CN100378393C - 末端连接器 - Google Patents

Abstract

一种高压增强柔性软管模锻末端连接器，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。

Description

末端连接器

技术领域

本发明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末端连接器，特别是应用在能源、海运、石化和其它工业上的软管。

背景技术

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，软管每端需要一个连接器。

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。需要高压以传送钻探流体进入井筒，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。这是由于它向下悬挂在井口铁架塔内，每个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连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层软管提供模锻的末端连接器，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连接。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，将得到的软管称为模锻软管或卷边软管，这里使用放置包括模锻和/或卷边操作。应注意模锻和卷边达到相似的末端效果。

有关模锻(或卷边)连接器的现有技术已发展到使用带凸缘的套圈(内部脊)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)。

实际上通过夹紧增强体的套圈的脊将软管压到杆上，从而将增强软管固定在末端连接器上。将套圈压到增强体和内杆的操作(环锻或卷边)在软管橡胶内尤其在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)。如果缺陷在模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模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使用标准的两部件连接器，公开了设计来咬合软管外层织物的套圈，这样利用压力将软管保留在连接器中。Moss进一步公开了模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，它背面的锯齿咬合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)，它咬合软管和增强体的外层，这样使杆的齿(或钩)进一步咬合内层(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，接着模锻在软管上。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 4,544,187and 4,684,157，Chapman等的U.S.Patent5,317,799，Beagle等的(U.S.Patent5,199,751和Haubert的U.S.Patent4,548,430——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.Patent4,366,841)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，从而将软管固定。Patel等(U.S.Patent4,407,532)提及到模锻套圈所需要的力，提出了用套圈夹紧软管增强体的装置，它减少材料因此降低弯卷力。

Wilson(U.S.Patents5,382,059；5,487,570and 5,607,191)提出了带沿的开槽杆，它被设计以较好地承受通过软管传递到内杆的卷曲力。开槽杆允许弹性体扩张进入开槽中，因此降低了传递到杆的力，利用环状结构进一步增强杆。装置在套圈上使用标准的凸缘，它可夹紧软管增强体。Kozuka等(U.S.Patent5,344.196)公开了一个带环状开槽的锯齿杆，它接受扩张的橡胶(增强体)，从而在内橡胶衬上提供更好的间隙。在卷边前外套圈内部光滑，尽管如此，当卷边时造成的一系列开槽起凸缘的作用，从而进一步夹紧橡胶。其它变化是使用一个带边的套圈。套圈的形状不起特定的作用，但可作为一种夹紧橡胶的方法。

Burrington(U.S.Patent4,564,223)提出了一种在套圈和杆上带凸缘的装置。套圈与前面的技术没有区别，尽管如此，Burrington公开了在杆上至少有一个凸缘，它与套圈上相应的凸缘反向。因此，当卷曲Burrington装置时，相反的凸缘在增强体上产生折印型的夹子，它咬入增强体。显然该装置可在增强体上造成更大的压力。

因此，仍存在对锻环或卷边软管末端连接器的需要，它将扩张模锻(或卷边)软管的直径和压力应用的范围，将与旋转钻探软管和其它工业软管一起工作，与多层螺旋线缆或线铺层一起工作，与大多数增强体一起工作，与一体的末端连接器相竞争，将降低或消除增强体内的压力集中点，接受合理范围内的缺陷，但安全的软管。

发明内容

本发明由波形套圈和杆组成，它将末端连接器与柔性增强橡胶软管连接在一起。套圈和杆在连接器末端焊接在一起，留出一个开口以接受增强橡胶软管，这与标准的凸缘套圈和齿状杆末端以几乎相同的方式。套圈的凸缘和杆的高点不是垂直侧面，而是正弦波形。波形模式象将石块投入水池中水面上泛起的波纹。

本发明将所有的软管增强体铺层固定在末端连接器内部的杆和套圈之间，以正弦波形压在套圈和杆上，从而给连接器提供超过自由放置软管(无末端连接器)的强度的总强度，而无论软管是否承受压力。E级软管的最小爆裂压力是18,750psi，因此对于本发明装置，当用E级软管时，它的全部强度大于18,750psi。(在这些压力下，依截面不同泵出力达到或超过240,000磅。)

本发明详细考虑了形成套圈和杆的材料，以及当将末端连接器安装在软管上时这些材料的相对运动，橡胶不可预知的质量以及为了最小化软管增强体内诱导压力柔性软管的结构。所有这些因素中，包括套圈和杆的正弦波形，优选的两步连接方法(杆内部扩张，之后套圈外部模锻)一起构成本发明。

本发明论述一个由钢制成的旋转高压软管末端连接器，与优化的切削钢增强橡胶软管一起使用。众所周知，现有技术中在模锻(或卷边)操作时套圈和杆之间的相对轴向运动在增强体上造成压力和张力，它能造成增强体从橡胶软管中拉出(或撕裂出)。本发明通过使用高强度钢，在临界截面上(达到设计限度)最小化杆和套圈的径向厚度，最小化套圈ID和软管OD之间的预扩张和压缩间隙，将该两部件之间的相对轴向运动降低到最小。本发明基本上降低或消除了增强软管内的压力和张力，从而使该装置超过增强软管的爆裂强度。

未模锻的套圈凸缘(或高点)不与未扩张的相应开槽(或低点)对准排列；但是，套圈凸缘和杆上相应的开槽在第一次优选的杆内扩张后会准确地对准排列(通过拉一个比杆内径更大直径但小于软管内直径的冲模，向后通过杆)，接着向外模锻套圈。类似于杆凹槽(或高点)沿套圈节点(或低点)排列，从而在软管增强体和连接器之间得到最大可能的互锁，而在增强体上没有产生过压力和也不会将增强体从橡胶软管中拉出。

本发明装置可选择铜套管在橡胶增强体和波纹套圈之间插入并位于切削增强橡胶软管之外。可选择的铜套管起到润滑剂的作用，作为一个屏障阻止金属套圈和线缆增强体之间的磨损。随意使用有助于保证合适的锻环。在撰写本申请书时，考虑到波纹技术将造成套圈/杆和增强线缆之间需要的相互作用，而进行了无切削的试验。众所周知，地方分销商不喜欢切削软管，相信不切削的C和D级软管在本发明装置中将很好地工作。

内杆首先在软管内进行适当地内部扩张，以便杆的开槽能顺利地插入软管的内腔。高点或凹槽移动进入软管内腔，在内部大多数增强铺层上施加力。在设计凹槽高度时必须仔细，这样当凹槽插入管中时，它们不向内壁和增强体过分地施加压力。不象早期技术那样使用内扩张以将橡胶软管内径密封在杆上，挤压软管进入套圈，本发明装置使用内扩张以助于主要造成增强铺层沿凸缘和套圈节点轻松进入杆的凹槽和开槽，之后模锻套圈。这种操作意味着，在模锻套圈时，内扩张杆将有助于最内部增强铺层和最外部增强铺层(记住铺层是成对出现)进入套圈和杆之间的紧密压缩的波纹模式边界。

接着在增强体上模锻外套圈以将连接器紧紧连接在软管上。特意进行模锻操作以在增强线缆和橡胶内层(第一壳体)保持结合。因而，套圈凸缘被推入增强体中。当进行模锻操作的压缩动作时，波纹凸缘和凹槽造成金属增强体、管和第一壳体滚动或波动进入套圈的节点，杆的开槽通过套圈的凸缘和杆的凹槽上方，造成在模锻末端连接器和整个软管之间的最大可能的互锁。

本发明确保地方分销商可以定做生产商的增强橡胶软管装配，用模锻末端连接器，满足软管的强度。本发明拓展了模锻软管的直径和应用压力范围，拓展了被这种连接器固定地增强铺层数量，尤其是线缆铺层。进一步本发明装置与旋转的C、D、E级软管和其它高压力软管一起工作。它与多层螺旋线缆增强体、多层铺层增强体、织物和其它增强方法相互作用好。它降低或消除了增强线缆、金属铺层等的压力集中点。

最后，本发明可允许一些在增强橡胶管中经常发现的隐藏的缺陷(脱离排列的线缆或偏心的增强体)。

总之，本发明在套圈和杆之间采用了正弦波形的互锁设计，通过压缩软管和波纹套圈与波纹杆之间的增强体将增强铺层和软管锁入末端连接器中。通过仔细降低装配操作中通常发生的套圈和杆之间的相对轴向移动使增强体上的压力和张力以及增强体从橡胶软管中撕裂出(拉出)的趋势最小化。通过使用高拉伸强度的钢，最小化软管和末端连接器之间的未装配间隙，仔细设计节点、凸缘开槽和凹槽使这种相对轴向移动最小化以造成正弦状波，同时最小化杆和套圈在临界截面上的径向厚度，并考虑装配末端的最终强度。

附图说明

图1为典型增强橡胶软管的剖视图；

图2为典型的螺旋金属丝增强织物；

图3为典型增强高压橡胶软管的剖视图，示出和定义出软管的多层结构；

图4为现有技术中与常温常压连接的钩状杆的工程剖视图；

图5是现有技术中夹紧套圈的工程剖视图；

图6为现有技术中与常温常压连接的末端连接器的工程剖视图；

图7A为模锻前的一段橡胶软管插入现有技术的模锻连接器的剖视图；

图7B为图7A的示意图；

图7C为图7A的示意图，显示出模锻连接时增强软管的动作，注意橡胶伸长进入连接器连接末端提供的区域以及连接器杆末端软管变形(由于增长)；

图8为现有技术中套圈和杆的局部剖视图；

图9为图8的局部视图，注意咬入管中的钩和第一壳体以及带有金属增强体的套圈的脊的相互啮合；

图10为本发明装置早期样品的局部剖视图，注意套圈和两层增强金属之间的波动作用，这种特意开发的杆没有图11中杆的波浪型上升；

图11为本发明装置更近一步样品的另一局部剖视图，识别各种部件，注意增强金属和套圈凸缘以及杆高处之间的波动；

图12为本发明装置中套圈的剖视图；

图13为本发明装置中杆的剖视图；

图14为现发明装置模锻前的工程剖视图，示出了波形套圈和波形杆。注意凸缘和高点不相对；

图15为模锻前插入模锻连接器中的一部分软管的示意剖视图；

图16为示意剖视图，显示出模锻连接器时增强软管的动作，注意橡胶插入连接器连接末端区域的增大；

图17A为内部扩张和外部卷曲或模锻前连接器壁厚的示意剖视图；

图17B为内部扩张和外部卷曲或模锻后厚壁连接器的示意剖视图，显示出由于扩张/压缩操作造成的金属部件的移动；

图18A为内部扩张和外部卷曲或模锻前薄壁连接器的示意剖视图；

图18B为内部扩张和外部卷曲或模锻后薄壁连接器的示意剖视图，显示出由于扩张/压缩操作造成的金属部件的移动；

图19为模锻前本发明装置另一种形式的工程剖视图，显示出改进的在软管末端带有波纹截面的套圈与靠近套圈波纹部位具有光滑部分的改进的钩状杆；

图20为E级软管连接器在承受20,100psi爆裂测试后的局部剖视图，注意4层铺层的正弦波形。

具体实施方式

为了理解本发明和它对现有技术的实质改进，需要理解增强橡胶软管的结构和性能，以及在增强橡胶软管上模锻金属连接器的现有技术。

为了得到高压柔性橡胶软管(这里使用橡胶或弹性体，并不特指天然橡胶)，软管生产商在其中使用增强材料。如图1所示，增强软管1一般由内密封膜2-流体密封元件，内层橡胶元件3，增强元件4和5，外层橡胶元件6，和一些耐磨损包覆层7组成。增强元件可能是聚酯或类似的有机材料或金属，通常以钢丝或线缆的形式存在。

从图2可以看出增强铺层之间形成一定的角度。如果使用辫状增强体，每一根增强钢丝之间应交织在一起。如一根丝上下交错通过横丝。

图3示出了普通两层线缆增强橡胶软管的剖视图。它包括最内层部分2(称为管)和第一橡胶膜3(称为第一壳体)。增强铺层4和5放置在第一壳体上。另一层橡胶膜6加在增强线上面，主要为了保护高拉伸强度线或缆，称为第二壳体。最后是一些外部的硬的包覆层7，它紧邻第二壳体形成，称为外护套。

软管生产商使用四种增强材料(在壳体自身内部使用之外)。它们是螺旋包覆线(单股金属丝或类似增强体)，螺旋包覆线缆(钢、碳纤维及类似物)，交织网和织物(不按特定的顺序)。螺旋包覆线通常被放置在偶数层内-如2层、4层、6层等，它们通常称为铺层。经验表明，铺层应相对于软管轴以54°交叉，这样当它承受压力时有利于稳定软管(也可使用其它角度)。

生产软管的爆裂强度主要由增强体的强度决定，其次由第一壳体强度决定。生产商有几种提高强度的选择。一是增大增强元件(单丝或单缆)的直径。二是增加增强铺层的数量或线缆中增强元件的数量。三是增大第一壳体的强度到第二壳体的某种程度。所有技术可分别使用，也可结合使用。总的结果是提高增强软管的厚度，从而使将模锻末端连接器固定在软管上变得困难。

通常，软管生产商根据买方的特定订单生产柔性软管，他们指定了长度、直径、压力、使用等级和需要的末端连接。这些柔性软管通常指装配有末端连接器的软管，该术语在整个工业界通用。

在做装配有末端连接器的软管时，在生产过程中，生长商将橡胶软管末端塞入买方指定的金属末端连接器。因此，生长商将作内橡胶膜(第一壳体)和它关联的内密封层(管)，将该组装终止在末端连接器中。接着生长商加入线状增强体，根据需要，在末端连接器中终止每根增强线(缆)。生产商通常采用两种技术以将线增强体终止在末端连接器内或自身上，但它们超出本讨论范围。最后，在增强线或缆附近形成外橡胶层(第二壳体)和外包覆层，硬化整个样品以获得粘着的产品。

计划和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，称作地方市场分销商的个别行业已经介入。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，这样与软管生产商(数月)相比，分销商的供货周期(数日)大大缩短。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。

依据将末端连接器放置在软管上的方法将得到的软管配件称为模锻或卷边软管，这里使用放置包括模锻和/或卷边操作。

卷边正象它的发音那样将末端沿软管卷曲，很象线在连接器中卷曲。模锻却不同，因为模锻的部分被强制通过一个口模，从大直径到小直径。在两个例子中，外金属部分(称为套圈)沿内金属部分(称为杆)被压缩，软管在两个部分之间以形成末端连接。简而言之，通过压缩套圈将橡胶软管和它的增强体约束在套圈和杆上。

通常，杆11终止在螺纹末端15，如图4所示。图5为关联的套圈10。图6示出了焊接在杆上的套圈以形成完全的螺纹末端连接器。如图7A所示，不需要将套圈焊接在连接器上，但环16必须加在杆11上，对于套圈10，逆向拉，这样通过套圈的软管泵出力被传递到最末端连接器。应理解泵出力(压缩软管产生的力)倾向于将软管从末端连接器中吹掉。通过套圈将泵出力从软管和软管增强体传递到末端连接器上(或内)。

尽管在物体上卷边和/或模锻连接器的技术已众所周知，还必须认识到当金属物体沿橡胶被压缩时，橡胶软管将被压缩、变形和蠕变。蠕变是橡胶由于压缩力而流动的一个过程，有点象塑性流动。因此，仅将末端连接器放置在软管上，使橡胶变形(或蠕变)，在后来的某段时间将末端连接器从软管拉出。这将损失惨重。

在过去的六十多年中，末端配件生产商已开发了多种将末端配件放置和固定在橡胶软管上的技术，杆和套圈两部件被应用。从图4-6可以看出，有一系列钩12的杆11被插入管中。套圈10焊接在杆上，它有一系列被压缩在软管外部的内波纹14(对于本发明目的通常称为凸缘，讨论现有技术时，称为波纹)。(图7A中的环结构还可能被用来固定套圈)。应注意这些波纹有直的斜面或垂直侧面，这在侧面和上面形成尖锐的脊。模锻套圈将软管内层(管)推入杆的钩中，同时推动包覆层和外层(第二壳体)进入套圈凸缘，固定连接器。因此，连接器在压缩下被橡胶和相关的增强体固定。在一些情况和高压力下，连接器将从软管中松动。

之后工业界仍利用有更深波纹的套圈，设想更深的波纹将切穿外层织物和外橡胶层(第二壳体)，咬合和夹紧最外层的增强铺层。这种概念是好的，但套圈波纹经常在增强体上造成缺口，从而在缺口上产生压力，造成增强体破坏。还发现，在高压下通常现有技术不能向/从增强体传递足够的张力以能将增强体锁紧在末端连接器的套圈上。

工业上开发了一种称为“切削”(skiving)的技术以降低高压下连接器从软管吹掉的可能性。该技术第一次在高压水软管上得到应用。切削降低了波纹的深度，但因为压缩的金属套圈波纹直接与软管增强体相互作用从而造成增强体上更大的压力。如图7A所示，实际上切削包括除去外包覆层和外橡胶层(第二壳体)直到在连接器占据的软管的面积内的增强体，。

如图7B所示，切削软管插入连接器中，这样杆(通常带钩12，尽管也用一些光杆)紧紧装配在软管内。套圈的脊14不与所暴露的增强体接触。套圈10开口末端越过软管1的外护套插入，这样套圈在护套上延伸一段距离以在套圈和软管间形成相对连续的表面。接着(从外部)模锻或卷边套圈。如图7C所示，套圈将内衬和橡胶推入杆钩，同时夹紧所暴露的金属增强体。这样倾向于将连接器从软管上推掉的力(泵出力)从增强体传递到套圈。

本发明的受让人将切削技术拓展到旋转软管连接器中，以降低(或消除)末端连接器从旋转橡胶软管推掉或拉下的可能性。不幸地是现有技术连接器的切削不能很好地用于大直径软管(大于4英寸)和4层以上增强体。实际上，在载荷下最内层增强体相对于锁在套圈脊上的外铺层移动和滑动。尤其对于线缆增强体更是如此。

图5示出了现有技术中套圈10的剖视图，清楚地示出了在套圈内的脊14，套圈被设计以咬合软管增强线缆或线。脊有陡峭的斜坡或垂直的壁以及在脊顶上有锐角。如图4所示，在另一方面，杆11有若干钩12，它被形成以允许软管容易在杆上滑动同时又不容易滑脱。

图8和图9示出了现有技术中套圈10和增强线缆4和5之间，管/第一壳体2，3和钩12之间的夹紧作用。这些图清楚地阐明了钩进入软管内和轻微穿透软管形成流体密封。还示出了线缆在套圈的脊的变形。在图中没示出，但通过分析图可得出套圈的脊能破坏高拉伸线缆的事实。损坏以压力集中点的形式出现，它消弱了线缆，能造成软管失效。最严重的破坏发生在连接器内，从末端内部到外部(连接器的软管末端)大概三分之一处，模锻操作时，这里会发生最大的套圈轴向变形。在被消弱的增强体处软管爆裂，这通常发生在或靠近软管连接器内部末端。当软管爆裂时，增强体通常从连接器中撕裂出。

读者应仔细观察图8的左手侧，连接器(相对软管末端)的最末端。图示出了内壳体3和管2如何压紧杆11，而且示出线缆增强体4和5从橡胶软管拉出在套圈封闭末端。在现有技术中，因为通过模锻操作，结合多层增强体的橡胶被破坏，从而对整个末端连接器发生某种程度的作用，从而降低连接器的强度。

受让人的所有雇员，即发明者，认识到需要一些技术或装备，它们将降低增强体上的压力集中点，与增强体有更强的相互作用，从而将它紧紧固定在连接器中。此外，他们还认识到基于他们自己以前的研究工作基础，套圈凸缘实际上仅与两层线缆增强体的外层完全相互作用。这意味着除了压缩作用，内铺层与套圈之间的互锁几乎没有，这使他们相信4层线缆增强软管的末端连接器不会比软管自身的强度高——这是本发明的目的。

发明者认识到需要有技术造成增强体移入一些互锁，无凹坑、刻痕或增强体上的超压力，互锁应加于包括靠近杆的最内层线缆的所有增强体上。之后他们进行了实验，结果是在初始套圈20内(如图10所示)，采用了若干正弦/余弦波形的凸缘28和节点27。首先在初始样品中使用光杆21，因为发明者最初相信仅在套圈上需要相互作用，管需要有光滑的表面。增强线缆的两层之间的波动作用结果如图10所示(与图8和图9中，现有技术这种波动在两铺层上的作用产生的变形相比较)。图10示出了软管变形基本降低(增强体从橡胶中撕裂)，这是初始实验得到的结果。

初始样品得到了好的结果，因为它们是对现有技术的改进，但在压力测试下靠近或在末端连接器内末端软管仍爆裂。破坏性测试表明将增强体固定仍需要理想的互锁和正弦波，但没有充分实现。

中间阶段样品装置的局部剖视图如图11所示，包括，被设计以与两层线缆3的1/2英寸ID软管一起使用。中间样品包括在套圈30内的若干正弦波凸缘38和节点37，相应的正弦凹槽36，杆31上开槽35。为了保证流体密封在内管中，杆的末端脊(软管内前面几英寸)仍用钩。为了便于区别本发明与现有技术，当讨论套圈时使用术语凸缘和节点，当讨论杆时使用术语凹槽(凸缘的同义词)和开槽(节点的同义词)。使用术语高点和低点来概括凸缘、凹槽，节点和开槽。

图12-16示出了本发明的优化样品，用来进一步描述中间阶段的设计。优化样品近似于中间样品装置除了中间样杆上没有台阶49，它被加在最终测试装置上，随后将解释。中间2层线缆样品装置满足了降低软管增强体上压力的要求，造成寻求增强线缆2层内的波动作用。如图所示杆31或41有波形高点或凹槽36或46和波形低点或开槽35或45。套圈有波形高点或凸缘38或48和波形低点或节点37或47。(在中间样品杆上有30个波，无台阶49，在优选样品杆上有40个波，有台阶49。)

套圈可包括锥形的斜面，它起始于第一个开槽，从连接器末端延伸到软管末端。在模锻操作时该斜面进一步增大紧接软管末端(相对连接器或连接器装配末端)，套圈和软管在这里发生扩张。

在连接本发明装置和软管操作中，套圈斜面是软管和其增强体被处理的部分。第一部分斜面α起始于第一凸缘，延伸几英寸到达最后的凸缘。斜度为每英寸百分之40到10，定义为第一凸缘和最后凸缘处测量ID的差别。实际上，沿套圈的高点，随着移向末端连接器的软管末端，高点降低。关于杆的高点与斜面(每英寸百分之40到10)也可作相似的说明。在第二段b，斜度可改变4度(如β所示)变成平的剖面γ。剖面再次改变8度(如δ所示)，终止于最后部分c的最终的平剖面ε。a、b、c各部分的长度根据α到ε的值的改变而改变，都必须基于生产软管、直径等的反复实验而决定。

如图16所示，第二和第三部分b和c，自连接(扩张/模锻)操作完成后对准杆的带钩部分。区段斜面将模锻力以平均方式分散在增强软管上以确保铺层从橡胶中分离的可能性最小化或甚至消除，降低软管及其增强体上的过压力。应注意当无套圈凸缘斜面和杆凹槽斜面时，正弦波概念仍起作用，但有斜面更好，因为过压力降低。

仔细观察图14，发现扩张和模锻前，套圈高、低点和杆高、低点没在设备中对准排列。第一节点和凹槽或多或少地对准排列，而其它对的高和低点表现出相互的偏移。这是特意设置的。机械装配操作后当整个配件被机械拖拉到最终尺寸时，由于在杆和套圈之间相对轴向位移，高和低点排列的目的完成。

将设备连接在增强橡胶软管上的操作与现有技术相比多少有点复杂。实际上连接器被连接在压具上，拉棒被插入杆。扩张塞(冲模或芯轴)附着在棒上，接着将软管插入杆/套圈。这建立了优化的两步操作。首先，通过收回拉棒可以将杆内部扩张进入软管。其次，套圈模锻在软管/杆结合体上。这将进一步解释。

要求仔细加工以获得所要求的材料的尺寸，这样当形成杆和套圈的材料分别第一次扩张(和缩短)，接着模锻(延长)各个高和低点使它们对准排列。这种对准排列是设备的另一关键。杆的轴向位移和套圈的轴向位移造成增强体移动，接着匹配波形的高和低点形成正弦互锁。还要求仔细操作和材料选择以最小化杆和套圈之间的相对轴向运动。

设计以最小化相对轴向运动，从而在与增强体结合的橡胶第一壳体之间的压力最小化。这是至关重要的，因为如果壳体和增强体之间的相对运动太大，橡胶将从增强线缆中分离出来。必须仔细选择凹槽的高度(杆的高点或凸起)，这样当杆扩张时，凹陷将不压入软管ID太深，这将在增强体上产生压力以及橡胶分离。

在4层E装配中(设计能力24,000psi)使用切削，尽管知道切削对于C和D装配不需要。参考图15，切削软管1放置在杆41上，用可选择的铜套管70。可选择的铜套管降低了套圈上凸缘与线缆层之间的磨损：铜主要起润滑剂的作用。套管并不需要——仅在基于实验和好的操作基础上建议时使用。实际上，在测试4层E装配中不用铜套管，这将在随后描述。

如已经叙述的，使用优化的两步连接工艺。首先用拉伸冲模或芯轴的方法扩张杆，向后使杆通过软管。(这当然要求在杆放置在拉棒上和软管中之前，杆的冲模或芯轴和拉棒放置在合适的位置)。杆扩张造成杆长度降低。必须预先仔细了解杆长度的非线性减小。金属选择，杆直径和在不同杆截面的杆厚度都控制扩张操作中杆的轴向位移(缩短)。这将进一步详细解释。

最后接着进行外部模锻操作(在套圈上)。外部模锻操作可能不只一步(如由于设备限制可能需要模锻成特定直径，接着模锻到最终较小直径)。因为套圈是径向压缩的，它将轴向非线性延伸。

再次，选择金属，套圈起始ID直径，套圈厚度都控制模锻操作中套圈的位移(延伸)。这将进一步详细描述。

扩张和模锻操作的结果如图16所示(局部剖视图如图11)。注意橡胶软管如何扩张进入空间80，在连接末端套圈中，杆和套圈如何分别缩短和延伸造成高点和低点排列。空间80是模锻操作前套圈变形的部分结果。是因为当套圈在装配末端方向受压缩时扩张，造成该空间减小，在模锻中它锁向杆和软管的中部。(在测试装置中，套圈移动约1/2英寸，其中向软管移动约13/32英寸和向装配末端移动3/32英寸)。设计空间以接纳当模锻操作时变形的橡胶。在软管末端(相对连接器)注意因为连接器位移最小化软管如何表现出最小的变形，通过仔细选择临界参数、金属拉伸强度、最小化套圈和杆的径向厚度，最小化所需要的扩张和压缩，最小化套圈和杆之间分离的距离。

上述中间样品是原型样品。在加工中中间样品使用屈服强度45Kpsi的标准钢管。此外，对于套圈使用较大的间隙。使用间隙以描述套圈和增强体之间的未附着的间隙。现技术使用相当大的间隙值这样可能使用给定末端连接在一些不同的软管上，软管生产商不同，直径不同。应注意每一个生产商生产的软管尺寸不同(尤其是内径)，好的仓储需要最少数量的装配。所以使用大的间隙。

因为初始样品由相关的低碳钢制成，发明者最初使用工程上的惯用手段“厚就一定强”来确保达到生产比软管强度高的配件得到实现。随后将解释这是一个错误。在末端连接器中使用厚材料的原因相当简单，是解决泵出力的问题。如前所述，当软管遭受压力时，泵出力企图将软管从装配件中拉出。该力必须从软管传递到末端连接器和末端连接器终止的配件上。

在制定设计标准中，设计者必须考虑杆的环向强度和模锻后套圈的反跳。设计者还必须考虑在装配螺纹最末端的撕裂压力，套圈的张力承载能力和它在杆(焊缝或环)处的装配点，靠近螺纹(装配)处杆的张力承载能力。一个有装配设计和冶金技术经验的人在满足设计标准方面没有困难：介绍的目的是向读者提醒这些标准。

还应该注意由于在本发明装置和软管(这里软管包括软管增强体。壳体、衬垫等所有部分)之间的正弦波形凸缘将造成一些泵出载荷传递到杆。现有技术可能已传递部分载荷到杆，但载荷将极小，因为在先技术的杆仅仅自身连接在橡胶内衬上。衬垫的强度很小，在载荷下极易蠕变。本发明装置，因为增强体和连接器(杆和套圈)之间的正弦波形互锁通过压缩的软管橡胶将预知的一些轴向载荷传递到杆上。因为橡胶性能是如此不可预测(各生产商之间不同)，所以传递载荷的实际值将用应变尺或类似工具测量。

最大设计泵出力可预先计算。例如假设软管的爆裂压力为24Kpsi，通过使用软管内截面积乘以预知的爆裂压力可计算出最大泵出力。实际上，实际最大泵出力是基于暴露于流体压力的末端装配的横截面积，它小于软管内直径。(设计泵出力应为最大力加上安全因子)。利用近似值，让我们假设4英寸软管在24Kpsi爆裂压力下，将产生约301,600磅的泵出力(实际上在4层E装配内，内直径为3.919英寸，泵出力约289,500磅)。标准集中在末端连接器的内1/3处。

图18A和18B示出了同样的结果，当材料的拉伸强度较低和较高时，设计以满足与图17A和17B例子中同样的安全设计因子。扩张杆和模锻套圈后相对轴向位移是8个单位。杆缩短2个单位，套圈延伸6个单位，因此降低了造成增强体应变的运动降低约{(13-8)}/13}或38.5％。

发明者使用以上讨论的技术制造了大量的4层31/2和4英寸ID软管装置直到最终设计形成。所有这些样品，一旦扩张塞从杆中拔出就成“香蕉”形状，或杆破裂成“香蕉”形。最后，生产出装置，内部扩张在软管上，没有外模锻。当设备被切开，又发现香蕉形状占据软管最里面的杆末端。已得出结论首选的内扩张是造成香蕉形状和/或撕裂的原因，当塞子从杆中拔出时移动过多材料的结果。撕裂由径向扩张造成(如太多的材料必须被径向移动以扩张杆到需要的尺寸)。香蕉形状可能由于杆太长造成，基本上是典型的柱弯曲问题。

参考图13-15，发明者减小了凹槽46的尺寸，在杆41内增加了台阶49，它在软管末端轴向长度方向占据几英寸。扩张塞仍在台阶区域扩张杆，但程度降低，台阶终止在过渡段44处，它允许扩张塞继续通过杆。凹槽尺寸降低意味着杆扩张过程中更少的径向材料必须被移动。增加台阶意味着遭受扩张的整个轴向杆长度在扩张中被台阶的轴向长度减小；因此解决了柱弯曲问题。同时在最靠近软管末端处(前面描述的第二和第三部分b和c)套圈厚度降低，从而主要降低了施加在杆上的径向压缩力。见图14-16。这些措施，尽管在现有技术面前很微小，但却事实上改进了设备。

在以下的测试中没有再出现香蕉形状，杆也没有撕裂。参见图20，注意软管的管72(在它密封在软管最内部的面区域内的杆的位置没有变形、被压碎或撕裂，第二壳体78，外包覆层79从套圈内到靠近于末端连接器的软管平滑过渡。在它们的测试中，发明者再次证明，材料的厚度值，长度等(如直径)必须经验确定。还发现这些值根据软管种类(生产商)、直径、铺层数量等确定。台阶49的半径约0.2英寸，当使用4英寸ID末端连接器和当芯轴从杆中拉出时有约千分之五十的扩张。(扩张实际值在千分之一和千分之二百英寸之间，如果杆的总长度降低，可更大)。台阶值在小直径末端连接器内将更小。台阶有8度的锥型过渡44，在杆法线ID的后面(尽管该值不限于本发明公开的)，在轴向长度上约4英寸，它将过渡44放置在位于从软管末端进入杆约三分之一处。长度可以更大，至少到达中间值(一半)。

在他们的系列试验中，发明者已演示了当它们被拉伸或从冲模挤出时，高强度材料将比低强度材料延伸或缩短的更少。因此，在设计本发明装置时，使用高拉伸强度材料(大于85Kpsi)，设定临界(最小)截面，它根据实际尽可能得小，最小化外部增强层面积和套圈ID之间的间隙。样品和测试样使用2∶1安全因子。

在设定杆和套圈厚度时要进一步考虑从软管通过增强体传递到套圈和杆末端连接器上的实际泵出力。因此套圈应有它的最小厚度(套圈内最小截面)为设计厚度以承载拉伸载荷泵出力加上安全因子。

另一方面，杆必须做得足够厚，这样当橡胶软管和增强体被模锻时，它不弯曲。这要根据杆临界截面的环强度确定。同样，因为现在杆承担一些载荷，必须考虑杆张力承载能力。尽管能进行一些真正的工程设计，许多设计是凭经验的，因为橡胶具有不一致和难预测性。设计者还必须认识到一旦橡胶受压缩，在长时期内它将蠕变。实际上，许多设计将根据所使用的软管型号和生产商而定。进一步，橡胶每批之间也不同——对于同样的配方和混合设备，硫化程度不同将有不同的性能。因此，为了生产装配条，每种尺寸的装备需要进行破坏性分析，在使用特定生产商软管前，必须作出不同硫化程度允许的重要的设计安全因子。

此外，杆的尺寸应紧紧装配在软管内，同时套圈紧紧装在增强体(如果使用切削)和铜套管上(如果使用铜套管)或外包覆层上(如果不用切削)。简而言之，末端连接器根据给定软管生产商要求确定尺寸。试图用一个尺寸的装配器装配许多软管是对现有技术的微小改进。应当记住，套圈尺寸越大-满足用一个装配器满足多数生产商软管的需要-模锻中套圈实际轴向扩张就越大(对相同平均截面厚度的套圈)。

因此，本发明的优选实施例实现了这个目的，即通过在套圈和相应正弦形凹槽之间使用正弦形凸缘和节点结构，在杆上形成开槽结构。在两部件安装操作中，在杆第一次模锻进入软管后和套圈模锻进入软管后，将增强铺层锁入正弦波形中，同时最小化整个杆和套圈间的相对轴向位移。对于杆和套圈，通过使用高强度材料，仔细设定杆和套圈的径向临界(最小)厚度，最小化套圈的间隙，从而使轴向移动最小化。杆内高点(凹槽)扩张进入软管ID确保通过在套圈上模锻操作时线缆层被落入正弦波形模式。这些作用通过压缩正弦波增强体外形将软管增强强度传递到套圈，在某些程度传递到杆。

已经搞清楚最佳实施例使用两步操作以将末端连接器装配在增强橡胶软管上。第一步包括杆内部扩张以便低点(开槽)移动顶住软管ID.这一步可以省略。

有趣的是比较现有技术与本发明装置。本发明装置允许更多地无限制地超过现有技术，因为杆被扩张进入软管。此外，使用高拉伸强度技术生产杆，造成杆所用的材料较少。这两个特点意味着杆对流体流经软管的限制少于现有技术。

还有其它涉及波纹套圈和杆的实施例。例如，在连接器内末端使用一系列波纹凸缘，那里在装配过程中发生最大的相对轴向位移。杆的保留部分和套圈使用现有技术中的如图19所示(如脊和钩)。已知可以结合使用平杆和波纹套圈。实际上现有技术中，可以结合使用带钩的杆和波纹斜面套圈。这些结合是无穷的，都落入本发明公布的概念中。这些结合设备不会与优选的设备和装配的方法所产生的同样的紧密互锁波形式。但是，使用正弦概念确实是对现有技术的改进，降低了在最临界点处的增强体中的压力。

在改进现有技术末端连接器过程中(见图19)，现有技术的脊54，被放置在套圈的开口末端，套圈内的标准脊通过一系列正弦凸缘和节点58和57占据长度的百分之五十和十五之间。(A部分示出保留的脊-现有技术，B部分示出新技术，C部分示出改动部分——同图12的“c”)。软管在标准脊54和正弦凸缘58，节点57将接触软管的区域被切削。这意味着在标准凸缘下压力将被引入增强体，但正弦概念将降低软管部分的压力，事实是那正是软管进入末端连接器的部分。(见前面对现有技术的讨论)。可选择的铜套管(未示出)能降低相当多的压力。这种改进能容易地运用在两层增强软管，额定小于12,000psi爆裂压力，直径不超过4英寸，这是现有技术水平。4英寸直径不应被视为对设备的限制，在给定爆裂压力时仅是可用现有软管的最大尺寸，通常不需要切削。

起始，发明者相信由于软管的正弦夹紧装置他们首选的装置将大于软管自身压力承载能力的力承载能力。为了证明这种信念，对上述公开的首选的装置和用波形套圈和现有技术中的杆的备选实施例进行了几种压力爆裂失效测试。这些失效测试很成功，当末端连接器被切开时，发现用首选实施例和备选实施例的两层软管中确实得到了波形模式，。

印象最深的测试是在四层线缆增强E级橡胶软管上用优化的4层4英寸末端连接器。测试连接器的局部剖视图如图20，这里4英寸API E级软管在20,100psi爆裂。读者应注意所有的四层铺层已假设正弦波形，因此将每一层锁入套圈。

在API级E连接器测试中，优化的末端连接器与长度为14英尺，内直径4英寸，外直径6.44英寸的Gates E级旋转软管(序列号2RT-206)的每个末端相装配。生产商在软管方面的级别是：

工作压力-7500psi，测试压力-15,000psi，

最小爆裂压力-18,750psi

生产商提供的末端连接器数据是：

杆部件数量-4”E Mod.2            模锻-是

套圈数量-4″E Mod.2              内扩张-3.57″OD塞

杆直径-4.07平均直径              冲模尺寸-第一段)7.38”，第二段)-6.79″

套圈直径-7.75”ODx6.50ID         测量模锻OD-6.82”/6.82”

压缩率％-设计能力：22.8％/22.8％ 实际：22.3％/22.3％

试验结果令人惊讶：

实际爆裂压力-20,100psi          承受时间@爆裂压力-N/A

试验首先是对本发明公开的E级连接器所做的测试，连接了4-英寸ID API E级软管的两端带有最小的爆裂压力18,750psi。如上所述，将连接器施加到切削的软管并首先内扩张。然后，用两个连续的较小冲模将连接器外模锻两次。此独立实验室做了此试验，并被两位发明人见证。他们注意到末端连接器没有位移，而软管爆裂出距接头(末端连接器)三英尺之外。

实际的末端连接器被设计成在以上所述的条件下能够承受软管爆裂压力24,000psi。在末端连接器内的最大的ID设定了在末端连接器内的所预计的泵出力。在此末端连接器中，最大的ID是3.919英寸，因此设定设计泵出力为289,503磅。

套圈尺寸必须能承受该力(加上合理的安全因子)。因此，设计的泵出力确定凸缘(开槽)之间的套圈最小壁厚。利用套圈的已知拉伸强度计算该厚度(在测试时，末端连接器最小拉伸强度设定为80,000psi，例如，使用金属刚好满足或超过该强度)。

进一步对Taurus Emerge Company of Hungry公司生产的4层4英寸ID API E级增强软管进行测试。测试条件与Gates Rubber公司的软管相同。测试软管在23,150psi爆裂(尽管在一点软管的压力达到23,350psi)。因此，本发明装置显示出具有比软管自身更高的力承载能力，这是该发明的目的。

最后特别重要的是，本发明优选设备能很好地用于有缺陷的软管。已知多层增强软管含有生产缺陷(实际上所有的软管都可能含有相似的缺陷)。在生产中，增强层可能错位。也就是，不是每层都相邻，孔洞(当然由橡胶填充)可能存在层与层之间；增强层可能偏离中心；或一个或多个线缆可能突出(例如，可能略微高出其它线缆)。如果缺陷位移或靠近模锻的或卷边的末端连接器附近，这些缺陷能造成失效。

失效的原因相对简单，与末端连接器施加在增强层上的压力的反向作用有关。如果线缆或铺层错位，错位的部件将受到比其它部件更高的压缩。在高强度线缆上施加压力将导致失效。正弦波形与末端连接器在扩张/模锻操作中的最小相对轴向位移相结合使有缺陷的软管发生进一步破坏的可能性减小，在将连接器装配在软管上时，与现有技术的末端连接器相比。没有通常可得到的模锻末端连接器能完成这项任务。可以使用铜套管进一步巩固该项功能，这样本发明装置将工作地很好。

本发明装置的实施例和改进的备选的实施例已经公开，示出套圈焊接在杆上。众所周知，在工业界可使用其它方法将套圈固定在杆上。套圈必须传递泵出力到杆上，这样套圈可以焊接在杆上(如描述的)，还可以用螺丝拧紧在杆上，套圈装配末端可以被挤压(在卷边或模锻操作中)进入杆上形成的开槽中，或套圈中心放置在杆上(从装配末端)到相对杆内或焊接形成的环的其余部分。环技术如图19和其它公知的两种技术；然而，在大直径高压装置中，将套圈装配在杆上的优选技术是将套圈焊接在杆上或允许套圈沿杆上形成的环向上滑动。本发明公开了预想的所有技术和使用已知技术将套圈装配在杆上，将根据生产关心的，生产商提供的参数等确定。

已公开了最好和优化的本发明实例。尽管没有给出尺寸，在本领域有经验的人知道套圈和杆的材料性能，软管的性能与公开的设计正弦装配的原理，这样增强橡胶软管的增强线/线缆将锁在正弦波凸缘和节点。

必须注意“正弦”一词在整篇文献中使用是描述正弦波形，不是纯粹的正弦波。因此，本发明将不限定于纯的正弦或余弦波，因为此类波形的没有获得——在本发明装置中获得的波锁定是以正弦/余弦波形锁定的形式(或形状)。有可能获得纯粹的正弦/余弦波，这种可能性与公开的非纯正弦波形锁定一起仍落在权利要求的保护范围中。由于橡胶的不可预测性和橡胶蠕变的事实，设计参数，最终必须由每个生产商软管上进行实际测试验证。

Claims (23)

1.一种末端连接器，可持久装配在金属线增强的橡胶软管上，包括：杆，其带有连接末端、软管末端和外表面；套圈，其被固定到所述杆的所述连接末端附近，其中所述套圈有内表面，沿所述杆向所述软管末端同心扩张；因此形成适于收容金属线增强的橡胶软管一端的环状孔洞，其中所述孔洞分成三个区域，作为膨胀区的第一区域，作为卡紧和密封区的第二区域，作为应力减少和密封区的第三区域；其中所述第一区域位于所述连接末端，第三区域位于所述软管末端，和所述第二区域位于所述第一区域和第三区域之间，其特征在于：

所述卡紧和密封区包括一些在套圈内部呈互补倾斜的呈正弦波形的凸缘和节点，这样所述凸缘的振幅在最靠近所述第一区域的地方最大，在靠近所述第三区域和在所述杆的外部上一些互补的呈改动的正弦波形的凹槽和开槽的地方最小；和其中

所述应力减少和密封区包括一些在所述套圈内互补的分段斜面，其中所述斜面的坡度减少了所述套圈的内部和和所述杆的外部的距离，这样最小的距离最靠近所述第二区域，并在所述套圈的所述软管末端和一些形成在所述杆外部互补的脊的地方距离最大。

2.根据权利要求1所述的末端连接器，其特征在于：所述杆还有内表面和一内径，和进一步包括：

一个在所述杆的内表面形成的台阶，以控制柱弯曲，沿着所述杆的内部形成和从所述杆的软管末端侧面地延伸到所述软管的末端，这样所述台阶增加所述杆的所述内径；

台阶过渡，位于所述软管末端和所述杆的所述连接末端，所述台阶过渡在所述台阶和所述杆的所述内径之间提供平滑过渡。

3.根据权利要求2所述的末端连接器，其特征在于：所述台阶过渡位于在所述软管末端和所述杆的所述连接末端之间轴向距离的三分之一到二分之一处。

4.根据权利要求1所述的末端连接器，其特征在于：所述杆的所述外部上改动的正弦波为倾斜的正弦波形，这样所述凹槽的振幅在最靠近所述第一区域的地方最大，在最靠近所述第三区域的地方最小。

5.根据权利要求1所述的末端连接器，其特征在于：所述金属线增强的橡胶软管具有位于所述孔洞内的自由端，和其中，所述膨胀区具有接收该金属线增强的橡胶软管的自由端蠕变的装置。

6.根据权利要求1所述的末端连接器，其特征在于：该增强的橡胶软管在装配前通过去除橡胶的外层来切削因此暴露出金属线增强部分，其中，所述连接器适于收容与所述在所述套圈内一些位于所述夹紧和密封区域内互补的凸缘和节点相接触的橡胶软管的金属线增强部分，并进一步与所述套圈内位于所述应力减少和密封区域的所述一些互补的斜面相接触。

7.根据权利要求6所述的末端连接器，还包括侧向轴线，其特征在于：所述在所述套圈内的一些互补的分段倾斜的表面还包括位于该套圈内位于所述应力减少和密封区域的四个表面，第一表面，第二表面，第三表面，和第四表面，所述第一表面平行于所述侧向轴线并位于所述套圈的所述软管末端，所述第二表面相对于所述侧向轴线以δ角度倾斜并从所述第一表面延伸，所述第三表面平行于所述侧向轴线并从所述第二表面延伸，所述第四表面相对于所述侧向轴线以β角度倾斜并从所述第三表面延伸到所述卡紧和密封区域，其中，所述连接器适于收容与所述第二、第三、第四表面接触的橡胶软管的金属线增强部分，和其中，所述连接器适于收容与所述第一表面接触的金属线增强的橡胶软管的剩余未被切削的部分。

8.权利要求7所述的末端连接器，其特征在于：所述角度δ和β分别约8和4度。

9.一种末端连接器，可持久装配在线缆增强的橡胶软管上，包括：

杆，其带有连接末端和，软管末端，具有内径的内部和外部；

台阶，以控制柱弯曲，沿着所述杆的内部形成在所述杆的内部和从所述杆的软管末端在侧面地延伸到所述杆的连接末端，这样所述台阶增加所述杆的所述内径；

台阶过渡段，位于所述软管末端和所述杆的所述连接末端，所述台阶过渡段在所述台阶和所述杆的所述内径之间提供平滑过渡；

套圈，其被固定到所述杆的所述连接末端的附近其中所述套圈具有内侧，沿所述杆向所述软管末端同心延伸，因此形成适于收容线缆增强的橡胶软管一端的环状孔洞，其中所述孔洞分成三个区域，作为膨胀区的第一区域，作为卡紧和密封区的第二区域，作为应力减少和密封区的第三区域；其中所述第一区域位于所述连接末端，第三区域位于所述软管末端，和所述第二区域位于所述第一区域和第三区域之间，其特征在于：

所述卡紧和密封区包括一些在套圈内部互补的呈倾斜的正弦波形的凸缘和节点，这样所述凸缘的振幅在最靠近所述第一区域的地方最大，在靠近所述第三区域和在所述杆的外部呈改动的正弦波形的一些互补的凹槽和开槽的地方最小；和其中

所述应力减少和密封区包括在所述套圈内一些互补的分段斜面，其中所述斜面的坡度减少了所述套圈内部和杆外部的距离，这样最小的距离和所述第二区域最近，在所述套圈的所述软管末端和一些形成在所述杆的外部互补的脊的地方距离最大。

10.根据权利要求9所述的末端连接器，其特征在于：该线缆增强的橡胶软管在装配前通过去除橡胶的外层来切削因此暴露出线缆增强部分，和其中所述连接器适于收容和所述在所述套圈内一些位于所述夹紧和密封区域内互补的凸缘和节点相接触的橡胶软管的线缆增强部分，并进一步适合收容与所述套圈内位于所述应力减少和密封区域的一些互补的斜面相接触的线缆增强部分。

11.根据权利要求10所述的末端连接器，还包括侧向轴线，其特征在于：所述在所述套圈内的一些分段倾斜的表面还包括位于该套圈内位于所述应力减少和密封区域的四个表面，第一表面，第二表面，第三表面，和第四表面，所述第一表面平行于所述侧向轴线并位于所述套圈的所述软管末端，所述第二表面相对于所述侧向轴线以δ角度倾斜并从所述第一表面延伸，所述第三表面平行于所述侧向轴线并从所述第二表面延伸，所述第四表面相对于所述侧向轴线以β角度倾斜并从所述第三表面延伸到所述卡紧和密封区域，其中，线缆增强的橡胶软管与所述第二、第三、第四表面接触，线缆增强的橡胶软管的剩余未被切削的部分在装配过程中与所述第一表面接触。

12.权利要求11所述的末端连接器，其特征在于：所述角度δ和β分别约8和4度。

13.根据权利要求9所述的末端连接器，其特征在于：所述台阶过渡位于在所述软管末端和所述杆的所述连接末端之间轴向距离的三分之一到二分之一处。

14.根据权利要求9所述的末端连接器，其特征在于：所述杆的所述外部上改动的正弦波呈倾斜的正弦波形，这样所述凹槽的振幅在最靠近所述第一区域的地方最大，在最靠近所述第三区域的地方最小。

15.根据权利要求9所述的末端连接器，其特征在于：所述线缆增强的橡胶软管具有位于所述孔洞内的自由端，和其中，所述膨胀区具有接收该线缆增强的橡胶软管的自由端蠕变的装置。

16.一种可持久装配在增强的橡胶软管上的末端连接器可，包括：

杆，其带有连接末端，软管末端，和外部；

套圈，其被固定到所述杆的所述连接末端的附近，其中所述套圈具有内侧，沿所述杆向所述软管末端同心延伸，因此形成增强的橡胶软管一端可以在环状孔洞内被锻造，其中所述孔洞分成三个区域，作为膨胀区的第一区域，作为卡紧和密封区的第二区域，作为应力减少和密封区的第三区域；其中所述第一区域位于所述连接末端，第三区域位于所述软管末端，和所述第二区域位于所述第一区域和第三区域之间，其特征在于：

所述卡紧和密封区包括一些在套圈内部互补的呈倾斜的正弦波形的凸缘和节点，这样所述凸缘的振幅在最靠近所述第一区域的地方最大，在靠近所述第三区域和在所述杆的外部呈改动的正弦波形的一些凹槽和开槽的地方最小；和其中

所述应力减少和密封区包括一些在所述套圈内互补的分段斜面，其中所述斜面的坡度减少了所述套圈的所述内部和所述杆的外部的距离，这样最小的距离和所述第二区域最近，最大的距离在所述套圈的所述软管末端和形成在所述杆外部的一些互补的脊之处。

17.根据权利要求16所述的末端连接器，其特征在于：该增强的橡胶软管在永久装配到末端连接器之前通过去除橡胶的外层来切削因此暴露出增强部分，其中，橡胶软管的增强部分和所述在所述套圈内一些位于所述夹紧和密封区域内互补的凸缘和节点相接触，并进一步与所述套圈内位于所述应力减少和密封区域的所述一些互补的斜面相接触。

18.根据权利要求17所述的末端连接器，其特征在于：所述杆还有具有一内径的内表面，和进一步包括：

一个在所述杆的内表面形成的台阶，以控制柱弯曲，沿着所述杆的内部形成和从所述杆的软管末端在侧面地延伸到所述软管的末端，这样所述台阶增加所述杆的所述内径；

台阶过渡，位于所述软管末端和所述杆的所述连接末端，所述台阶过渡在所述台阶和所述杆的所述内径之间提供平滑过渡。

19.根据权利要求18所述的末端连接器，其特征在于：所述台阶过渡位于在所述软管末端和所述杆的所述连接末端之间轴向距离的三分之一到二分之一处。

20.根据权利要求17所述的末端连接器，还包括侧向轴线，其特征在于：所述在所述套圈内的一些分段斜面还包括位于该套圈内位于所述应力减少和密封区域的四个表面，第一表面，第二表面，第三表面，和第四表面，所述第一表面平行于所述侧向轴线并位于所述套圈的所述软管末端，所述第二表面相对于所述侧向轴线以δ角度倾斜并从所述第一表面延伸，所述第三表面平行于所述侧向轴线并从所述第二表面延伸，所述第四表面相对于所述侧向轴线以β角度倾斜并从所述第三表面延伸到所述卡紧和密封区域，其中，线缆增强的橡胶软管与所述第二、第三、第四表面接触，线缆增强的橡胶软管的剩余未被切削的部分在装配过程中与所述第一表面接触。

21.权利要求20所述的末端连接器，其特征在于：所述角度δ和β分别约8和4度。

22.根据权利要求16所述的末端连接器，其特征在于：在所述杆的所述外部上改进的正弦波波形呈倾斜的正弦波，这样所述凹槽的振幅在最靠近所述第一区域的地方最大，在最靠近所述第三区域的地方最小。

23.根据权利要求16所述的末端连接器，其特征在于：所述线缆增强的橡胶软管具有位于所述孔洞内的自由端，和其中，所述膨胀区具有在装配过程中接收该线缆增强的橡胶软管的自由端蠕变的装置。

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