專利名稱：改進(jìn)的軟管接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及改進(jìn)的臍帶式軟管接頭，所述接頭可用于油氣工業(yè)中的織物增強(qiáng)型軟管，尤其是用于離岸系統(tǒng)的高壓軟管。它還適用于其他軟管。
背景技術(shù)：
圖1示出了軟管接頭1和增強(qiáng)型軟管2的一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方案的透視剖視圖， 所述增強(qiáng)型軟管具有夾置在內(nèi)襯8和外覆蓋層7之間的織物層5。所述軟管接頭具有套管 3和插件4，各自在6所示區(qū)域具有一組齒，用于扣壓或壓合時(shí)接合軟管。如圖1所示，所述接頭尚未被扣壓或壓合在軟管上。就本文目的而言，套管和插件彼此接合的端是接頭端，而終止于軟管的端是軟管端。就本文目的而言，術(shù)語(yǔ)“壓合”與“扣壓”可互換使用，是指套管被壓或壓縮到軟管和插件上。授予Blin等人的美國(guó)專利5，255，944和授予New的英國(guó)專利992，378公開了具有環(huán)狀齒的軟管接頭，該環(huán)狀齒用于將接頭壓合到軟管上時(shí)與軟管接合。具體地講，這兩篇參考文獻(xiàn)均公開了具有矩形或梯形齒作為在接頭的軟管端接觸軟管的最后齒的套管。這些齒具有鋒利的邊緣；當(dāng)套管被壓合到軟管上時(shí)，這些鋒利的突出緣將嵌入到軟管覆蓋層中。 這保證了接頭和軟管的充分連接。圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)接頭10的橫截面圖，所述接頭具有壓合或扣壓到軟管2上的套管3，并接合軟管和插件4。如圖所示，套管和插件具有鋒利或矩形的齒。已發(fā)現(xiàn)在某些情況下，此類軟管雜在投入使用和加壓時(shí)，軟管在11標(biāo)示的大致區(qū)域的接頭軟管端失效。據(jù)認(rèn)為軟管失效是由于區(qū)域11內(nèi)的軟管承受了高的局部應(yīng)力，該應(yīng)力是由套管軟管端的最后一個(gè)或幾個(gè)鋒利矩形齒造成的。據(jù)信，最后齒的鋒利邊緣如此有效地牢牢刺入覆蓋層中， 使得當(dāng)軟管受壓膨脹時(shí)在該區(qū)域形成應(yīng)力集中。因此，據(jù)稱接頭軟管端的套管上的大而尖的鋒利邊緣或齒可造成此類軟管失效。因此，需要更好地將負(fù)荷分布到數(shù)個(gè)齒的改進(jìn)的軟管接頭。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及用于織物增強(qiáng)型軟管的軟管接頭，所述軟管接頭包括套管和套管插件，該插件具有用于插入到軟管中的軟管端，并且該套管具有用于覆蓋軟管和插件外表面的軟管端，并且插件和套管各自具有用于彼此接合的接頭端，并且套管具有用于咬合軟管的內(nèi)表面，所述內(nèi)表面具有
i)分布在軟管端上的具有至少一個(gè)圓形環(huán)狀齒的多個(gè)凹槽，和
ii)分布在接頭端上的具有矩形環(huán)狀齒的多個(gè)凹槽。在另一個(gè)實(shí)施方案中，插件還具有用于咬合軟管的外表面，所述外表面具有
i)分布在軟管端上的具有至少一個(gè)圓形環(huán)狀齒的多個(gè)凹槽，和
ii)分布在接頭端上的具有矩形環(huán)狀齒的多個(gè)凹槽。


圖1為未壓合軟管接頭的一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方案的透視剖視圖，所述軟管接頭包括套管、插件和軟管。圖2為壓合到軟管和插件上的現(xiàn)有技術(shù)套管的橫截面圖。圖3A為現(xiàn)有技術(shù)軟管接頭，圖:3B為本發(fā)明的改進(jìn)的軟管接頭的一個(gè)實(shí)施方案。圖4A至4F為本發(fā)明套管和/或插件表面上的齒和凹槽的不同形狀、間距、相對(duì)高度以及尺寸的可能組合的不同實(shí)施方案。圖5A至51為本發(fā)明中用于套管和/或插件上的圓形齒可能形狀的不同實(shí)施方案。圖6至9為本發(fā)明軟管接頭的一些實(shí)施方案，示出了可用的可能機(jī)械變型。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及用于油氣工業(yè)中的高壓織物增強(qiáng)型軟管的改進(jìn)型軟管接頭，接頭的套管在接頭的軟管端具有至少一個(gè)圓形環(huán)狀齒，并且在接頭的接頭端具有數(shù)個(gè)矩形環(huán)狀齒。 據(jù)稱圓形齒有助于降低軟管中的接頭軟管端的局部應(yīng)力，而矩形齒可在接頭的接頭端牢牢固定軟管。受壓力脈沖或負(fù)荷影響在接頭的軟管端失效的軟管，通常在軟管與套管軟管端上第一矩形齒之間的接觸區(qū)域失效。如果軟管可被耦接套管以漸變方式咬合，使得負(fù)荷更好地分布到數(shù)個(gè)齒上，則可降低失效的發(fā)生率。如本文所用，套管和插件上的齒和凹槽均被理解為環(huán)狀，也就是說(shuō)，如果是齒它們就成形為突緣，如果是凹槽它們就成形為壓痕，所述突緣或壓痕連續(xù)環(huán)繞或進(jìn)入套管內(nèi)部或插件外部。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，套管和插件的環(huán)狀表面為圓形；然而，據(jù)稱非圓形套管或插件是可用的。所謂“連續(xù)環(huán)繞或進(jìn)入”是指齒或凹槽形成(1)大體上連續(xù)的內(nèi)部和/或外部圓周帶，如果套管或插件是圓形，其一般為環(huán)形凹槽和齒；或( 大體上連續(xù)的內(nèi)部和/或外部螺旋帶，如果套管或插件是圓形，其一般為螺旋形凹槽和齒，與螺釘或螺栓上的螺紋相似。如果需要，套管和插件可具有不同類型的連續(xù)突緣或壓痕。如果需要，單獨(dú)的套管和插件還可在其外表面或內(nèi)表面上具有這兩種連續(xù)突緣或壓痕的組合。在一些優(yōu)選實(shí)施方案中，凹槽和齒被定位在與套管和插件的軸成正交的方向。換句話講，這些凹槽和齒為非螺旋形，意味著至少兩個(gè)壓痕或凹槽，同樣地齒或突緣，不以連續(xù)圍繞周邊(如螺釘螺紋)方式連接；也就是說(shuō)，至少兩個(gè)齒和/或兩個(gè)凹槽彼此間隔開并且分離。在一些實(shí)施方案中，凹槽和齒可成螺旋形排列于套管或插件的環(huán)狀表面。在一些實(shí)施方案中，可使用正交和螺旋齒及凹槽的組合。圖3A為典型的現(xiàn)有技術(shù)未壓合軟管接頭的圖示，圖:3B為本發(fā)明未壓合軟管接頭的一個(gè)實(shí)施方案的圖示，該軟管接頭具有圓形和矩形齒以及非螺旋或正交凹槽?，F(xiàn)有技術(shù)接頭20具有一系列相同矩形齒21，其在套管和插件上均有示出。圖;3B中一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的圖解示出了軟管端套管內(nèi)表面上的多個(gè)大體等間距的圓形環(huán)狀齒22。套管內(nèi)表面還通過(guò)多個(gè)大體等間距的矩形環(huán)狀齒23咬合軟管。所述多個(gè)圓形和多個(gè)矩形齒均在齒間形成多個(gè)非螺旋環(huán)狀凹槽對(duì)。在此圖例中，接頭的插件還具有多個(gè)大體等間距的由矩形環(huán)狀齒形成的非螺旋環(huán)狀凹槽。如本實(shí)施方案所示，套管和插件均具有多個(gè)圓形環(huán)狀齒。此外，套管和插件上的出口臺(tái)肩(exit shoulder) 22A也為圓形。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，任何可能實(shí)施方案中套管和/或插件上的任何出口臺(tái)肩也為圓形。如圖;3B中所示套管和插件上齒的排列僅為一個(gè)實(shí)施方案，可能有很多齒的組合。 圖4A至4F示出了根據(jù)本發(fā)明的其他可能的齒和凹槽的實(shí)施方案。如圖4A所示，多個(gè)等間距、等高的圓形齒顯示于25代表的軟管端，以及多個(gè)等間距、等高的矩形齒顯示于沈代表的接頭端。在圖4B中，軟管端25的前兩個(gè)圓形齒具有不同高度，而接下來(lái)的兩個(gè)齒具有相同高度，并且接頭端26的兩個(gè)矩形齒具有相同高度。雖然該圖示出了優(yōu)選實(shí)施方案，其中套管或套管與插件的軟管端上有多個(gè)圓形齒，然而，據(jù)稱僅需要一個(gè)圓形齒用作套管或套管與插件的最后齒。圖4C示出了本發(fā)明的各齒之間的凹槽可以是圓形或矩形。圖4D示出了本發(fā)明的圓形齒組可與套管上或套管與插件上的矩形齒間隔開。圖4E示出了可用的特征的組合，包括齒和/或凹槽的不同間距以及圓形和矩形齒的不同高度。如本文所用，矩形齒應(yīng)理解為具有鋒利邊緣，用于伸入軟管覆蓋層以牢牢咬合軟管。圖4F示出了套管或插件上的齒的組合的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案。本實(shí)施方案在接頭端具有一組矩形齒，緊隨其后為一組具有圓角的圓形齒，圓角的半徑隨齒接近軟管端而增大，最終變成橫截面為圓形。此外，各圓形齒的中心線高度隨齒的位置接近軟管端而減小。 最后，本實(shí)施方案還示出了尤其可用的齒間間距或凹槽；顯示該間距在軟管端較寬，并向套管接頭端逐漸變窄。因此，在一些實(shí)施方案中，凹槽和齒等間距，但如果需要，在一些實(shí)施方案中，凹槽和齒的間距在軟管端比在接頭端更寬。本發(fā)明的圓形齒和凹槽可以有如圖5A至51所代表的很多不同形式和組合。如圖5A至5C所示，圓形齒可具有平直凹槽并且可為半圓形，可為圓周的一段弧，或?yàn)榫哂兄边叺耐怀霭雸A形。如圖5D至5F所示，相同形狀可與圓形凹槽組合。此外，如圖5G至51所示，具有平直頂部和圓邊的齒也可用作圓形齒。只要鋒利邊緣被倒圓，平直頂部可與套管的環(huán)狀軸平行，如圖5G所示，或可與該軸成一定角度，如圖5H所示。所謂這些平頂齒的圓邊， 是指齒具有如圖51所示的圓半徑27，其可用機(jī)器制造，或換句話講在齒上造成或形成，以避免鋒利邊緣。在一些實(shí)施方案中，該半徑為齒寬度的1/10至1/3。在一個(gè)實(shí)施方案中，有多個(gè)圓形齒，每個(gè)齒具有一組圓邊，其中各齒上的該組圓邊的半徑從接頭端向軟管端逐漸增大。圖6示出了本發(fā)明的未壓合到插件4的耦接套管3，并且本圖例包括了耦接裝置 5，例如六角螺紋螺母，用于將軟管連接到另一個(gè)物體。耦接裝置的類型并不重要，并且雖然所有圖例均未示出此類耦接裝置，但應(yīng)當(dāng)理解，軟管接頭(包括套管和插件)的目的是將軟管連接到某物，因此某些類型的耦接裝置可以并且能夠正常連接到軟管接頭的接頭端。在某些情況下，耦接裝置可以是另一個(gè)軟管接頭。圖6的實(shí)施方案示出了套管內(nèi)部上的一組環(huán)狀齒和凹槽30以及插件外部上的一組環(huán)狀齒和凹槽33。套管軟管端的最后齒31顯示為微圓形，正如套管的鄰近臺(tái)肩，而套管接頭端的最后齒32顯示為矩形。如圖6至9本發(fā)明的軟管接頭所示，在接頭端示出了多個(gè)矩形齒，接下來(lái)在軟管端示出了多個(gè)圓形的齒，或其他帶圓角的準(zhǔn)矩形的圓形齒。雖然由于部件機(jī)加工的便利性而并未提及形成套管或插件的任何具體方法，但如果需要，在套管接頭端存在至少兩個(gè)矩形齒后，套管上的剩余齒可被機(jī)加工為帶有圓角，并且那些角的半徑隨著齒逐漸機(jī)加工至軟管端而逐漸增大。如果需要，整個(gè)齒可具有半圓形，或齒可具有圓周的一段弧，尤其是軟管端的最后齒。圖7示出了一個(gè)實(shí)施方案，其中套管具有一組不同高度的齒35。如果需要，插件也可具有一組不同高度的齒36。在這個(gè)實(shí)施方案中，如圖6所示，齒從微圓形到矩形不等，然而，齒的高度隨齒的圓度降低而增加。如該圖所示，套管的壁厚(以凹槽內(nèi)的壁的厚度定義) 從套管或插件的接頭端到軟管端無(wú)顯著變化。圖8示出了一個(gè)實(shí)施方案，其中套管具有一組齒45，其中從接頭的中心線到環(huán)狀齒表面的內(nèi)半徑，從接頭端向軟管端增大。虛線47示出了增大齒半徑所形成的角度。同樣在此實(shí)施方案中，套管上單個(gè)齒的中心線高度可相同，并且以凹槽內(nèi)的厚度定義的壁厚從凹槽42的厚壁的厚度增加到凹槽43的薄壁的厚度。如果需要，接頭可在插件上包括一組類似的齒46，這組齒具有從接頭中心線到環(huán)狀齒表面的外半徑，該外半徑從接頭端向軟管端減小。虛線44示出了減小齒的半徑所形成的角度。如同套管，插件上單個(gè)齒的中心線高度可相同，并且以凹槽內(nèi)的厚度定義的壁厚從凹槽40的厚壁的厚度增加到凹槽41的薄壁的厚度。圖9示出了一個(gè)實(shí)施方案，其組合了大體上恒定的壁厚(以凹槽的厚度定義)和針對(duì)圖6所述的半徑變化。再次示出套管的一組齒50，虛線52示出了增大套管上環(huán)狀齒半徑所形成的角度。如果需要，插件可具有一組齒51，其具有從接頭中心線到環(huán)狀齒表面的外半徑，該外半徑從接頭端向軟管端減小。虛線53示出了減小齒的半徑所形成的角度。如同套管，插件上單個(gè)齒的中心線高度從接頭端至軟管端減小，并且以凹槽內(nèi)的套管或插件壁的厚度定義的壁厚，從軟管端到接頭端大體上保持恒定。如以上圖例所示，在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，套管軟管端的壁厚小于其在接頭端處的壁厚，所述壁厚以凹槽內(nèi)的壁的厚度定義。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，存在多個(gè)圓形環(huán)狀齒并且所有圓形環(huán)狀齒的中心線高度是相同的。在本發(fā)明的一些其他實(shí)施方案中， 所有矩形環(huán)狀齒的中心線高度是相同的。在本發(fā)明的一些其他實(shí)施方案中，各環(huán)狀齒的中心線高度從接頭端至軟管端發(fā)生線性變化。在本發(fā)明的一些其他實(shí)施方案中，齒的高度以非線性變化(例如對(duì)數(shù)變化或拋物線變化)方式逐漸并連續(xù)變化。在本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施方案中，各齒的中心線高度從接頭端至軟管端減小。具體地講，在軟管端處的圓形環(huán)狀齒的中心線高度小于在接頭端處的矩形環(huán)狀齒的中心線高度。這些實(shí)施方案可等同地應(yīng)用于套管或插件。雖然以上均適用，也可使用其他實(shí)施方案和特征組合以形成合適的軟管接頭。軟管接頭尤其適用于織物增強(qiáng)型軟管，但軟管接頭也可用于其他軟管，例如具有其他類型增強(qiáng)層(例如金屬增強(qiáng)層)的那些軟管；或具有有限或不具有加強(qiáng)層的軟管。在一些實(shí)施方案中，此類軟管包括熱塑性覆蓋層、一部分織物增強(qiáng)層，以及襯里。在其他實(shí)施方案中，軟管可以僅僅地為熱塑性材料或彈性體材料。用作軟管覆蓋層的合適材料包括熱塑性材料和/或彈性體材料或它們的各種組合。用作軟管襯里的合適材料包括熱塑性塑料、彈性體、和/或含氟聚合物或它們的各種組合。雖然這些材料是特別典型的軟管材料，但基本上可使用任何適用于軟管的材料?？椢镌鰪?qiáng)層可包括編織的纖維或紗線，或可成螺旋形地處于軟管中的纖維或紗線?？椢镌鰪?qiáng)層也可以是纏繞纖維膠帶。優(yōu)選的織物增強(qiáng)層包括芳族聚酰胺纖維，最優(yōu)選的芳族聚酰胺是聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺。如果需要，還可使用其他類型的纖維和紗線，例如聚酰胺、聚酯、玻璃纖維、碳纖維、陶瓷纖維，和其他高強(qiáng)度芳族聚酰胺、聚唑、伸展鏈聚乙烯，以及液晶聚酯，或任何這些材料的混合物。
權(quán)利要求
1.用于織物增強(qiáng)型軟管的軟管接頭，所述軟管接頭包括套管和用于所述套管的插件；所述插件具有用于插入到所述軟管中的軟管端，并且所述套管具有用于覆蓋所述軟管和所述插件的外表面的軟管端；并且所述插件和所述套管各自具有用于彼此接合的接頭端；所述套管還具有用于咬合所述軟管的內(nèi)表面，所述內(nèi)表面具有i)分布在所述軟管端上的具有至少一個(gè)圓形環(huán)狀齒的多個(gè)凹槽，和ii)分布在所述接頭端上的具有矩形環(huán)狀齒的多個(gè)凹槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟管接頭，其中所述套管具有壁厚，所述套管的軟管端的壁厚小于其在所述接頭端處的壁厚。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟管接頭，其中存在多個(gè)圓形齒并且所有的圓形環(huán)狀齒的中心線高度是相同的，或者其中所有的矩形環(huán)狀齒的中心線高度是相同的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟管接頭，其中存在多個(gè)圓形齒，每個(gè)齒具有一組圓邊，其中每個(gè)齒上的所述一組圓邊的半徑從所述接頭端至所述軟管端逐漸增大。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟管接頭，其中所述各環(huán)狀齒的中心線高度從所述接頭端向所述軟管端是變化的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的軟管接頭，其中在所述軟管端處的圓形環(huán)狀齒的中心線高度小于在所述接頭端處的矩形環(huán)狀齒的中心線高度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟管接頭，其中所述插件還具有用于咬合所述軟管的外表面，所述外表面具有i)分布在所述軟管端上的具有至少一個(gè)圓形環(huán)狀齒的多個(gè)凹槽，和 )分布在所述接頭端上的具有矩形環(huán)狀齒的多個(gè)凹槽。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的軟管接頭，其中所述插件具有壁厚，所述插件的軟管端的壁厚小于其在所述接頭端處的壁厚。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的軟管接頭，其中有多個(gè)圓形齒并且所有的圓形環(huán)狀齒的中心線高度是相同的，或者其中所有的矩形環(huán)狀齒的中心線高度是相同的。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的軟管接頭，其中存在多個(gè)圓形齒，每個(gè)齒具有一組圓邊，其中每個(gè)齒上的所述一組圓邊的半徑從所述接頭端至所述軟管端逐漸增大。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的軟管接頭，其中所述插件的各環(huán)狀齒的中心線高度從所述接頭端至所述軟管端是變化的。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的軟管接頭，其中在所述軟管端處的圓形環(huán)狀齒的中心線高度小于在所述接頭端處的矩形環(huán)狀齒的中心線高度。
13.包含根據(jù)權(quán)利要求1所述的接頭的軟管。
14.包含根據(jù)權(quán)利要求7所述的接頭的軟管。
全文摘要
本發(fā)明涉及改進(jìn)的臍帶式軟管端接頭，所述接頭可用于油氣工業(yè)中織物增強(qiáng)型軟管，尤其是用于離岸系統(tǒng)的高壓軟管。該軟管接頭包含套管和用于所述套管的插件，所述插件具有用于插入到所述軟管中的軟管端，并且所述套管具有用于覆蓋所述軟管和插件的外表面的軟管端，并且所述插件和套管各自具有用于彼此接合的接頭端，并且所述套管具有用于咬合軟管的內(nèi)表面，所述內(nèi)表面具有i)分布在所述軟管端上的具有至少一個(gè)圓形環(huán)狀齒的多個(gè)凹槽，和ii)分布在所述接頭端上的具有矩形環(huán)狀齒的多個(gè)凹槽。
文檔編號(hào)F16L33/207GK102209864SQ200980144462
公開日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2009年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月10日
發(fā)明者A. 拉蒙蒂亞 M. 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司