss)。一些技术认识到软管中的压力可以被避免，Flounders在U.S.Patent 3,540,486中提出了光滑套圈，它将压力分布在较大的面积上，尽管如此，Flounders用锯齿型的杆将连接器固定在软管上。Szentmihaly(U.S.Patent 4,106,526)观察了软管自身的压力，提出一个连接器，它被设计成允许在套圈内有一扩张的孔腔以接受过量的弹性体(橡胶)流动，当连接器沿软管被卷边时，利用这种流动将连接器固定在一定的位置。Szentmihaly介绍了窄的带有抛物线型扩张腔的挤出间隙，将基本上阻止软管中弹性衬在轴向上的挤出。窄的挤出间隙(小于千分之60英寸)和相连的扩张腔阻止卷边操作时弹性体的流动，因此造成弹性体好像不能被压缩。Szentmihaly进一步介绍了套圈的径向运动将造成套圈软管增强体沿扩张腔移动，从而将弹性体压入型腔中。Szentmihaly没有讨论在需要挤出间隙大于千分之60的大直径末端发生的轴向运动和变形。Fourier等批露了一个设计成特定形状的套圈和杆，它们首先旋在软管上，接着环锻在软管上。设备再次通过夹紧软管弹性体将连接器固定。相似的技术还可在Smith的U.S.Patent 4,544,187 and 4,684,157，Chapman等的U.S.Patent 5,317,799，Beagle等的(U.S.Patent 5,199,751和Haubert的U.S.Patent 4,548,430——一个有趣的三部件装置。为了更安全地夹紧软管，现有技术在高压软管中，使用外套圈内的凸缘夹紧增强体。软管可能切削(软管的外层被移去，在末端下暴露出增强体)或不被切削。Currie等(U.S.Patent 4,366,841)修改了公知的技术，通过在套圈上提供一系列带背齿的凸缘，背对杆上锯齿的方向，它将穿透软管，夹紧增强体，扭曲软管的形状，从而将软本文档来自技高网...

【技术保护点】
持久装配在增强软管上的末端连接器，包括：带有装配末端的杆，软管末端和外表面；对所述杆附近所述装配末端安全的套圈，这里所述套圈有内表面，沿所述杆向所述软管末端同心扩张，以及在所述套圈的所述内表面和所述杆的所述外表面形成的正弦夹紧增强软管的方法。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：加德纳T鲍德温，维克托J德利翁，拉里J斯威尼，
申请(专利权)人：加德纳T鲍德温，维克托J德利翁，拉里M斯威尼，
类型：发明
国别省市：US[美国]