改进型软管制造技术

一种软管，其包括位于细长的内部和外部夹紧构件(22，24)之 间的柔性材料管体(12)，其中管体(12)包括位于内部和外部加强层 (14，16)之间的密封层(18)，其中外部夹紧构件(24)由能够环绕 管体缠绕的柔性非刚性材料制成。

【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，特别是一种具有改进的外部夹紧构件的复 合软管。本专利技术尤其与可以在低温条件下使用的软管有关。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，如液化石油气是众所周知的。这样 的软管通常用于运输液化石油气如液化天然气(LNG)和液化丙烷气apG)。为了使软管具有足够的柔韧性，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。这样软管的结构一般包括位于内部和外部螺旋绕组钢护线之间的 柔性材料管体。上述两线通常以相同的节距缠绕，但是上述绕组彼此 间隔半个节距的宽度。管体典型地包括内部和具有中间封闭层的外部 层。内部和外部层为结构提供强度以运送在其中的流体。通常，管体 的内部和外部层包括由聚酯形成的纤维层如聚对苯二甲酸乙二醇酯。 中间封闭层提供密封以阻止流体渗透出软管，并且典型地为聚合物薄 膜。护线典型地在张力下环绕管体内部和外部表面施加。护线主要用 于保持管体的几何形状。此外，外部线可用于抑制软管在高压下的过 度周向变形。这种一般类型的软管在欧洲公开号为0076540A1的专利中有描 述。在上述专利说明书中描述的软管包括双向拉伸聚丙烯的中间层，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。另一软管在GB-2223817A中有描述。上述专利中描述的软管是复 合软管，它包括内螺旋金属核，多层塑料材料纤维和薄膜缠绕在该核 上，至少一层玻璃布和至少一层铝箔彼此邻近并且缠绕在塑料材料上， 和外部螺旋金属线圈架。此软管适于运输易燃的燃料和油。复合软管的各种改进在专利文献WO01/96772, WO2004/044472 和WO2004/079248中有描述，上述专利文献的内容仅供参考。FR2235324公开了一种柔性管，它包括夹在2线圈之间的塑料层 和加强层，所述线圈优选地为塑料材料。DE3440459公开了 一种包括夹在内部和外部金属或塑料材料螺旋 体之间的保护嵌体的软管。FR1499956公开了另一种管子。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种软管，其包括设置于细长的 内部和外部夹紧构件之间的柔性材料管体，其中管体包括密封层和至 少一个加强层，并且外部夹紧构件由能够环绕管体缠绕的柔性非刚性 材料制成。柔性非刚性材料的应用使外部夹紧构件易于环绕软管周围缠绕， 特别是与传统非柔性和刚性的钢制外部夹紧构件相比。传统的钢制夹 紧构件当然可以缠绕在软管上，但是并不属于标准意义上的柔性，即 "能够容易地弯曲而不断裂"。传统的钢制夹紧构件需要能够环绕软管 缠绕金属的专用机器，而柔性夹紧构件大体上由操作者环绕软管缠绕， 但是通常仍然需要使用机器以达到合适的拉紧水平。在优选实施方式 中，外部夹紧构件具有足够低的抗弯强度使其在纵向上不能支撑自身 重量。外部夹紧构件应具有足够的柔性，以使其可以环绕软管的其余部 分缠绕而不产生断裂，并且可以应对在使用中施加到软管上的弯曲应 力而不产生断裂。因此，外部夹紧构件可以像能够环绕软管缠绕的绳子或者丝带一 样，而不像传统的钢制夹紧构件需要施加大的弯曲力以环绕软管缠绕。外部夹紧构件的优选特性，除最小的抗弯刚度以外，是它具有高 抗拉强度，抗蠕变和/或具有最小的抗扭强度。上述特性使外部夹紧构件可以很容易地环绕软管缠绕，同时使其 保持高的巻绕张力以挤压软管的内部层。设想外部夹紧构件可以优选为实心(即非空心的)构件。在一个优选实施方式中，外部夹紧构件由多条纱线形成，每条纱 线由多根加捻或者未加捻纤维形成。在一个供选择的实施方式中，外 部夹紧构件是柔性的非刚性单纤维。在另一个供选择的实施方式中， 外部夹紧构件可以由嵌入到柔性的非刚性聚合物基体中的纵向纤维(金属和/或聚合物的)形成；上述纤维可以是单纤维或者小金属线。 柔性的非刚性外部夹紧部件的应用被发现给予复合软管许多传统 的钢制外部夹紧构件不具备的优点。第一，软管的制造更容易，因为 更容易将外部夹紧构件施加到软管的其余部分。第二，外部夹紧构件 的材料与传统的钢制夹紧构件相比更具弹性，因而不存在突发故障点， 相反故障是逐步地。第三，外部夹紧构件可以引起软管爆裂阻力的改 进，由于外部夹紧构件具有最小的抗弯刚度，增加外部夹紧构件的厚 度是可能的，并且因此其强度，与传统的钢制夹紧构件相比，不会影 响其便于施加于软管其余部分的。另一方面，如果传统钢制夹紧构件 的厚度增加，最终环绕软管缠绕它会变得不切实际。优选地，在管体和外部夹紧构件之间设置附加层，所述附加层在 环绕管体缠绕外部夹紧构件之前施加。最优选地，管体包括夹在内部和外部加强层之间的密封层。 优选地，软管进一步包括当管体受到轴向拉力时适于减少管体变 形的轴向加强装置，并且当轴向加强装置受到轴向拉力时，所述轴向 加强装置进一步适于施加向内的径向力到管体的至少一部分上。在一个特别优选实施方式中，管体和轴向加强装置的破坏应力在 1-10%范围内。更优选地，在环境温度和低温下破坏应力超过5%。通过这样的设置，轴向加强装置提高了软管应对轴向应力的能力， 并且同时在轴向拉伸过程中通过挤压管体的至少一部分而有助于软管 的结构整体性。此外，管体的材料和轴向加强装置是最好兼容的以便 于在操作中它们以相似的方式完成，以便于没有单个元件受到过度的应力和应变。这意味着管体和轴向加强装置的材料以相似的方式应对 应变。对于本专利技术主要设想的上述软管应用的类型来说， 一般需要至少3%的弯曲应变(对于圆筒形元件)。然而，中间层滑动和螺旋型定位元件的矫直将会造成这种滑动，仍然存在1%量级的合成应变作用于软管壁的结构元件。这可与对金属而言0.2%的典型屈服应力相比。特别优选地，轴向加强装置由非金属材料制成，尤其是塑料材料-合适的材料以下将详细介绍。因为金属材料不大可能具有期望的应变 特性。优选地，管体和轴向加强装置包括相同的材料，最优选地为超高 分子量聚乙烯(UHMWPE)，以下将进一步详细描述。优选地，在外部夹紧构件和轴向加强装置之间设置又一加强层。加强层的极限强度优选为对于8" (200mm)直径的软管为100到 700KN之间。优选地加强层的失效弯曲应变范围为2%到15%。理想 地，另外的加强层与轴向加强装置的材料相同，最优选地为UHMWPE。优选地，轴向加强装置包括管状的由薄片材料形成的大致管状护 套，以便于所述护套可以在受到轴向拉力时保持其管体形状的完整性。 软管可以具有两个或多个管状护套以进一步提高软管处于轴向拉力下 的性能。在特别有利的实施方式中，轴向加强装置设置为大致管状织带 (braid)的形式。在此说明书中术语"织带"涉及由两种或多种纤维或 者纱线相互缠绕以形成细长结构的材料。织带的特征之一为当受到轴 向拉力时可以伸长。织带的另一特征为当设置为管状形式并且受到轴 向拉力吋其直径会减小。因而通过设置环绕管体或者在管体内的管状 织带，当受到轴向拉力时，所述织带将在管体的至少一部分上施加向 内的径向力。优选地，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种软管，包括设置于细长的内部和外部夹紧构件之间的柔性材料管体，其中管体包括密封层和至少一个加强层，并且外部夹紧构件由能够环绕管体缠绕的柔性非刚性材料制成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·A·维茨，D·N·考克斯，
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