有關軟管的改進的製作方法

2023-09-18 00:20:20 2

專利名稱：有關軟管的改進的製作方法
技術領域：
本發明涉及軟管，特別是涉及具有增強的軸向強度的軟管。本發明尤其與能夠在低溫條件下使用的軟管有關。本發明同時也涉及軟管的端裝置以及製造軟管的方法。
背景技術：
有關軟管的典型應用包括在一定壓力下從一液壓罐中泵取液體。例如向一鍋爐提供民用加熱油或液化石油氣；將開採的油田液體和/或油田氣由一個固定或浮置的開採平臺運輸至輪船的油艙、或者由輪船的油艙運輸至地面的存儲裝置；向賽車尤其是在對1級方程式賽車加油時提供燃料；以及輸送腐蝕性液體，如硫酸。
利用軟管在低溫情況下運輸諸如液化氣一類的流體是公知的。這種軟管通常用於運輸諸如液化天然氣(LNG)以及液化石油氣(LPG)一類的液化氣。
為了使得軟管具有足夠的柔性，任何給定長度的軟管必須至少部分由柔性材料製成，例如非剛性材料。
這種軟管的結構通常包括一個由柔性材料製成的管狀體，該管狀體位於內側及外側螺旋纏繞固定線之間。兩層固定線一般以相同的螺距纏繞，但是彼此相錯半個螺距寬度。管狀體通常包括具有一中間密封層的內層以及外層。內層以及外層使得軟管具有一定的強度以輸送其中的流體。通常，管狀體的內層以及外層包括由諸如聚醯胺酯一類的聚酯形成的纖維層。中間密封層用於防止流體由軟管滲出，通常是一聚合層。
固定線一般通過拉伸而纏繞於管狀體的內表面以及外表面的周圍。固定線主要用於維持管狀體的幾何形狀。此外，外部固定線可防止軟管在高壓下的過度變形。內部以及外部固定線也用於防止軟管被擠壓。
公開號為0076540A1的歐洲專利披露了這種普通類型的軟管。在說明書中所描述的軟管包括一個雙軸向定向的聚丙烯中間層，該中間層據稱可以改善軟管由於重複彎曲而引起的疲勞。
英國專利GB-2223817A描述了另外一種軟管。其中所描述的軟管是一個複合軟管，該複合軟管包括一個內部螺旋金屬芯，纏繞於金屬芯上的多層塑性材料纖維以及薄膜，彼此相鄰放置並纏繞於塑料材料上的至少一層玻璃布以及至少一層鋁箔，以及一外部螺旋金屬薄膜。這類軟管適用於運輸易燃燃料以及油。
英國專利GB-1034956A描述了另外一種軟管。其中所描述的軟管是一個電氣軟管或導管，即所述軟管用於承載電線而不是用於輸送流體。因此，這種軟管設計中所包括的方案完全不同於歐洲專利EP0076540A1以及英國專利GB-2223817A所述軟管的方案。英國專利GB-1034956A所述的軟管包括(1)一布置在內部的螺旋纏繞線；(2)一環繞內部螺旋纏繞線的模壓的氯丁橡膠軟管；(3)一環繞氯丁橡膠軟管的網狀金屬套；(4)一螺旋纏繞於金屬套上的尼龍線；(5)一纏繞於尼龍線以及金屬套上的帆布；
(6)一環繞帆布包裹層的外部螺旋纏繞線。
在軟管的製造過程中，通過在金屬套上臨時再纏繞一層線而使得網狀金屬套與內部線的旋繞相符。
許多有關軟管的申請需要軟管在其長度方向上受到支承。這尤其適用於上述用於輸送所開採的液體和/氣體。如果沒有附加支承，傳統的軟管通常不能支承其自身的重量，或者軟管中流體的重量。
目前我們已發現了一種改進軟管承載能力的方法，尤其是針對歐洲專利EP0076540A1所述類型的軟管，這種方法根本無需任何支承，或者只需較少的支承(對支承的需求大量減少)即可載送流體。這種軟管適用於低溫以及非低溫領域。
我們還發現了一種改進上述類型軟管之密封層的方法。
在歐洲專利EP0076540A1所述的軟管中，纏繞線保持正確的位置是重要的。通常，內部以及外部螺旋纏繞線彼此軸向錯開大致等於半個螺距長度的距離。這種布置可以提供最佳的結構完整性。但是，這種類型軟管的一個問題是重複彎曲會導致纏繞線圈偏離正確的方向。

發明內容
本發明涉及對上述類型軟管外部的改進，即對管狀體外部之軟管部分的改進。
歐洲專利EP0076540A1所述類型軟管通常通過以下方式形成內部線纏繞於一管狀芯軸上而形成一內部線圈；一內部加強層纏繞於管狀芯軸以及內部線圈上；一密封層纏繞於內部加強層；一外部加強層纏繞於密封層；一外部線纏繞於外部加強層而形成一外部線圈；軟管的端部通過卷邊而固定；同時軟管由芯軸上移走。
本發明還涉及對軟管端部收尾的改進。
概括的說，我們為軟管提供了一種軸向加強裝置，因此軟管能夠較先前承受更大的軸向拉伸，而不會削弱軟管的其它性能。
本發明一方面提供了一種軟管，所述軟管包括一布置在內部以及外部固定件之間的、由柔性材料製成的管狀體，其中所述軟管還進一步包括一個軸向加強裝置，當管狀體承受軸向拉伸時，所述軸向加強裝置能夠減小管狀體的變形，並且當軸向加強裝置承受軸向拉伸時，它能進一步地在所述管狀體的至少一部分上產生一沿徑向向內的力。
在一最佳實施例中，管狀體以及軸向加強裝置的失效應變在1％-10％的範圍內。在室溫以及低溫時，失效應變最好超過5％。
通過這種布置，所述軸向加強裝置提高了軟管克服軸向應力的能力，同時能夠在軸向拉伸過程中，通過緊壓管狀體的至少一部分而保證軟管的結構完整性。此外，管狀體以及軸向加強裝置的材料最好是可兼容的，從而當操作時，它們以相似的方式工作，這樣一來，沒有一個部件會承受過量的應力和應變。這意味著管狀體以及軸向加強裝置的材料以相似的方式響應應變。本發明的軟管通常需至少3％的彎曲應變(對於圓柱形部件)。同時，內層的偏移以及對被螺旋定位的部件的拉直構成一部分變形，還有作用於軟管壁的結構部件上的1％量級的合成應變。這與金屬0.2％的典型的屈服應變不同。
所述軸向加強裝置最好由非金屬材料製成，特別是塑性材料，適合的材料將在下面予以討論。這是因為金屬材料不可能具有所期望的應變特性。
管狀體以及軸向加強裝置最好由相同的材料構成，尤其最好是下面將予以詳述的超高分子重量的聚乙烯(UHMWPE)。
管狀體最好包括至少一個加強層以及至少一個密封層。更可取的是具有至少兩個加強層，在它們中間夾有密封層。
最好在外部固定件和軸向加強裝置之間具有另外一個加強層。
對一個200毫米直徑的軟管而言，加強層的最大強度最好在100千牛至700千牛(KN)之間。加強層損壞時的彎曲應變最好在2％-15％的範圍內。同時期望上述另外的加強層與軸向加強裝置採用相同的材料，最好是超高分子重量的聚乙烯(UHMWPE)。
軸向加強裝置最好包括一由片材形成的大致管形的套，當受到軸向拉伸時，所述管套能夠保持其形狀的完整性。所述軟管可以具有兩個或多個管套以進一步在受到軸向拉伸時改善軟管的性能。
在一個最佳實施例中，軸向加強裝置為一管狀的編織結構。在此，術語「編織結構」是指由兩種或多種纖維或紗線相互卷繞而形成的細長結構。編織結構的一個特徵是在受到軸向拉伸時能夠伸長。另外一個特徵是當形成管狀外形並且受到軸向拉伸時，其直徑將減小。因而在管狀編織結構環繞管狀體或者位於管狀體中且受到軸向拉伸時，該編織結構將在管狀體的至少部分上產生一個沿徑向向內的力。
整個管套最好是編織結構。然而只是管套長度的一部分或多個部分為編織結構也是可能的。
所述編織結構最好一直沿管套的圓周方向延伸。然而只是管套圓周方向的一部分採用編織結構也是可能的。
所述編織結構可以是雙軸的(即編織層只由兩種相互卷繞的纖維或紗線形成)，或者是三軸的(即編織層還包括縱向延伸的纖維或紗線以增強軸向強度)。
儘管軸向加強裝置最好採用編織物結構，但是也可採用符合上面提及的功能性需求的其它形式。這樣一來，軸向加強裝置以一適當布置的、螺旋纏繞於管狀體上的繩或索而被提供。
軟管材質的選擇應當使得軟管能夠在其預期的環境中工作。因此，需要軟管能夠輸送壓力流體，並且流體不會從軟管壁滲漏出來。還需要軟管承受重複彎曲，以及由軟管和流體重量共同導致的軸向應力。同時，如果軟管需用於輸送低溫流體，軟管的材質應當使得軟管能夠在相當低的溫度工作，而不會對其性能造成任何顯著的影響。
每一個加強層的主要作用是在輸送流體期間承受軟管受到的周向應力。因此，任一加強層應具有所需程度的柔韌性，並且能夠承受必要的應力。同時，如果軟管用於輸送低溫流體，則每個加強層必須能夠承受低溫。
每一加強層最好採用片材，而且所述片材通過螺旋方式卷繞成一管狀外形。這意味著當一軸向力意圖將加強層的卷繞部拉開時，加強層對於軸向拉伸不具有太大的抗力。上述或每一加強層可以包括一個一體的片材連續層，或者可以包括兩個或多個一體的片材連續層。但是，上述或每個片材加強層(取決於軟管的長度)較為通常地由沿軟管長度方向設置的多個獨立的片材形成。
在最佳實施例中，每一加強層由一種纖維織物構成，最好是一種紡織(編織)纖維。每一加強層可以是一種天然的或合成的材料。所述每一加強層適宜採用一種合成聚合物，如聚酯、聚醯胺或者聚烯烴。所述合成聚合物可以採用能夠形成纖維製品的纖維或者紗線。
當每一加強層由一種聚酯構成時，那麼它最好採用聚乙烯對苯甲酸酯。
當每一加強層由一種聚醯胺構成時，那麼它可以採用脂肪族聚醯亞胺，如尼龍；或者可以採用芳族聚醯胺，如芳族聚醯胺組合物。例如，每一加強層可以是諸如KEVLAR(註冊商標)的一種亞苯基對二苯基化合物(p-phenyleneterephthalamide)。
當每一加強層由一種聚烯烴構成時，可以採用聚乙烯、聚丙烯或者聚丁烯均聚物，或其共聚物、三聚物，並且最好是單軸或雙軸定向。更可取的是，聚烯烴是一種聚乙烯，並且最好是一種高分子重量聚乙烯，特別是UHMWPE。
本發明所用的UHMWPE一般具有400,000以上的平均分子重量，標準的是在800,000以上，通常是在1,000,000以上。平均分子重量一般不會超出15,000,000。UHMWPE的分子重量最好在1,000,000-6,000,000之間。在本發明中最適用的UHMWPE被高度定向，並且通常在一個方向已被拉伸至少2-5倍，而在其它方向被拉伸至少10-15倍。
在本發明中最實用的UHMWPE通常具有大於80％的同向，更一般地具有大於90％的同向，最好具有大於95％的同向。結晶度一般大於50％，更一般地大於70％。結晶度上升至85％-90％也是可以的。
UHMWPE在以下專利文獻中均被描述，如美國專利USA4344908、US-A-4411845、US-A-4422993、US-A-4430383、US-A-4436689，歐洲專利EP-A-183285、EP-A-0438831以及EP-A-0215507。
每一加強層由一高度定向的UHMWPE構成是特別有益的，例如可以從DSM High Performance Fibres BV(一家荷蘭公司)獲得，其商標名為DYNEEMA，或者從Alliedsignal Inc.(一家美國公司)獲得，其商標名為SPECTRA。
有關DYNEEMA的其它詳細描述在一題為「DYNEEMA，最高的纖維性能、特性及其應用」的商標手冊中公開，由DSM High PerformanceFibres BV發行，1998年2月出版。有關SPECTRA的其它詳細描述在一題為「SPECTRA性能材料」的商標手冊中公開，由Alliedsignal Inc.發行，1996年5月出版。這些材料自80年代即可獲得。
在最佳實施例中，每一加強層由沿經向和緯向排列的纖維形成的纖維製品構成。如果每一加強層被布置成其經向纖維與軟管軸向所成角度小於20°將是特別有用的；我們還建議這一角度大於5°。在最佳實施例中，每一加強層被布置成其經向纖維與軟管軸向所成角度為10°-20°，最好大約是15°。
密封層的作用主要用於防止管狀體所輸送流體的滲漏。因此，密封層應具有一定程度的柔韌性，並且應具有所期望的密封特性。同時，如果軟管用於輸送低溫流體，則每個加強層必須能夠承受低溫。
密封層可以採用與每個加強層相同的原材料製成。作為替換，密封層可以採用含氟聚合物，如聚四氟乙烯(PFTE)；氟化乙丙烯共聚物，如六氟丙烷以及四氟丙烷的共聚物，該共聚物可以從杜邦的氟產品(DuPont Fluoroproducts)中獲得，商標名為Teflon FEP；或者氟化烴-烷氧基全氟化合物(perfluoralkoxy)，其可以從DuPontFluoroproducts獲得，商標名為Teflon PFA。這些薄膜可以通過擠壓或吹制而成形。
我們建議密封層由片材製成，所述片材通過螺旋方式卷繞成一管狀外形。如同加強層，這意味著當一軸向力意圖將密封層的卷繞部拉開時，密封層對於軸向拉伸不具有太大的抗力。所述密封層可以包括一單獨的片材連續層，或者可以包括兩個或多個單獨的片材連續層。但是，每個密封層(取決於軟管的長度)較為通常地由沿軟管長度方向設置的多個獨立的片材形成。如果需要，密封層可以包括一個或多個位於加強層內側的熱收縮密封套(即呈管狀外形)。
我們建議密封層包括多層疊置的薄膜。最好有至少2層，更好地是至少5層，再好就是至少10層。在實際中，密封層可以包括20、30、40、50或者更多層薄膜。薄膜層數量的上限取決於軟管的整體尺寸，但是薄膜層超過100層也不大可能需要。通常最高50層就足夠了。每一薄膜層的厚度通常在50-100毫米之間。
當然，密封層的數量超過一個也是可取的。
下面將對密封層的一個最佳實施例進行描述。
軸向加強裝置可以採用和加強層相同的材料形成。因此，很顯然軸向加強裝置、加強層以及密封層均可由同樣的基本化合物製成。但是，為了提供所需的功能，即軸向加強裝置提供一個軸向加強功能，加強層提供抵抗周向應力的加強作用，密封層提供一個密封功能，化合物的結構必須有所不同。我們已經發現UHMWPE材料是最適合的，尤其是DYNEEMA以及SPECTRA產品。這些材料在低溫情況下具有良好的工作性能。上面所討論的與加強層有關的UHMWPE的最佳參數對軸向加強裝置也是適合的。但是，關於這一點需要注意的是，軸向加強裝置所用UHMWPE的參數無需和加強層所用UHMWPE的參數相同。
軸向加強裝置位於管狀體的夾層中也是可能的。但是我們認為軸向加強裝置位於管狀體和外部固定件之間更好。在另外一個最佳實施例中，軸向加強裝置位於管狀體的夾層中，同時另一個軸向加強裝置位於管狀體和外部固定件之間。
當軟管在低溫情況下應用時，期望為管狀體提供一個絕熱層。絕熱層位於外部線和管套之間和/或外部線的外側。絕熱層可以採用通常在低溫設備中提供絕熱的材料。軸向加強裝置最好圍繞絕熱層設置，以便於壓緊絕熱層並保持結構的完整性。除了軸向加強裝置以外，圍繞絕熱層的軸向加強裝置最好位於外部固定件以及管狀體之間。絕熱層的一個特定適合的結構將在下面進行詳細的描述。
本發明另一方面提供了一種軟管，所述軟管包括一布置在內部和外部固定件之間的、由柔性材料製成的管狀體，其中管狀體包括至少一個由纖維沿經向和緯向排列而成的纖維製品加強層，其特徵在於，每一加強層被布置成纖維的經向與軟管的軸向之間的夾角小於20°，較好地是小於15°，最好是小於10°。按照本發明這一方面的軟管可以與按照本發明第一方面所述軟管的附加特徵進行任意組合。
本發明另一方面提供了一種製造軟管的方法，該方法包括以下步驟
(a)在一管狀芯軸上繞線以形成一個內部線圈；(b)在管狀芯軸和內部線圈上纏繞一片材，以形成一個管狀體；(c)將一個管狀軸向加強套套在芯軸的自由端，從而使得芯軸在軸向加強套內延伸，然後沿芯軸拉動軸向加強套，以使其部分覆蓋管狀體；(d)在軸向加強套上繞線以形成一個外部線圈；(e)固定經由步驟(d)而生產的軟管的端部；以及(f)從芯軸上將軟管移開。
線圈以及片材最好經過拉伸起作用，從而為軟管提供良好的結構完整性。
如上所述，步驟(b)的片材最好包括夾有一個密封層的兩個加強層。在最佳實施例中，呈片狀結構的內部加強層螺旋纏繞於內部線圈以及芯軸上；隨後片狀結構的密封層螺旋纏繞於內部加強層上；然後呈片狀結構的外部加強層纏繞於密封層上。一般而言，多個密封層也可採用。
管狀軸向加強層可以和上述的軸向加強套相同，並且最好採用編織結構。
內部及外部線圈最好採用具有相同螺距的螺旋結構，同時外部線圈的位置偏離內部線圈半個螺距長度。
本發明另一方面提供了一種軟管，所述軟管包括一布置在內部及外部固定件之間的、由柔性材料製成的管狀體；管狀體用於輸送流體，並且防止流體自管狀體滲漏，其特徵在於所述軟管還包括一個沿管狀體設置的通常為管狀的編織結構。
本發明另一方面提供了一種軟管，所述軟管包括一布置在內部及外部固定件之間的、由柔性材料製成的管狀體；所述管狀體包括一個夾在內部及外部加強層之間的密封層，其特徵在於，所述密封層包括至少兩層聚合薄膜，一薄膜層由第一聚合物製成，另一薄膜層由不同於第一聚合物的第二聚合物製成。
在一最佳的實施例中，一聚合薄膜比另一聚合薄膜的剛性大，因此材料特性所帶來的屈服應變的差異在操作溫度以及壓力下得以體現。外薄膜的剛性最好比內薄膜的剛性大。其作用在於當軟管湊巧發生破裂時，密封層具有一個失效控制，從而使得剛性較大的外部聚合物損壞的同時，韌性較大的聚合物能夠在一定時間內支承內部壓力，直至壓力逐漸消失。
在最佳實施例中，韌性較大的密封層在常溫下的最大失效應力超過100％，對於其它密封層最大失效應力要至少少20％。
構成密封層的每一種聚合薄膜最好採用聚醯胺、聚烯烴或含氟聚合物。
當密封層的聚合薄膜由聚醯胺構成時，它可以是脂肪族聚醯亞胺，如尼龍，或者可以是芳族聚醯胺，如芳族化合物。
我們建議構成密封層的一種聚合薄膜採用聚烯烴，另一聚合薄膜採用含氟聚合物。
適用的聚烯烴包括聚乙烯、聚丙烯或者聚丁烯均聚物，或其共聚物、三聚物。並且聚烯烴薄膜層最好是單軸或雙軸定位。更可取的是，聚烯烴是一種聚乙烯，並且最好是一種高分子重量聚乙烯，特別是上面已予以詳述的UHMWPE。上面已討論的與加強層相關的UHMWPE的最佳參數(如分子重量範圍等)同樣適用於密封層。但是，就這一方面而言需注意的是，密封層所用UHMWPE的參數無需和加強層所用UHMWPE的參數相同。
由於密封層提供密封作用，所以密封層應當採用不會造成被輸送流體滲漏的薄膜層。因此被高度定向的UHMWPE在結構上應具有令人滿意的密封特性。這些產品通常為一整塊，其可通過進一步的加工而獲得所需的形狀。密封層的薄膜層可通過在所述整塊原料上切割一薄層而形成。另外密封層的薄膜層也可以是UHMWPE吹塑薄膜。
適用的含氟聚合物包括聚四氟乙烯(PTFE)；氟化乙丙烯共聚物，如六氟丙烷以及四氟丙烷的共聚物，該共聚物可以從DuPontFluoroproducts獲得，商標名為Teflon FEP；或者氟化烴-烷氧基全氟化合物(perfluoralkoxy)，其可以從DuPont Fluoroproducts獲得，商標名為Teflon PFA。這些材料可以通過擠壓或吹塑成形。
所述密封層最好由多層聚合薄膜構成。在一實施例中，第一和第二聚合物在密封層的厚度方向上交替排列。但是這並不是唯一可能的布置方案。在另一種布置方案中，所有第二聚合物層被所有第一聚合物層環繞，或者反之。
我們建議密封層的聚合薄膜採用片材，所述片材以螺旋方式卷繞成一管狀結構。每一聚合薄膜可以包括一個單獨的連續層，所述連續層由軟管的一端至另一端卷繞在內部加強層上。但是，更為普遍的是(取決於軟管的長度)多個獨立長度的聚合薄膜纏繞在內部加強層上，每一薄膜層覆蓋一部分軟管。如果需要，密封層可以包括至少兩個位於內部加強層上的熱收縮密封套(即呈管狀外形)。至少兩個密封套應由不同材料製成。
所述密封層至少包括兩層最好疊置的不同薄膜。所述密封層最好包括至少5層疊置薄膜，更可取的是至少10層。實際上，密封層可以包括20、30、40、50或者更多層疊置薄膜。層數的上限取決於軟管的整體尺寸，但是薄膜層超過100層也不大可能需要。通常最高50層就足夠了。每一薄膜層的厚度通常在50-100毫米之間。薄膜層包括至少兩種不同類型的聚合薄膜。
當然，密封層的數量超過一個也是可取的。
所述密封層最好還包括至少一個部分地或全部地由一種金屬、一種金屬氧化物或其混合物構成的層。除非另作說明，本文中所指的金屬層是指金屬氧化物層。因此，金屬層可以是一金屬薄膜層(即一單獨的整體為金屬、金屬氧化物或其混合物的層)，或一覆蓋聚合物的金屬薄膜、或鍍有金屬的聚合物薄膜層。我們建議金屬層是一覆蓋聚合物的金屬薄膜。金屬可以例如是鋁氧化物。聚合物可以例如是聚酯。
適用的塗有聚合物的金屬薄膜包括可從英國Stevenage HiFi的Industrial Film獲得的，商標名為MEX505，MET800，MET800B及MET852的產品；其中MET800B是最佳的。
密封層的外部還可設置另一金屬層。另一金屬層最好位於管狀體和外部固定件之間。在此也可提供一石棉層以改善絕熱性，石棉層最好位於密封層和外部金屬層之間，其目的是在兩個金屬層之間建立一個環形熱通道。
本發明另一方面提供了一種軟管，所述軟管包括一布置在內部及外部固定件之間的、由柔性材料製成的管狀體；所述管狀體包括一個夾在內部及外部加強層之間的密封層，其特徵在於所述密封層由一種UHMWPE構成。上面已討論的與加強層相關的UHMWPE的最佳參數(如分子重量範圍等)同樣適用於密封層。但是，就這一方面而言需注意的是，密封層所用UHMWPE的參數無需和加強層所用UHMWPE的參數相同。
就本發明的這一方面而言，如果密封層採取熱收縮套形式，則無需採用不同材料製成，但是必須採用UHMWPE。
在本發明的最佳實施例中，密封層包含由不同材料構成的至少兩層聚合薄膜，並且至少其中一層薄膜採用超高分子重量聚乙烯。
密封層最好還包括至少一覆蓋聚合物的金屬薄膜、或鍍有金屬的聚合物薄膜。
本發明另一方面提供了一種軟管，所述軟管包括一布置在內部及外部固定件之間的、由柔性材料製成的管狀體，所述管狀體包括一個夾在內部以及外部加強層之間的密封層，其特徵在於所述密封層包括至少一金屬薄膜層(即一單獨的整體為金屬、金屬氧化物或其混合物的層)，或一覆蓋聚合物的金屬薄膜、或一鍍有金屬的聚合物薄膜。
金屬薄膜具有反射性，因而可以減少熱量損失或熱量獲取，這在低溫情況下是非常有用的。此外金屬薄膜可提供良好的屏障特性，因而可減少蒸汽傳遞-這可有效地防止在輸送氣體時材料的損失。
當軟管應用於低溫領域時，希望在管狀體周圍提供絕熱。絕熱層可位於外部線和管狀部件之間以及/或外部線的外側。所述絕熱層由在低溫設備中通常起到絕緣作用的材料構成，如合成泡沫材料。下面將就一特別適合的絕熱結構予以描述。
本發明一方面涉及對軟管彎曲能力的改進。具體地說，本發明提供了一種裝置，該裝置可在無需損害軟管彎曲能力的情況下將外部線定位。
本發明另一方面提供了一種軟管，所述軟管包括一布置在內部及外部固定件之間的、由柔性材料製成的管狀體，其特徵在於，具有一個圍繞管狀體設置的固化的樹脂基體，為了限制外部固定件和軟管其餘部分之間的相對運動，外部固定件至少部分嵌入樹脂基體中。
固化的樹脂基體必須具有足夠的柔性，其可以根據軟管的特定應用場合而進行一定程度的彎曲。很顯然，在某些情況下需要軟管更具彈性。
樹脂基體最好由一合成聚合物構成，如聚氨基甲酸酯。樹脂基體最好由在固化之前能夠以液體形式敷著在軟管上的材料製成。未固化的樹脂通常以噴射、澆注以及上色的方式附著於軟管上。這就使得未固化的樹脂可位於管狀體以及外部固定件的外表面，並且以適當的方式固化成一柔性外罩。固化機構可以是光、溼氣等等。
樹脂基體可以位於外部固定件下方的層面上，也可位於在其外表面的任何層面上。緊鄰固化樹脂基體的至少一個層面最好能夠承受低溫，這樣一來，如果樹脂基體由於低溫而破裂，相鄰的層面可以藉助於樹脂基體和相鄰層面之間的附著力而共同支承樹脂基體。當樹脂基體的兩側均與相鄰層相連時，可以得到最穩定的結構。
我們已發現特定的材料尤其能夠在低溫情況下使軟管具有良好的絕緣特性。尤其是玄武玻璃纖維構成的纖維製品能夠提供特別良好的絕緣特性。
因此，本發明另一方面提供了一種軟管，所述軟管包括一布置在內部及外部固定件之間的、由柔性材料製成的管狀體，以及圍繞管狀體布置的絕緣層，其特徵在於，絕緣層包括由玄武玻璃纖維構成的纖維製品。
適用的玄武玻璃纖維可以從Sudaglass Fiber公司獲得，其產品名稱為BT-5，BT-8，BT-10，BT-11以及BT-13。所述纖維的最佳厚度為0.1毫米至0.3毫米。如果需要，可以採用多層玄武玻璃纖維。
我們還發現玄武玻璃纖維的絕緣特性在受壓時增強，因此建議設置一圍繞玄武玻璃纖維並用於壓縮玄武玻璃纖維層的壓縮層。
除了玄武玻璃纖維層外，絕緣層還可以包括由其它絕緣材料製成的層，如聚合體泡沫材料。
我們建議絕緣層還包括至少一個加強層。加強層可由合成聚合物構成，如聚酯、聚醯胺或聚烯烴。加強層也可採用和上述管狀體之內部及外部加強層相同的材料製成。所述絕緣層的加強層最好採用超高分子重量聚乙烯(UHMWPE)，如上所述的DYNEEMA或SPECTRA。
管狀體最好包括至少一加強層和至少一密封層。尤其最好具有至少兩個加強層，其中間夾有一密封層。所述管狀體最好與上述管狀體具有相同的特徵。
管狀體還可以包括一層或多層由傳統的絕緣材料和/或上述玄武玻璃纖維製成的絕緣層。
所述軟管最好同時具有上述的軸向加強裝置。
本發明另一方面提供了一種製造軟管的方法，其包括以下步驟(a)在一管狀芯軸上繞線以形成一個內部線圈；(b)在管狀芯軸和內部線圈上纏繞一片材，以形成一個管狀體；(c)在所述管狀體上繞線以形成一外部線圈；(d)將一種可固化的液體樹脂敷著在管狀體以及外部線圈的外表面上；(e)使得樹脂固化；(f)固定經由步驟(e)而形成的軟管的端部；以及(g)從芯軸上將軟管移開。
所述方法最好還包括在固化樹脂上施加一絕緣層的步驟。所述絕緣層最好由如上所述的一種由玄武玻璃纖維形成的纖維製品構成。
在步驟(c)中，所述管狀體可以是一如上所述的管狀體。所述管狀體還可以包括一層或多層由傳統的絕緣材料以及/或上述玄武玻璃纖維製成的絕緣層。
將覆蓋有塗層的軟管暴露於空氣中就可方便地實現固化，也可通過諸如加熱裝置一類的活性裝置實現或加速固化。
可固化的樹脂基體可以包括氣泡，這一點將在下面予以描述。
本發明另一方面涉及對軟管熱阻以及/或浮力的改善。具體地說，本發明涉及注有氣泡的塑性材料層的應用。
按照本發明的另一方面，其提供了一種軟管，所述軟管包括一布置在內部及外部固定件之間的、由柔性材料製成的管狀體，其特徵在於，圍繞所述管狀部件的一塑性材料層，所述塑性材料中具有氣泡。
所述塑性材料最好是聚氨基甲酸酯。所述塑性材料最好以液體形式噴射於所述管狀體的表面，然後使其固化。再次，將覆蓋有塗層的軟管暴露於空氣中就可方便地實現固化，也可通過諸如加熱裝置一類的活性裝置實現或加速固化。
氣泡可以通過向噴射前仍處於液體狀態的塑性材料中注入氣體而結合形成。
包含有氣體的塑性材料合成層具有一些塑性材料自身有利的結構特性，如良好的耐磨和耐擠壓性，同時還具有得以很大改善的絕緣特性。由於氣體的存在其還具有增大的浮力，這可用於製造能夠漂浮於水中、並且能夠沿其長度具有相同浮力的軟管。
包含有氣體的塑性材料最好被又一層不包括氣泡的塑性材料所覆蓋。該層塑性材料最好被可靠地連接在包含有氣體的塑性材料層上。並且所述不包括氣泡的又一塑性材料層可以採用和包含有氣體的塑性材料層相同的材料製成。所述不包括氣泡的又一塑性材料層最好採用聚氨基甲酸酯。
兩個塑性材料層可以採用除噴射以外的其它技術形成，如澆注、上色或擠壓。
任何適合的氣體均可用於形成氣泡，這些氣體包括空氣、氮氣或惰性氣體。
在注氣之前，聚氨基甲酸酯的比重最好大約是1.2。
不包括具有氣泡的塑性材料層的軟管的比重通常為大約1.8。在塗敷包含氣體的層之後，所述軟管最好具有小於1的平均比重，最好小於0.8。PU覆蓋層的厚度可以例如是4-8毫米，最好是6毫米。氣泡的直徑最好小於約2毫米。
具有氣泡的塑性材料層也可用於上述的軟管實施例中。特別地，除了具有氣泡的塑性材料層之外，本發明可包括一具有如上所述的固化樹脂基體的層。在這種結構中，具有氣泡的塑性材料層通常位於固化的樹脂基體的外部。該具有氣泡的塑性材料層取代固化的樹脂基體也是可能的，這樣一來，固定件就嵌入所述具有氣體的塑性材料層中以限制外部固定件的相對運動。
本發明另一方面提供了一種製造軟管的方法，該方法包括以下步驟(a)在一管狀芯軸上繞線以形成一個內部線圈；(b)在管狀芯軸和內部線圈上纏繞一片材，以形成一個管狀體；(c)在所述管狀體上繞線以形成一外部線圈；(d)將一種可固化的且被注入氣體的液體樹脂施加在管狀體以及外部線圈的外表面；(e)使得樹脂固化而形成一具有氣泡的固態塑性材料覆蓋層；(f)固定經由步驟(e)而形成的軟管的端部；以及(g)從芯軸上將軟管移開。
術語「注入氣體」是指樹脂中充滿一種氣體。因此，當固化時，樹脂形成了一種其中包含有氣泡的固狀材料。如上所述，氣體可以是，但不必須是空氣。
本發明另一方面提供了一種用於軟管端部收尾的端部裝置，所述軟管包括一布置在內部及外部螺旋線之間的、由柔性材料製成的管狀體，其特徵在於，所述端部裝置包括一個適於至少部分位於軟管中的內部件；一個適於至少部分密封所述管狀體的密封件，所述管狀體位於所述密封件和所述內部件之間；以及一個獨立的載荷傳遞裝置，所述裝置適於沿所述密封件傳遞作用於軟管上的軸向載荷，從而減少或消除位於所述密封件和所述內部件之間的軟管上的軸向載荷。
所述密封件最好用於沿圓周方向至少部分密封在所述密封件和所述內部件之間的管狀體。
所述內部件最好是大致圓柱狀的，同時所述密封件最好呈適於接納所述內部件的環狀，從而使得所述管狀體能夠卡在所述內部件的外表面和所述環的內表面之間。
所述密封件和所述內部件之間的密封可以通過多種方式獲得。例如，在一實施例中，所述密封件可以是能夠被緊固的開環，以便於提供一充分的密封。在另外一個實施例中，所述密封件可簡單地包括一個密封環，所述密封環與所述內部件過盈配合。
但是，在最佳實施例中，所述密封件包括一個內部密封環以及一個能夠被緊固的外部密封環，以便於促使所述密封環與所述管狀體及所述內部件結合。在此實施例中，所述密封環最好與所述內部件過盈配合，以進一步提高密封性能。
所述內部件、密封環以及所述開環可以採用任何適合的材料。通常，所述內部件以及所述開環可以採用不鏽鋼製成。所述密封環可以採用不鏽鋼製成，但是最好採用聚四氟乙烯(PTFE)。
所述密封件最好具有下述密封件的特徵。
所述載荷傳遞裝置最好包括一個軟管結合部件、一個載荷傳遞部件以及一個固定於所述內部件上的端部部件。所述密封件位於所述載荷傳遞部件和所述端部部件之間，並且所述軟管結合部件及端部部件通過所述載荷傳遞部件相連。
所述軟管結合部件和所述軟管的結合方式使得軟管中的至少部分軸向力由軟管傳遞至軟管結合部件。所述軟管結合部件將這些力傳遞至所述載荷傳遞部件，所述載荷傳遞部件將這些力傳遞至端部部件。通過這種方式，軟管中的至少部分軸向力繞過所述密封件而被傳遞，從而提高了所述密封件的密封可靠性。
所述內部件及所述載荷傳遞裝置最好包括一個用於接納軟管線的部分。所述內部件可以具有用於接納內部線的螺旋凹槽，所述載荷傳遞裝置可以具有用於接納外部線的螺旋凹槽。最好的是，所述載荷傳遞裝置的軟管結合部件具有螺旋凹槽。
所述載荷傳遞部件最好包括一個通常呈盤狀的載荷傳遞板，其具有一個使軟管穿過的孔，所述載荷傳遞板具有一個可與所述軟管結合部件結合的面，從而使得載荷能夠由所述軟管結合部件傳遞至該板。所述載荷傳遞部件最好還包括一個固定於所述板和所述端部部件之間的載荷傳遞杆，以便於將載荷由所述板傳遞至所述端部部件。所述載荷傳遞杆可以具有一個緊固件，如一螺母。
所述內部件最好具有一個適於在所述軟管的一個端部內延伸的軟管端，以及一個遠離所述軟管端的末端。所述端部部件位於所述密封件的一側，緊鄰該末端，同時所述軟管結合部件位於所述密封件的另一側，並緊鄰所述軟管端。
所述內部件的外表面上最好具有至少一個位於所述密封件下方並和所述管狀部件的所述部分相結合的結構。所述結構用於提高所述管狀部件的密封性，並且使得所述管狀部件更難於由所述內部件及所述密封環之間拉動。所述每一結構最好包括一個繞所述內部件的外表面周向延伸的伸出部。最理想的是，所述結構為兩個或三個。
本發明另一方面提供了一種製造軟管的方法，其包括以下步驟(a)在一管狀芯軸上繞線以形成一個內部線圈；(b)在管狀芯軸和內部線圈上纏繞一片材，以形成一個管狀體；(c)在所述管狀體上繞線以形成一外部線圈；(d)將軟管由芯軸上移開；其特徵在於，還包括以下步驟
(e)在所述軟管的開口端設置一內部部件；(f)將一載荷傳遞裝置固定在所述軟管的外表面；以及(g)將一密封件固定在所述管狀體的外表面。
該方法最好在步驟(b)和步驟(c)之間還包括下列步驟(h)將一個管狀軸向加強部件套在芯軸的自由端，從而使得芯軸在軸向加強部件內延伸，然後沿芯軸拉動軸向加強套，以使其部分覆蓋管狀體。
所述軸向加強部件最好被所述載荷傳遞裝置固定，並且該方法在步驟(f)之後還包括以下步驟(i)將所述管狀軸向加強部件翻卷，使其與所述載荷傳遞裝置的一部分重疊。
為了使得軟管具良好的結構完整性，所述線圈以及所述片材最好在受拉情況下應用。
如上所述，步驟(b)中的片材最好包括夾有一密封層的兩個加強層。在最佳實施例中，一呈片狀的內部加強層螺旋纏繞於所述內部線圈以及芯軸上，然後呈片狀的所述密封層螺旋纏繞於所述內部加強層上；隨後呈片狀的所述外部加強層纏繞於所述密封層周圍。通常可以採用多個密封層。
所述內部及外部線圈最好採用具有相同螺距的螺旋結構，並且外部線圈的位置和內部線圈的位置相錯半個螺距長度。
在所述端部裝置放置在所述軟管中之前，可以將所述軟管由所述芯軸上移開。或者，使內部芯軸向上滑動至所述軟管的一端，從而使得所述端部裝置能夠處於所述軟管的其它部分，因此在所述端部裝置以及所述軟管的其它部分仍位於芯軸上的同時，可將所述軟管的其它部分與所述端部裝置固定。
當然，所述軟管的每一端可採用一獨立的端部裝置。
本發明涉及對軟管端部密封的一種改進。
按照本發明的另一方面，其提供了一種用於密封軟管一端部的端部裝置，所述軟管包括一布置在內部及外部螺旋卷繞線之間的、由柔性材料製成的管狀體，其特徵在於，所述端部裝置包括一個至少部分位於所述軟管內的內部件；以及一個用於至少部分密封所述管狀體的密封環，所述管狀體位於所述密封環和所述內部件之間；其中所述密封件包括一個密封環以及一個壓縮件，所述壓縮件用於壓縮所述密封環，使其與所述管狀體的所述部分密封配合，同時所述壓縮件可緊固地抵靠於所述密封件上，以便於有選擇地增大或減小壓縮件對密封件的壓縮力。
在一最佳實施例中，所述壓縮件可緊固地抵靠於所述密封件上，以便於有選擇地增大或減小壓縮件對密封件的壓縮力。
在另一最佳實施例中，所述壓縮件以及所述密封環以可移動的方式安裝在所述軟管上。
因此，按照本發明，端部裝置中不存在不可回復的塑性變形。
所述壓縮件最好在所有方向均等地壓縮所述密封環。
所述壓縮件最好具有可調節的直徑，並且還包括一個緊固裝置，所述緊固裝置可施加一個使得所述壓縮件的直徑減小的力，從而壓縮位於所述壓縮件內的密封環。我們建議所述壓縮件包括一個開環或一個小型卡箍。
在一最佳實施例中，所述壓縮件由受冷時收縮量小於所述密封環的一種材料製成。這為下面將要描述的軟管的製造提供了一種有利的方式。所述密封環和所述壓縮件可以採用任意適合的材料。有許多在受冷時具有所期望的不同收縮量的材料。我們建議所述壓縮件採用不鏽鋼，所述密封環採用聚四氟乙烯(PTFE)。所述密封環最好包括加強的PTFE，如添加玻璃的PTFE，以防塑性變形。所述密封環最好包括10％-20％重量的玻璃填充物。
所述內部件最好由受冷時收縮量小於所述密封環的一種材料製成。這一特徵的作用在於當端部裝置受冷時，所述密封環的收縮量大於所述內部件的收縮量，從而將所述密封環緊固在所述內部件上，提高了密封性。所述內部件可由任何適合的材料製成。不鏽鋼就是一種特別適合的材料。
所述內部件的外表面上最好具有至少一個位於所述密封環下方並和所述管狀體的所述部分結合的結構。所述每個結構拉伸薄膜，用於提高所述管狀部件的密封性，並且使得所述管狀部件更難於由所述內部件及所述密封環之間拉動；拉伸操作可以使得薄膜表面在密封情形下更均衡且更平滑。所述每一結構最好包括一個繞所述內部件的外表面周向延伸的伸出部。適宜的是，所述結構具有兩個或三個。
所述密封環最好與所述內部件過盈配合。
在一最佳實施例中，所述端部裝置還包括一個如上所述的載荷傳遞裝置。
按照本發明的另一方面，其提供了一種軟管，所述軟管包括一布置在內部及外部螺旋卷繞線之間的、由柔性材料製成的管狀體，所述管狀體用於輸送流體，並防止流體由管狀體滲漏，其特徵在於，所述軟管進一步還包括一如上所述的端部裝置。
所述軟管結合部件可藉助其和所述軟管之間的摩擦力而方便地自軟管傳遞載荷。但是，所述軟管結合部件最好用於固定部分翻卷至其外部的軟管。這種布置使得載荷由所述軟管的翻卷部傳遞至所述軟管結合部件成為可能。所述軟管翻卷部可以是所述管狀體的一部分，但是其最好是一呈編織結構的軸向加強裝置，下面將對所述軸向加強裝置予以描述。
所述管狀體最好包括至少一加強層以及至少一密封層。較為理想的是包括至少兩個夾有密封層的加強層。所述管狀體最好與上面已討論過的管狀體具有相同的特徵。
所述管狀體還可包括一個或多個絕熱層，所述絕熱層由傳統的絕熱材料以及/或上述的玄武玻璃纖維製品製成。
所述軟管最好還具有如上所述的軸向加強裝置。
本發明另一方面提供了一種製造軟管的方法，其包括如下步驟(a)在一管狀芯軸上繞線以形成一個內部線圈；(b)在管狀芯軸和內部線圈上纏繞一片材，以形成一個管狀體；(c)在所述管狀體上繞線以形成一外部線圈；(d)將軟管由芯軸上移開；其特徵在於，還包括以下步驟(e)在所述軟管的開口端設置一內部部件；(f)在所述管狀體的外表面上設置一密封環；以及(g)在所述密封環上設置一壓縮件，所述壓縮件壓縮所述密封部件，使其與所述管狀體以及所述內部部件密封配合。
所述壓縮件最好由受冷時收縮量小於所述密封環的一種材料製成。所述壓縮件最好還包括一個用於調節作用於所述密封環上壓縮力的裝置；一開環特別適於用作壓縮件。這種構造使得一最佳的生產工序成為可能。
在這種生產工序中，所述壓縮件作用於所述密封件，並且被緊固，然後所述壓縮件以及密封環承受至少一個冷卻周期。這就使得所述密封部件相對於所述壓縮件收縮，藉此壓縮件施加的壓縮力減小。在冷卻繼續的同時，所述壓縮件施加的壓縮力被校正到和冷卻前大致相同的級別，然後溫度升高。這種周期可以根據需要多次實施。該冷卻周期最好實施至少兩或三次，並且每次所述端部裝置被冷卻到至少比所述軟管指定的工作溫度低5℃。這一技術具有三個重要的作用。
首先，如果軟管的工作溫度高於冷卻溫度，則所述密封件在冷卻排除之後產生熱膨脹，因此所述壓縮件將向所述密封環施加額外的壓縮力。
其次，所述軟管在至少和冷卻溫度一樣低的溫度下具有顯著的密封性能。當軟管在低溫領域應用時，這是非常重要的。這樣一來，所述軟管被冷卻的溫度最好與其被使用時的溫度一樣低。通常，我們建議冷卻溫度為-50℃或更低，較為理想的是-100℃或更低，更為理想的是-150℃或更低。冷卻最好通過液氮來實現，因此冷卻溫度能夠低至-196℃。
第三，所述壓縮件產生的流體靜應力使得軟管變形損壞的可能性大大減小，甚至消除。
我們建議所述內部件最好由受冷時收縮量小於所述密封環的一種材料製成。這樣一來，當端部裝置受冷時，所述密封環能夠更牢固地卡緊所述內部件，從而使得當軟管在低溫工作時，端部裝置的密封性得以提高。
線圈以及片材最好經過拉伸起作用，從而為軟管提供良好的結構完整性。
如上所述，步驟(b)中的片材最好包括夾有一密封層的兩個加強層。在最佳實施例中，一呈片狀的內部加強層螺旋纏繞於所述內部線圈以及芯軸上，然後呈片狀的所述密封層螺旋纏繞於所述內部加強層；隨後呈片狀的所述外部加強層螺旋纏繞於所述密封層。通常可以採用多個密封層。
所述內部及外部線圈最好採用具有相同螺距的螺旋結構，並且外部線圈的位置和內部線圈的位置相錯半個螺距長度。
在所述端部裝置放置在所述軟管中之前，可以將所述軟管由所述芯軸上移開。或者，使內部芯軸向上滑動至所述軟管的一端，從而使得所述端部裝置能夠處於所述軟管的其它部分，然後在所述端部裝置以及所述軟管的其它部分仍位於芯軸上的同時，可將所述軟管的其它部分與所述端部裝置固定。
在上述的本發明中，每個固定件通常由一螺旋纏繞線構成。螺旋線通常被布置成彼此偏離半個螺距。螺旋線用於牢固地卡緊位於其間的管狀體，以使得管狀體的各層保持相對穩定，同時使得軟管保持結構的完整性。內部以及外部線可以例如是低碳鋼、奧氏體不鏽鋼或鋁。如果需要，也可以鍍鋅或鍍一種聚合物。
應當理解儘管構成固定件的螺旋線可能具有一相當的抗拉強度，但是線圈形式的螺旋線意味著當固定件受到小的軸向拉伸時也能夠發生變形。線圈的任何顯著變形會很快地破壞軟管的結構完整性。
按照本發明的軟管能夠在廣泛的溫度範圍下應用，例如100℃以上的溫度，從0-100℃的溫度以及0℃以下的溫度。通過適當的選擇材料，軟管能夠在-20℃以下、-50℃以下，甚至-100℃以下使用。例如，在輸送液化天然氣(LNG)時，軟管可在低至-170℃，或者更低的的溫度下工作。此外，軟管也可用於輸送液氧(沸點-183℃)或液氮(沸點-196℃)，在這種情況下，軟管需要在-200℃或更低的溫度下工作。
按照本發明的軟管可以具有不同的工況。軟管的內徑範圍一般可以從大約2英寸(51毫米)至大約24英寸(610毫米)，更一般的是從大約8英寸(203毫米)至大約16英寸(406毫米)。軟管的工作壓力範圍一般是從500千帕至2000千帕，或者可以超過2500千帕。這些與軟管的工作壓力有關的壓力不是爆裂壓力(爆裂壓力應是工作壓力的幾倍)。體積流速取決於流體介質、壓力以及內徑。其範圍通常是從1000立方米/小時至1200立方米/小時。
按照本發明的軟管也可用於腐蝕性材料，如強酸。


下面將對附圖進行說明，其中圖1是按照本發明的軟管在工作時理論上可能受到的應力的示意圖；圖2是按照本發明的軟管的示意性剖面圖；圖3是按照本發明的軟管的一加強層的剖視圖；圖4A是按照本發明的軟管的一管狀軸向加強套的剖視圖，其中軸向加強套處於鬆弛狀態；圖4B是按照本發明的軟管的一管狀軸向加強套的剖視圖，其中軸向加強套處於張緊狀態；圖5A、5B、5C以及5D是按照本發明的軟管的四種使用狀況；圖6是按照本發明的軟管密封層的剖面圖；圖7是圖2所示軟管的絕熱層的更為詳盡的剖面圖；以及圖8是按照本發明的軟管的端部裝置的剖面示意圖。
具體實施例方式
圖1示出了一軟管H在使用時通常受到的應力。箭頭HS表示周向應力，該應力沿軟管H圓周的切線方向作用。箭頭AS表示軸向應力，該應力沿軟管H的長度方向軸向作用。箭頭FS表示彎曲應力，當軟管彎曲時，該應力橫向作用於軟管H的縱軸。箭頭TS表示扭轉應力，該扭轉應力作用於所述軟管的縱軸。箭頭CS表示擠壓應力，該應力源於徑向作用於軟管H外部的載荷。
周向應力HS由軟管H中流體的壓力造成。軸向應力AS由所述軟管中的流體產生，同時也由所述軟管中流體的重量以及所述軟管H自身的重量共同產生。彎曲應力FS由使得軟管H正確定位所需的彎曲程度以及所述軟管H使用時的移動造成。扭轉應力TS由所述軟管的扭轉造成。已有的軟管通常能夠承受周向應力HS、彎曲應力FS以及TS，但是很少能夠承受軸向應力AS。基於這一原因，當已有的軟管受到很大的軸向應力AS時，為了使所述軸向應力AS最小化，其必須被支承著。
本發明解決了承受軸向應力AS的問題。在圖2中，軟管通常用附圖標記10表示。為了清楚起見，圖2以及其它圖中各層的繞線組未示出。
軟管10包括一個管狀體12，所述管狀體12包括一個內部加強層14、一個外部加強層16、以及一個夾在加強層14、16之間的密封層18。一個起軸向加強作用的管狀套20沿所述外部加強層16的外表面設置。
所述管狀體12以及管狀套20位於一個內部螺旋卷繞線22以及一個外部螺旋卷繞線24之間。所述內部及外部螺旋卷繞線22、24彼此偏離半個螺距長度。
一個絕熱層26圍繞所述外部螺旋線24設置。所述絕熱層可以採用已有的絕熱材料，如塑性泡沫材料，或者下面將要描述的與圖7相關的材料。
所述加強層14及16包括由一種合成材料製成的紡織纖維製品，如UHMWPE或芳香尼龍纖維。圖3示出了內部加強層14，從中可明顯看出所述內部加強層14包括沿經向W設置的纖維14a以及沿緯向F設置的纖維14b。為了清楚起見，圖3隻是示出了內部加強層14。我們意外地發現，將所述加強層14的經向W與所述軟管10的縱軸的夾角設置成一個小於20℃且通常為15℃的角度，軟管10的軸向強度能夠得以提高。這一角度在圖3以符號α表示。所述外部加強層16的結構及方位和內部加強層14的結構及方位實質上一樣。所述外部加強層16的角度α和所述內部加強層14的角度α可以相同或不同。
所述密封層18包括多層卷繞於所述內部加強層14的外表面上的塑性薄膜，其在所述內部及外部加強層14和16之間提供了液密性的密封。
所述軟管10還包括一個位於所述管狀套20和外部螺旋線24之間的加強層(未示出)。所述加強層與所述管狀套20和外部螺旋線24具有相似的特性。
所述管狀套20是由兩組纖維20a和20b構成的一管狀編織物。所述管狀套20示於圖4A以及圖4B，在這些圖中，為了清楚起見，只是示出了管狀套20。在兩組纖維20a和20b之間具有空間28，因而當管狀套20受到軸向拉伸時，纖維20a和20b能夠收縮移動至空間28。這在某種程度上可以減少所述管狀套20的直徑，使其緊固在所述管狀體12上，從而增強了軟管的結構完整性，並且使得軟管10的破裂壓力增大。圖4B示出了處於張緊情形下的管狀套20。
圖6詳細示出了密封層18。所述密封層18的設置增大了所述軟管對彎曲應力FS及周向應力HS的抵抗力。
如圖6所示，密封層18包括多層18a，其中每一層由第一種聚合物(如一高度定向的UHMWPE)製成，並且和每層由第二種聚合物(如PFTE或FEP)製成的多層18b交替布置，兩種聚合物具有不同的硬度。所述多層18a以及18b卷繞於所述內部加強層14的外表面，從而在所述內部及外部加強層14和16之間提供了一種液密的密封。如上所述，所述多層18a及18b無需以交替的方式設置。例如，所有多層18a可以放置在一起，所有多層18b可以放置在一起。
圖7詳細示出了絕熱層26。所述絕熱層26主要用於提高軟管10對彎曲應力FS的抵抗力以及軟管的隔熱。
所述絕熱層26包括一內層26a，所述內層26a由一種以噴射、澆注或其它方式施加於所述管狀體12以及外部螺旋線24上的聚氨基甲酸酯構成。硬化後，聚氨基甲酸酯層26a形成了一個所述外部線24嵌入其中的固態基體。這有助於所述外部線24的定位。在最佳實施例中，所述內層26a中具有氣泡。
所述絕熱層26包括位於內層26a之上的一個層26b。所述層26b由玄武玻璃纖維形成的纖維製品構成。所述層26b為軟管10提供了大部分的隔熱性能。
所述絕熱層26還包括位於層26b上的一層26c。所述層26c由UHMWPE構成，如DYNEEMA或SPECTRA。所述層26c主要用於抵抗周向應力以及彎曲應力。
所述絕熱層26還包括一壓縮層26d。壓縮層26d起壓縮所述層26b的作用，同時我們發現玄武玻璃纖維層26b的隔熱特性在受到壓縮後得以大大地提高。所述壓縮層26d可以包括例如緊緊地纏繞於所述層26c上的一繩或索。所述壓縮層26d最好包括一和上述管狀套20相似的軸向加強套。
另外一具有氣泡的聚氨基甲酸酯層(未示出)可以位於壓縮層26d上，以進一步改善軟管10的絕熱特性以及浮力。在包含氣泡的聚氨基甲酸酯層上可設置另一不包含氣泡的聚氨基甲酸酯層(未示出)。所述另外的聚氨基甲酸酯層可附加地或作為替代設置於所述壓縮層26d上。所述內部層26a自身包括氣泡也是可能的。
所述軟管10可通過以下技術形成。為了獲得一具有理想螺距的螺旋構造，第一步將內部線22纏繞於一支撐芯軸上(未示出)。支撐芯軸的直徑和所期望的軟管10的內徑相一致。然後內部加強層14纏繞於所述內部線22以及支撐芯軸上，使得其經向W被設置成期望的角度α。
構成密封層18的多層塑性薄膜18a以及18b隨後被纏繞於所述內部加強層14的外表面上。薄膜18a以及18b的長度通常小於軟管10的長度，因而，多個單獨的薄膜18a以及18b必須纏繞於所述內部層14上。薄膜18a以及18b最好沿密封層18的厚度方向交替布置。一般地，在密封層厚度方向上具有五層單獨的薄膜18a及18b。
然後所述外部加強層16纏繞於密封層18上，使得其經向W被設置成期望的角度α(所述角度可以是α，或者接近α的其它角度)。所述管狀軸向加強套20被拉動至所述外部加強層16的外側。另一加強層進而纏繞於所述軸向加強套20上。
為了獲得一具有理想螺距的螺旋結構，一外部線24纏繞於所述另一加強層20上。所述外部線24的螺距一般等於所述內部線22的螺距，並且所述外部線24位於偏離所述內部螺旋線22半個螺距長度的位置；這在圖2得以示出，其中p表示螺距。
然後一種聚氨基甲酸酯樹脂被噴在所述加強層的外表面，從而在所述加強層以及外部線24上形成一層樹脂罩。所述樹脂硬化後可形成所述內層26a。為了使得內層中具有氣泡，可在所述樹脂硬化前(通常在噴射或上色之前)向其中注入氣體。隨後，所述玄武玻璃纖維層26b卷繞於所述聚氨基甲酸酯層26a上，所述UHMWPE層26c卷繞於所述玄武玻璃纖維層26b上。最後，所述壓縮層26d作用於所述層26c上。
通過將位於所述軟管10內部的一插入件上的襯套翻卷，可以密封所述軟管10的端部。這一收尾步驟通常在所述軟管10已由所述芯軸上移開後實施。
如圖8所示的端部裝置200可以使得所述軟管10的端部被密封。在圖8中，為了清楚起見，軟管10未示出。端部裝置200包括一具有一軟管端202a和一末端202b的筒狀內部件202。所述端部裝置202還包括一個密封件，所述密封件包括一個PTFE密封環204以及一個環繞PTFE密封環204的不鏽鋼開環206。
所述端部裝置200還包括一個載荷傳遞裝置，所述載荷傳遞裝置包括一軟管結合部件208、一載荷傳遞部件210以及一圓盤狀端部件212。所述載荷傳遞部件包括一圓盤形板214以及至少一個載荷傳遞杆216。在圖2中具有兩個杆216，但是具有三個或更多數量的杆216也是可能的。所述每個杆216上具有一個緊固螺母218。所述板212以及214上分別具有安裝杆216的孔212a以及214a。
所述每個板212及214可以是一Simon板，所述軟管結合部件202可以是一Ged環，所述開環206可以是一Eric環。
所述板212還包括孔212b，同時所述內部件202的末端202b具有孔202c。固定螺栓220位於孔202b以及212b中，以便將所述板212固定在所述內部件202的末端202a。圖2中具有兩個固定螺栓220以及相關的孔，但是應當明白固定螺栓220以及相關孔的數量可多可少。
所述軟管結合部件208具有一個內部螺旋凹槽208a，所述軟管10的外部線24穿過所述內部凹槽。所述內部件202具有一外部螺旋凹槽202d，所述內部線22穿過所述外部凹槽。由圖2可看出，類似於所述內部線以及外部線22和24，所述凹槽208a以及202d間隔半個螺距長度p。
內部件202具有兩個沿圓周方向的伸出部202e，所述伸出部位於所述密封環204的下方。伸出部202e用於增強位於所述內部件202以及所述密封環204之間的所述管狀部件20的密封性，並且可以防止所述管狀件被意外地拉至不正確的位置。
所述軟管10如下所述被固定在端部裝置200上。所述內部件202被擰到所述軟管10的端部，從而使得所述軟管10接近所述板212。所述內部線22被放置在凹槽202d中，所述外部線24被放置在所述凹槽208a中。所述內部線22以及外部線24被截斷，以防其沿所述內部件202延伸而超出凹槽202d以及208a。所述絕熱層26在該處也被截斷。所述內部加強層14在該處也被截斷，或者在其到達所述密封環204之前的某處被截斷。這就意味著所述密封層18直接與所述內部件202的外表面結合。然而，所述管狀體12的其它部分可以在位於所述內部件202以及所述密封環204之間的所述內部件202上延伸。
然後所述軟管結合部件208受到緊固而卡緊在軟管10上，從而與所述軟管10形成牢固的結合。緊固所述螺母218，使得軟管10產生一些軸向拉伸，從而造成系統的運動。這些力由所述軟管結合部件208傳遞至所述板214、所述杆216、所述板212以及所述內部件202的末端202b。所述管狀部件20被拉至所述軟管結合部件208的上表面，並且被固定在沿所述軟管結合部件208之上表面延伸的伸出部208b上。
所述管狀體12在所述密封環204下方延伸。在所述軟管結合部件208以及所述螺母218被緊固後，緊固所述開環206，以使得所述密封環204作用於所述管狀體12上的力增大。
然後液氮將所述端部裝置200冷卻至一低溫。此時，所述密封環204的收縮量較所述開環206的收縮量大，因而所述開環206作用於所述密封環204上的壓縮力減小。在所述開環206以及所述密封環204處於一相對低的溫度的同時，所述開環206被再次緊固。隨後溫度升至環境溫度，此時，所述密封環204相對於所述開環206更大的膨脹使得作用於所述密封環上的壓縮力增大。
這就實現了所述軟管10的端部裝配。所述軟管結合部件208為所述軟管10的端部提供了一些密封，並且有助於沿所述密封環204在所述軟管10上產生軸向力。所述軟管10的其它密封由所述密封環204提供。
圖5A至圖5D示出了所述軟管10的三種應用。在圖5A至圖5C中，一個漂浮的儲存及卸載箱(FPSO)102通過一個按照本發明的軟管10而與一個LNG運載裝置104相連。所述軟管10將LNG由一個FPSO儲存箱102輸送至一個LNG運載裝置104的儲存罐。在圖5A中，所述軟管10位於海平面106之上。在圖5B中，所述軟管10位於海平面106之下。在圖5C中，所述軟管10鄰近海平面。在每種情況下，軟管10無需任何中間支撐即可輸送LNG。在圖5D中，所述LNG運載裝置通過軟管10與一陸地存儲設備108相連。
除了圖5A至圖5C所示的應用外，所述軟管10可在多種其它場合下應用。所述軟管可在低溫或非低溫情況下應用。
很顯然，可以對上面所述的本發明進行改進。例如，所述管狀套20可以位於所述外部線24的外側。同時，所述軟管10可以包括輔助加強層14、18，密封層16以及/或管狀套20。所述密封層18a中的一層、或多層、或者所有層可以是敷有聚合物的金屬薄膜，或者是鍍有金屬的聚合物薄膜。類似地，所述密封層18b中的一層、或多層、或者所有層可以是敷有聚合物的金屬薄膜，或者是鍍有金屬的聚合物薄膜。
權利要求
1.一種軟管，所述軟管包括一布置在內部及外部螺旋纏繞線之間的、由柔性材料製成的管狀體，所述管狀體用於輸送流體並防止流體滲漏，其包括兩個中間夾有一密封層的加強層，其特徵在於所述軟管還包括一個軸向加強裝置，當所述管狀體受到軸向拉伸時，所述軸向加強裝置能夠減小所述管狀體的變形，並且當所述軸向加強裝置受到軸向拉伸時，其能夠在所述管狀體的至少一部分上產生一沿徑向向內的力，所述管狀體和所述軸向加強裝置的失效應變在1％-10％的範圍內。
2.如權利要求1所述的軟管，其特徵在於，所述軸向加強裝置包括一由片材形成的管狀套，當受到軸向拉伸時，所述管狀套能夠保持其管狀結構的完整性。
3.如權利要求2所述的軟管，其特徵在於，所述軸向加強裝置包括兩個或多個所述管狀套。
4.如權利要求1、2或3所述的軟管，其特徵在於，所述軸向加強裝置通常為管狀編織結構。
5.如權利要求2所述的軟管，其特徵在於，所述編織品為三維結構。
6.如上述任一權利要求所述的軟管，其特徵在於，還包括一個位於所述軸向加強裝置和所述外部固定件之間的加強層。
7.如權利要求6所述的軟管，其特徵在於，所述管狀體、所述軸向加強裝置以及所述加強層均由相同的聚合物材料製成。
8.如上述任一權利要求所述的軟管，其特徵在於，所述每個加強層包括一由沿經向和緯向定向的纖維構成的紡織製品，所述每個加強層的布置使得所述經向與所述軟管的縱軸的夾角小於20℃。
9.如權利要求8所述的軟管，其特徵在於，所述每個加強層的放置使得所述經向與所述軟管的縱軸的夾角小於10℃。
10.如權利要求6、7、8或9所述的軟管，其特徵在於，所述每個加強層由一種超高分子重量聚乙烯構成。
11.如上述任一權利要求所述的軟管，其特徵在於，所述軸向加強裝置由一種超高分子重量聚乙烯、芳香尼龍纖維或聚酯纖維構成。
12.如上述任一權利要求所述的軟管，其特徵在於，所述密封層由一種超高分子重量聚乙烯或六氟乙烯及四氟乙烯的共聚物構成。
13.如上述任一權利要求所述的軟管，其特徵在於，所述密封層還包括至少一個部分或全部含有一種金屬或金屬氧化物的層。
14.如權利要求1-11中任一權利要求所述的軟管，其特徵在於，所述密封層包括至少兩種聚合薄膜，所述其中一種薄膜由第一聚合物製成，所述其中另一種薄膜由不同於所述第一聚合物的第二聚合物製成，所述其中一種聚合薄膜比所述另一種聚合薄膜的剛性大，從而由所述材料特性帶來的屈服應變的差異在操作溫度以及壓力下得以體現。
15.如權利要求14所述的軟管，其特徵在於，所述外部薄膜比所述內部薄膜的剛性大。
16.如權利要求14或15所述的軟管，其特徵在於，所述密封層的所述聚合薄膜由聚酯、聚醯胺、聚烯烴或含氟聚合物構成。
17.如權利要求14、15或16所述的軟管，其特徵在於，所述密封層的其中一聚合薄膜由聚烯烴構成，另一聚合薄膜由含氟聚合物構成。
18.如權利要求16或17所述的軟管，其特徵在於，所述密封層的其中一聚合薄膜由一高度定向的超高密度聚乙烯構成。
19.如權利要求16、17或18所述的軟管，其特徵在於，所述密封層的其中一聚合薄膜由六氟乙烯及四氟乙烯的共聚物構成。
20.如權利要求14-19中任一權利要求所述的軟管，其特徵在於，所述密封層包括多個含有聚合物薄膜的層，並且所述第一聚合物和第二聚合物沿所述密封層的厚度方向交替設置。
21.如權利要求14-20中任一權利要求所述的軟管，其特徵在於，所述金屬或金屬氧化物層是金屬薄膜層或金屬氧化物薄膜層，或者是覆有聚合物的金屬或金屬氧化物薄膜，或者是鍍有金屬或金屬氧化物的聚合物薄膜。
22.如上述任一權利要求所述的軟管，其特徵在於，還包括一絕熱層。
23.如權利要求1-20中任一權利要求所述的軟管，其特徵在於，還包括一圍繞所述外部線設置的固化的樹脂基體，所述外部線至少部分嵌入所述樹脂基體，以限制所述外部線和所述軟管其它部分之間的相對運動。
24.如權利要求23所述的軟管，其特徵在於，形成所述樹脂基體的未固化的樹脂可以以液態形式塗敷在所述管狀部件上。
25.如權利要求23或24所述的軟管，其特徵在於，所述樹脂基體是聚氨基甲酸酯。
26.如權利要求23、24或25所述的軟管，其特徵在於，還包括一絕熱層，所述絕熱層由一種由玄武玻璃纖維形成的纖維製品構成。
27.如權利要求26所述的軟管，其特徵在於，還包括一環繞所述玄武玻璃纖維製品的壓縮層，所述壓縮層用於壓縮所述玄武玻璃纖維製品。
28.如權利要求27所述的軟管，其特徵在於，所述壓縮層由一種超高分子重量聚乙烯構成。
29.如上述任一權利要求所述的軟管，其特徵在於，還包括一圍繞所述管狀部件的塑性材料層，所述塑性材料層中具有氣泡。
30.如權利要求29所述的軟管，其特徵在於，所述塑性材料是聚氨基甲酸酯。
31.如權利要求29或30所述的軟管，其特徵在於，通過將液態形式的塑性材料噴射在所述管狀體的表面，並使其固化，所述塑性材料即可塗敷在所述管狀體上。
32.如權利要求29、30或31所述的軟管，其特徵在於，在所述塑性材料被噴射前，並仍處於液態的情況下，將氣體注入所述塑性材料中，從而包含有氣泡。
33.如權利要求29-32中任一權利要求所述的軟管，其特徵在於，還包括另外一個塑性材料層，所述塑性材料層不包含氣泡，並且環繞所述含有氣泡的塑性材料層放置。
34.如權利要求33所述的軟管，其特徵在於，所述另外一個塑性材料層是一種聚氨基甲酸酯。
35.如權利要求29-35中任一權利要求所述的軟管，其特徵在於，所述軟管的平均比重小於0.8。
36.如前任一權利要求所述的軟管，其特徵在於，還包括一個端部裝置，所述端部裝置包括一個適於至少部分位於所述軟管中的內部件；一個適於至少部分密封所述管狀體的密封件，所述管狀體周向位於所述密封件和所述內部件之間；以及一個獨立的載荷傳遞裝置，所述裝置適於沿所述密封件傳遞作用於所述軟管上的軸向載荷，從而減少或消除位於所述密封件和所述內部件之間的所述軟管上的軸向載荷。
37.如權利要求36所述的軟管，其特徵在於，所述內部件基本成圓柱狀，同時所述密封件為一適於接納所述內部件的環狀結構，從而使得所述管狀體能夠卡在所述內部件的外表面和所述環的內表面之間。
38.如權利要求36或37所述的軟管，其特徵在於，所述密封件包括一個內部密封環以及一個外部開環，所述外部開環能夠被緊固，以增強所述密封環與所述管狀體及所述內部件的結合。
39.如權利要求38所述的軟管，其特徵在於，所述開環是不鏽鋼，所述密封環是聚四氟乙烯。
40.如權利要求36-39中任一權利要求所述的軟管，其特徵在於，所述載荷傳遞裝置包括一個軟管結合部件、一個載荷傳遞部件以及一個固定於所述內部件上的端部部件，所述密封件位於所述載荷傳遞部件和所述端部部件之間，並且所述軟管結合部件和所述端部部件通過所述載荷傳遞部件相連。
41.如權利要求40所述的軟管，其特徵在於，所述軟管結合部件和所述軟管的結合方式使得所述軟管中的至少部分軸向力由所述軟管傳遞至所述軟管結合部件。
42.如權利要求40或41所述的軟管，其特徵在於，所述內部件及所述軟管結合部件各自包括一個用於接納所述軟管的內部和外部線的結構。
43.如權利要求40、41或42所述的軟管，其特徵在於，所述載荷傳遞部件包括一個載荷傳遞板，其具有一個使所述軟管穿過其中的孔，所述載荷傳遞板具有一個可與所述軟管結合部件結合的面，從而使得載荷能夠由所述軟管結合部件傳遞至該板。
44.如權利要求43所述的軟管，其特徵在於，所述載荷傳遞部件還包括一個固定於所述板和所述端部部件之間的載荷傳遞杆，以便於將載荷由所述板傳遞至所述端部部件。
45.如權利要求36-44中任一權利要求所述的軟管，其特徵在於，所述內部件具有一個適於在所述軟管的一端部中延伸的軟管端，以及一個遠離所述軟管端的末端，所述端部部件位於所述密封件的一側，並緊鄰該末端，同時所述軟管結合部件位於所述密封件的另一側，並緊鄰所述軟管端。
46.一種軟管，所述軟管包括一布置在內部以及外部螺旋纏繞線之間的、由柔性材料製成的管狀體，所述管狀體包括一個夾在所述內部及外部加強層之間的密封層，其特徵在於，所述密封層包括至少兩種聚合薄膜，一種薄膜由一第一聚合物製成，另一種薄膜由不同於所述第一聚合物的一第二聚合物製成，所述其中一種薄膜比所述另一種薄膜的剛性大，藉此材料特性所帶來的屈服應變的差異在操作溫度以及壓力下得以體現。
47.如權利要求46所述的軟管，其特徵在於，所述密封層還包括至少一個部分地或全部地由一種金屬或一種金屬氧化物構成的層。
48.如權利要求46或47所述的軟管，其特徵在於，所述外部薄膜的剛性大於所述內部薄膜。
49.如權利要求46、47或48所述的軟管，其特徵在於，所述聚合物薄膜由聚酯、聚醯胺、聚烯烴或含氟聚合物構成。
50.如權利要求46、47、48或49所述的軟管，其特徵在於，所述其中一種聚合物薄膜由一種聚烯烴構成，所述另一聚合物薄膜由含氟聚合物構成。
51.如權利要求49或50所述的軟管，其特徵在於，所述聚烯烴由一高度定向的超高密度聚乙烯構成。
52.如權利要求49、50或51所述的軟管，其特徵在於，所述含氟聚合物由六氟乙烯及四氟乙烯的共聚物構成。
53.如權利要求46-52中任一權利要求所述的軟管，其特徵在於，所述密封層包括多個含有聚合物薄膜的層，並且所述第一聚合物和第二聚合物沿所述密封層的厚度方向交替設置。
54.如權利要求46-53中任一權利要求所述的軟管，其特徵在於，所述金屬層是金屬薄膜層或金屬氧化物薄膜層，或者是敷有聚合物的金屬或金屬氧化物薄膜，或者是鍍有金屬或金屬氧化物的聚合物薄膜。
55.一種軟管，所述軟管包括一布置在內部及外部螺旋纏繞線之間的、由柔性材料製成的管狀體，其特徵在於，一圍繞所述管狀體設置的固化的樹脂基體，所述外部線至少部分嵌入所述樹脂基體中，以便限制所述外部線和所述軟管其它部分之間的相對運動。
56.如權利要求55所述的軟管，其特徵在於，形成所述樹脂基體的未固化的樹脂可以以液態形式塗敷在所述管狀部件上。
57.如權利要求55或56所述的軟管，其特徵在於，所述樹脂基體是聚氨基甲酸酯。
58.如權利要求55、56或57所述的軟管，其特徵在於，還包括一絕熱層，所述絕熱層由一種由玄武玻璃纖維形成的纖維製品構成。
59.如權利要求58所述的軟管，其特徵在於，還包括一環繞所述玄武玻璃纖維製品的壓縮層，所述壓縮層用於壓縮所述玄武玻璃纖維製品。
60.如權利要求59所述的軟管，其特徵在於，所述壓縮層由一種超高分子重量聚乙烯構成。
61.如權利要求55-60中任一權利要求所述的軟管，其特徵在於，所述管狀體包括至少一個加強層以及至少一個密封層。
62.如權利要求61所述的軟管，其特徵在於，所述管狀體包括兩個中間夾有所述密封層的所述加強層。
63.如權利要求61或62所述的軟管，其特徵在於，所述每個加強層由一種超高分子重量聚乙烯構成。
64.如權利要求61、62或63所述的軟管，其特徵在於，所述密封層由一種超高分子重量聚乙烯或含氟聚合物構成。
65.一種軟管，所述軟管包括一布置在內部及外部固定件之間的、由柔性材料製成的管狀體，其特徵在於，一圍繞所述管狀部件的塑性材料層，所述塑性材料層中具有氣泡。
66.如權利要求65所述的軟管，其特徵在於，所述塑性材料是聚氨基甲酸酯。
67.如權利要求65或66所述的軟管，其特徵在於，通過將液態形式的所述塑性材料噴射在所述管狀體的表面上，並使其固化，所述塑性材料即可塗敷在所述管狀體上。
68.如權利要求65、66或67所述的軟管，其特徵在於，在所述塑性材料被噴射之前，並仍處於液態的情況下，將氣體注入所述塑性材料中，從而包含氣泡。
69.如權利要求65-68中任一權利要求所述的軟管，其特徵在於，還包括另外一個塑性材料層，所述塑性材料層不包含氣泡，並且環繞所述含有氣泡的塑性材料層放置。
70.如權利要求69所述的軟管，其特徵在於，所述另外一個塑性材料層是一種聚氨基甲酸酯。
71.如權利要求65-70中任一權利要求所述的軟管，其特徵在於，所述軟管的平均比重小於0.8。
72.一種用於一軟管端部收尾的端部裝置，所述軟管包括一布置在內部及外部螺旋纏繞線之間的、由柔性材料製成的管狀體，其特徵在於，所述端部裝置包括一個適於至少部分位於所述軟管中的內部件；一個適於至少部分密封所述管狀體的密封件，所述管狀體周向位於所述密封件和所述內部件之間；以及一個獨立的載荷傳遞裝置，所述裝置適於沿所述密封件傳遞作用於所述軟管上的軸向載荷，從而減少或消除位於所述密封件和所述內部件之間的所述軟管上的軸向載荷。
73.如權利要求72所述的端部裝置，其特徵在於，所述內部件基本成圓柱狀，同時所述密封件為一適於接納所述內部件的環狀結構，從而使得所述管狀體能夠卡在所述內部件的外表面和所述環的內表面之間。
74.如權利要求72或73所述的端部裝置，其特徵在於，所述密封件包括一個內部密封環以及一個外部開環，所述外部開環能夠被緊固，以便增強所述密封環與所述管狀體及所述內部件的結合。
75.如權利要求74所述的端部裝置，其特徵在於，所述開環是不鏽鋼，所述密封環是聚四氟乙烯。
76.如權利要求72-75中任一權利要求所述的端部裝置，其特徵在於，所述載荷傳遞裝置包括一個軟管結合部件、一個載荷傳遞部件以及一個固定於所述內部件上的端部部件，所述密封件位於所述載荷傳遞部件和所述端部部件之間，並且所述軟管結合部件和所述端部部件通過所述載荷傳遞部件相連。
77.如權利要求76所述的端部裝置，其特徵在於，所述軟管結合部件和所述軟管的結合方式使得所述軟管中的至少部分軸向力由所述軟管傳遞至所述軟管結合部件。
78.如權利要求76或77所述的端部裝置，其特徵在於，所述內部件和所述載荷傳遞裝置各自包括一個用於接納所述軟管的所述內部以及外部線的結構。
79.如權利要求76、77或78所述的端部裝置，其特徵在於，所述載荷傳遞部件包括一個載荷傳遞板，其具有一個使所述軟管穿過其中的孔，所述載荷傳遞板具有一個可與所述軟管結合部件結合的表面，從而使得載荷能夠由所述軟管結合部件傳遞至該板。
80.如權利要求79所述的端部裝置，其特徵在於，所述載荷傳遞部件還包括一個固定於所述板和所述端部部件之間的載荷傳遞杆，以便於將載荷由所述板傳遞至所述端部部件。
81.如權利要求72-80中任一權利要求所述的端部裝置，其特徵在於，所述內部件具有一個適於在所述軟管的一端部內延伸的軟管端，以及一個遠離軟管端的末端，所述端部部件位於所述密封件的一側，並緊鄰該末端，同時所述軟管結合部件位於所述密封件的另一側，並緊鄰所述軟管端。
82.一種軟管，所述軟管包括一布置在內部和外部螺旋纏繞線之間的、由柔性材料製成的管狀體，所述管狀體用於輸送流體並防止流體滲漏，其特徵在於，所述軟管還包括一個如權利要求82-91中任一權利要求所述的、安置於所述軟管一端部的端部裝置。
83.如權利要求82所述的軟管，當從屬於權利要求76時，其特徵在於，所述軟管結合部件適於固定翻卷至其外部的部分所述軟管。
84.一種如權利要求83所述的軟管，其特徵在於，還包括一個環繞所述管狀體並呈一編織物結構的軸向加強裝置，所述編織物是翻卷至所述管狀部件外部的軟管的一部分。
85.如權利要求82、83或84所述的軟管，其特徵在於，所述管狀體在所述內部件和所述密封件之間延伸。
86.如權利要求82、83、84或85所述的軟管，其特徵在於，所述管狀體包括至少一個加強層以及至少一個密封層。
87.按照上述任一權利要求所述的軟管在低溫情況下用於輸送流體的用途。
88.一種製造軟管的方法，包括(a)在一管狀芯軸上繞線以形成一個內部線圈；(b)在所述管狀芯軸和所述內部線圈上纏繞一片材，以形成一個管狀體；(c)將一個管狀軸向加強套套在所述芯軸的一個自由端，從而使得所述芯軸在所述軸向加強套內延伸，然後沿所述芯軸拉動所述軸向加強套，以使其部分覆蓋管狀體，所述軸向加強套在所述管狀體受到軸向拉伸時可以減少所述管狀體的變形，同時在所述軸向加強套受到軸向拉伸時在所述管狀體的至少一部分上施加一個沿徑向向內的力；(d)在所述軸向加強套上繞線以形成一個外部線圈；(e)固定經由步驟(d)而製造的所述軟管的所述端部；以及(f)從所述芯軸上將所述軟管移開。
89.如權利要求88所述的方法，其特徵在於，所述線圈以及所述片材在拉伸情況下起作用。
90.如權利要求88或89所述的方法，其特徵在於，步驟(b)中的所述片材包括兩個加強層以及一個夾在所述兩個加強層中間的密封層。
91.如權利要求90所述的方法，其特徵在於，一個呈片狀結構的內部加強層螺旋纏繞於所述內部線圈以及所述芯軸上，隨後呈片狀結構的所述密封層螺旋纏繞於所述內部加強層上，然後一個呈片狀結構的外部加強層纏繞於所述密封層上。
92.如權利要求88-91中任一權利要求所述的方法，其特徵在於，所述內部及外部線圈具有基本相同的螺距，同時所述外部線圈的位置偏離所述內部線圈半個螺距長度。
93.如權利要求88-92中任一權利要求所述的方法，其特徵在於，還包括以下步驟(g)在所述外部線上施加一可固化的注氣的液態樹脂；(h)使得所述樹脂固化而形成一個其中含有氣泡的固態塑性包覆層。
94.一種製造軟管的方法，包括(a)在一管狀芯軸上繞線以形成一個內部線圈；(b)在所述管狀芯軸和所述內部線圈上纏繞一片材，以形成一個管狀體；(c)在所述管狀體上繞線以形成一個外部線圈；以及(d)從所述芯軸上將所述軟管移開，其特徵在於，還包括以下步驟(e)在所述軟管的一開口端放置一內部件；(f)將一載荷傳遞部件固定在所述軟管的一外表面上；以及(g)將一密封件固定在所述管狀體的一外表面上。
95.如權利要求94所述的方法，其特徵在於，在步驟(b)和步驟(c)之間還包括以下步驟(h)將一個管狀軸向加強部件套在所述芯軸的一自由端，從而使得所述芯軸在所述軸向加強部件內延伸，然後沿所述芯軸拉動所述軸向加強部件，以使其部分覆蓋所述管狀體。
96.如權利要求95所述的方法，其特徵在於，所述軸向加強裝置被所述載荷傳遞裝置固定，並且在步驟(f)之後還包括以下步驟(i)將所述管狀軸向加強部件翻卷至所述軸向加強裝置的一部分上。
全文摘要
本發明涉及一種軟管(10)，所述軟管包括一布置在內部及外部螺旋纏繞線(22，24)之間的、由柔性材料製成的管狀體(12)。所述軟管(10)還包括一個軸向加強裝置(20)，當所述管狀體(12)受到軸向拉伸時，所述軸向加強裝置(20)能夠減少所述管狀體(12)的變形，當所述軸向加強裝置(20)受到軸向拉伸時，其能夠在所述管狀體(12)的至少一部分上施加一個沿徑向向內的力。
文檔編號F16L11/04GK1818446SQ20061000371
公開日2006年8月16日 申請日期2001年6月12日 優先權日2000年6月12日
發明者雷蒙德·尼古拉斯·伯克, 埃裡克·約瑟夫·戴維斯, 格拉爾德·安東尼·霍爾, 馬修·弗農·裡多爾菲, 西蒙·彼德·亞歷山大·索普, 喬爾·阿倫·維茨 申請人:Bhp比爾利頓石油私人有限公司