CN101883945A - 软管端部配件的改进 - Google Patents

Abstract

一种用于复合软管(100)的端部配件(200)，所述复合软管的类型包括设置于内部和外部夹紧构件(102，104)之间的柔性材料管状主体(106)。端部配件(200)包括适于放置在软管(100)内的第一构件(202)和适于放置在软管(100)外周围的第二构件(208)，借此软管(100)的端部可以被密封在第一和第二构件(202，208)之间，并且其中第一构件(202)的至少一部分和/或第二构件的至少一部分是由复合材料制成。

Description

软管端部配件的改进

技术领域

本发明涉及一种软管，特别是能够在低温条件下使用的软管的端部配件(end fitting)。本发明还涉及一种结合了端部配件的软管。

背景技术

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。

使用软管在低温下运输流体，如液化气体是众所周知的。这样的软管通常用于运输液化气体如液化天然气(LNG)和液化丙烷气(LPG)。

为了使软管具有足够的柔性，在任何特定长度上必须至少部分地由柔性材料，即非刚性材料构造。

本发明针对的是复合软管。传统的复合软管是由夹在内部和外部螺旋金属线之间的聚合薄膜和织物层构成。软管通过环绕芯轴顺次地包缠内部线、薄膜和织物组合物、及外部线的方式构造而成。内部和外部线具有相同的螺旋节距，但它们偏离开半个节距长度以形成波纹形的软管壁轮廓。所得到的管状结构随后从芯轴上被提取出来并端接了端部配件。端部配件典型地由金属尾部和套箍构造而成。尾部具有在外部表面中机械加工成的两条平行的螺旋凹槽，所述表面与内部和外部线形成的双重螺旋线相匹配。尾部插入软管的内孔中，而套箍留在外面。根据用途，软管包的端部可以被绑缚，被盖上橡胶环箍(cuff)或充满两段式环氧树脂，而所述套箍之后被压紧或陷锻到所述尾部上以便保持软管的端部。这种一般类型的软管在欧洲专利公开号为0076540A1的专利文件中有描述。在上述专利说明书中描述的软管包括双轴向聚丙烯的中间层，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。

在我们更早期的专利申请WO01/96772中，我们描述了一种新型的复合软管，其结合了具有夹在两条螺旋线之间的薄膜和织物层的织带。我们还描述了用于这种软管的一种新型的端部配件。对软管和端部配件的进一步改进在我们的专利申请WO04/044472和WO04/079248中有描述。这些复合软管可配有大口径，并典型地针对受国际海事组织(IMO)要求控制的船舶到船舶的流体运输操作。IMO对软管的要求(大批量运载液化气体的船舶建造结构和附属器具的国际规范—“IGC规范”)(为了安全的原因)需要软管的爆裂压力(burstpressure)必须是极端工作温度下最大工作压力的五倍。最大工作压力典型地范围从IMO要求的最小值10barg到20至30barg。

重要的是，端部配件能够安全地适应IMO爆裂压力测试引发的应力。端部配件是由金属零件制成，特别是尾部必须能够适应内压力引发的环向应力(hoop stress)，所述环向应力被巴洛公式(Barlowformula)赋值为第一近似值，所述公式表明环向应力等于内压力和内直径的乘积除以形成尾部的管子壁厚的两倍得到的得数。容许应力由标准压力容器设计规范(vessel design codes)，例如ASME锅炉和压力容器规范确定为尾部材料屈服应力的一定比例，例如三分之二。典型的尾部材料是非低温用途的碳钢和低温用的奥氏体不锈钢，所述低温就是指低于150°K的温度。碳钢不适合低温用，因为它们在非常低的温度下是脆的。

低温用的示例性奥氏体不锈钢等级是“300系列”，它们不显示低温脆性。重要的材料性能是屈服应力(YS)、屈服应变(EY)、极限抗拉强度(UTS)、破坏应变(EF)、弹性模量(E)、密度(RHO)、导热率(K)和热膨胀系数(CTE)。这些性能在从环境温度(293°K)到低温温度(液氦为4°K或液氮[LN₂]为77°K)的范围内变化。通常，强度随温度降低而增加。这通过参考AISI等级304号(密度为8g/cc)的实施例画出，所述实施例是低温用途中通用的奥氏体不锈钢。304号在室温下的YS和UTS分别约为250MPa和590MPa，而在LN₂温度(77°K)下分别约为400MPa和1525MPa。虽然延展性有一些降低，EF从环境温度下的60％减少到LN₂温度下的40％，但是304号在该低温温度下的延展性也已经绰绰有余。尽管这种强度的增加量被认为是有益的，低温压力容器的设计者倾向于信任最小的环境温度规格。304号的环境温度、LN₂温度弹性模量分别为193GPa和205GPa。

低温器材的重要设计点是与室内环境到低温使用条件的大致215°K的温度变化相关的尺寸改变和热梯度瞬变(thermal gradienttransients)的效果。钢(比如304号钢)是导热的并且它们随温度降低而收缩。304号钢在室温和LN₂温度下的导热率分别为8W/m.°K和15W/m.°K。这个温度范围的平均CTE是13×10^-6°K^-1，也就是对216°K这种温度差来说，长度收缩约3mm/m。

这种收缩使得传统端部配件在热冲击(thermal shock)状态下存在问题，即，在所述热冲击状态下端部配件会迅速暴露给低温流体。这可能会引起尾部和套箍之间在径向方向上出现瞬时的差异化热收缩，这会导致某种程度的泄漏。如果是依靠环氧树脂作为密封任何小型泄漏路径的填充物的话，那么在长期的服务状态下这会得到进一步的强调。环氧树脂的CTE约为50×10^-6°K^-1至80×10^-6°K^-1，因此该树脂将会比相邻奥氏体不锈钢发生更大的收缩。在反复热循环下，与不锈钢粘合的树脂会受到破坏，随后出现泄漏路径。这是本领域中众所周知的难题，它可以通过小心控制热暴露情况(thermal exposureprofile)和/或端部配件组件细节设计来解决。

使用WO04/079248中描述的端部配件，由于具有提供密封功能的独立环这个优点，因此实现了密封激活以对热冲击进行补偿，并且我们已经发现了这个可以作为我们对LN₂和LNG进行的满标度测试中令人满意的解决方式。

我们还发现用36％镍、平衡铁金属合金，有时候也称之为Invar(注册商标)和Pernifer 36(密度为8.1g/cc)构造尾部是有益的，所述合金具有与奥氏体不锈钢相当的强度，但CTE更低。在环境状态下，Ni36的最小YS和UTS分别为240MPa and 450MPa，代表性的测试结果显示YS从室温下的270MPa升高到LN₂温度下的700MPa。EF在该温度范围是40％。Ni36的导热率在室温下和LN₂温度下分别为6W/m.°K和13W/m.°K。

可以看到Ni36的性能与低温用的304号的性能相似，但有一个显著的例外。从环境状态到LN₂温度的温度范围的平均CTE是1-2×10^-6°K^-1，也就是对216°K这种温度差来说，长度收缩约0.4mm/m。这与奥氏体不锈钢相比径向收缩小了一个数量级，这对改良密封机械装置的可靠性具有可观的优势。

船用(marine service)Ni36的耐蚀性可通过沉积镍铬或镍铜合金的耐蚀包层(cladding)而实现，例如Inconel(商标)或Monel(商标)。

在大口径软管中，如20”到24”(500到600mm)，由于牵涉到的低温流体的体积，使得控制热瞬变是不切实际的。更进一步说，增大孔径尺寸并维持高加压保持能力(high pressure retaining capacity)导致了越来越重的端部配件，它们变得难以处理和配置。我们已经发现了得到具备高加压能力、重量轻的端部配件并利用已证实的基于金属的解决方案限制热冲击所存在的实际问题。

我们已经发现为了解决前面提到的大口径软管端部配件的问题，用复合材料构造端部配件的零件是有可能的。应当注意到对“复合材料”的引用与“复合软管”中“复合”一词的用法是有区别的。

发明内容

因此，根据本发明的一个方面，我们提供出一种用于复合软管的端部配件，所述复合软管的类型包括设置于内部和外部夹紧构件之间的柔性材料管状主体，所述端部配件包括适于放置在软管内的第一构件和适于围绕软管外侧放置的第二构件，借此软管的端部可以被密封在第一和第二构件之间，并且其中第一构件的至少一部分和/或第二构件的至少一部分是由复合材料制成。

术语“第一构件”代表的是上面讨论的现有技术中的尾部，而术语“第二构件”代表的是套箍。

第一构件可以完全由复合材料制成。但是，我们优选只在适于配合在由受冷膨胀的复合材料制成的软管内的那部分用复合材料。

“复合材料”是指由两种或更多种材料组合而成以赋予一系列独特而个性化(tailor made)性能的材料。复合材料最常见的形式是树脂内的纤维基体。所述纤维可以是连续的，具有纵轴方向上的定向，或者所述纤维可以长度短小，具有混合定向。所述纤维通常是高强度纤维，例如E玻璃、S玻璃、芳纶(例如Kevlar(商标))或碳。所述树脂将纤维封包起来，并且可以是一种热塑性树脂，例如聚乙烯、聚酰亚胺、聚酰胺、含氟聚合物、聚(氯乙烯)(PVC)、聚氨酯(PU)、聚醚醚酮(PEEK)或热固性树脂，比如环氧树脂或聚酯或乙烯基酯。复合材料可以是叠层式构造，其中在定向于不同方向上的树脂基体中具有多层纵向纤维，以便达到期望的机械性能。选用复合材料中的高强度纤维通常会导致构造具有可观的强度重量比，因此已经发现复合材料在包括压力容器应用的太空和汽车工业中得到广泛使用。

许多复合材料，如环氧树脂的组成部分不适合以大块同质(bulkhomogeneous form)的形式在低温下使用，这主要是因为它们在低温下的脆性。但是，当组成材料以纤维和叠层的形式与基体中的其他组成材料仔细地组合起来，那么结构的相互作用这样的话就会可以克服大块同质的组成材料的局限性。

我们已经发现对纤维的选择是重要的，并且我们优选使用高强度的碳、芳纶、玻璃或超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维或它们的组合物。例如，E玻璃、Kevlar-49、MS-LM(中等强度低模量)的碳纤维有代表性的抗拉强度、抗拉模量和密度依次是：抗拉强度3450、3790、4138MPa；抗拉模量72、124、228GPa；密度2.6、1.4、1.8g/cc。我们已经发现热固性和热塑性树脂都可以用到。环氧树脂和PEEK(聚醚醚酮)的密度都约为1.3g/cc。我们已经发现通过使用含有这些高强度纤维中某一些的复合材料，特别是在第一构件中使用，基本可以减小端部配件的重量同时保持高加压保持能力。

使用复合材料的另一个好处是它具有比钢更低的导热率。典型地，导热率约为0.1to 1W/m.°K，这比奥氏体不锈钢小至少一个量级。这在低温应用中特别有优势，这是因为它减小了端部配件为使引起低温流体沸腾的热输入量最小化所需要的隔热量。气态沸腾(gaseous boiloff)在低温流体运输中是低效的，因此高度期望使沸腾速率最小。这在船对船运输中尤其重要，这里浮式低温柔性软管的端部配件是接触到水的。

由于复合物本质上导热率较低，因此通过利用固有的热梯度将隔热材料或复合物连续层构建在内部复合层之外是有可能的。隔热层例如可以是热塑性树脂中的空心隔热纤维，或泡沫聚氨酯(PU)。对PU的使用得到的是可能坚固的外部机械保护层。因此，端部配件的端部第一和/或第二构件可由多个材料层构成，所述材料的某些或全部都是复合材料，优选地具有2W/m.°K或更低的导热率，更优选为1W/m.°K或更低。第一和/或第二层的某些层可能是由非复合材料制成的，比如非复合的聚合材料，优选具有低于2W/m.°K的导热率，更优选低于1W/m.°K。非复合材料可以是热塑性树脂或PU。因此依照本发明用材料层制作端部配件零件是有可能的，所述材料设计成为端部配件提供期望的整体性质(bulk properties)。

我们已经发现使用碳和某种芳纶纤维的稀有性能是特别有优势的，特别是聚对苯二甲酰对苯二胺(poly-(p-phenyleneterephthalamide))，已知为Kevlar(商标)或Twaron(商标)，原因是它们展现出负的纵向CTE和正的横向CTE。例如，Kevlar-49的纵向CTE是-2×10^-6°K^-1，而在横向方向上为68×10^-6°K^-1。在含有这些纤维的叠层式复合构造中，温度减小时，层片(ply)在纤维方向上膨胀在横向上收缩。我们注意到内部剪切力在层片的平衡对称设置内生成，结果是遇冷时的纵向净膨胀。通过调整纤维方向，有可能控制住一点处发生膨胀的量级，该点处能够实现从零到约-10×10^-6°K^-1的有效纵向CTE。我们能够构造出复合尾部，以便控制住密封环下径向尺寸改变的量级，进而实现在温度减小时增加密封接触压力。优选的纵向CTE范围从零以下(例如，低于或等于约-0.01°K^-1或约-0.1°K^-1)到-4×10^-6°K^-1，最优选为-1×10^-6to-2×10^-6°K^-1。

因此，在优选的实施方式中，第一构件和/或第二构件的至少一部分是由遇冷时在至少一个方向上发生膨胀的材料制成的。特别优选的是第一构件的至少一部分遇冷膨胀——最优选地，其是第一构件的适于放置在遇冷膨胀的软管内的一部分。优选地，膨胀方向是从第一构件径向向外的，由此第一构件可以在遇冷时在软管内部施加径向向外的压力。

特别优选的实施方式中，第一构件至少部分地由遇冷膨胀的复合材料制成，而第二构件至少部分地由遇冷收缩的复合材料制成。如上面讨论过的，膨胀和/或收缩优选地发生在软管轴线径向延伸的方向上。在该实施方式中，优选第一构件不包括遇冷收缩的复合材料，而第二构件不包括遇冷膨胀的复合材料。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于复合软管的端部配件，所述复合软管的类型包括设置于内部和外部夹紧构件之间的柔性材料管状主体，所述端部配件包括适于放置在软管内的第一构件和适于围绕软管外侧放置的第二构件，借此软管的端部可以被密封在第一和第二构件之间，并且其中第一构件的至少一部分和/或第二构件的至少一部分是由遇冷在至少一个方向上膨胀的材料制成。

我们优选第一构件的至少一部分，特别优选第一部分全部，是由遇冷膨胀的材料制成。

依照上面描述的本发明上述方面的端部配件还可配备有已经在WO04/079248中描述过的端部配件的其中一种或多种特征。这些将会在下面进行更详细地描述。

在优选实施方式中，第二构件包括软管啮合构件，所述软管啮合构件适于压在内部构件上将软管保持在它本身和第一构件之间，以及保持软管的一层或多层的分离的机构，所述保持机构包括外部保持构件，所述外部保持构件适于压在内部保持构件上将软管的所述层或每一层保持在保持机构的外部和内部保持构件之间。

优选地，内部和外部保持构件是环形的。更优选地，内部和外部保持构件优选地以环的形式提供，优选地外部保持构件与内部保持构件同心放置。更优选地，第一和第二构件是开口环(split ring)，以方便组装。

在优选的实施方式中，与软管的所述层或每一层接触的外部保持构件具有夹紧结构，以方便夹紧软管的所述层或每一层。内部保持构件的表面可配有对应结构。

在优选的实施方式中，内部和外部保持构件的相邻表面配有夹紧结构，以方便夹紧它们之间软管的所述层或每一层。

内部和外部保持构件的个数可以是任何方便的数目。在最简单的实施方式中，有一个外部保持构件和一个内部保持构件。提供带一个内部保持构件的两个或更多外部保持构件是有可能的。提供带一个外部保持构件的两个或更多内部保持构件是有可能的。并且，提供带两个或更多内部保持构件的两个或更多外部保持构件是有可能的，优选使得每个外部保持构件具有对应的内部保持构件。

软管啮合构件优选为环形。软管啮合构件优选地以环的形式提供，更优选为开口环。软管啮合构件优选地将软管的所有层全部固定夹持在它本身和端部配件的内部构件之间。

在优选的实施方式中，保持机构的内部保持构件与软管啮合机构一体成型。在本实施方式中，软管啮合机构包括具有第一横截面厚度(环形时也就是直径)的第一部分，一体成型的内部保持构件包括具有第二横截面厚度(环形时也就是直径)的第二部分，第二厚度比第一厚度小。外部保持构件可具有第三横截面厚度(环形时也就是直径)，第二和第三横截面厚度可以是相等的。优选地，第二和第三横截面厚度之和基本上与第一横截面厚度相同。

当内部保持构件与软管啮合构件一体成型时，优选软管啮合构件是L形的，因此使得内部保持构件从软管啮合构件的主体延伸，而外部保持构件可以被容纳在L形的凹陷中。

当内部保持构件与软管啮合构件一体成型时，内部保持构件的内部表面也可起到在它本身和内部构件之间的软管之间固定地夹持软管的作用，也就是说，它可以有助于软管啮合的功能。

软管啮合构件和/或保持构件可由复合材料制成，如上所述。

第一构件可包括伸长的管状弯曲加强件(bend stiffener)，适于配合在软管主体内部。所述弯曲加强件优选为聚合材料，最优选为聚氨酯。优选地，所述弯曲加强件是锥形的，使得厚度在远离软管端部的方向上变小；锥度可以为每种特别应用而进行优化。优选地，弯曲加强件的梢部(也就是离软管端部最远的部分)配有肩部，软管上的任何外部机械保护可能会与所述肩部撞上(run against)。

在优选的实施方式中，第二构件可进一步包括负载传递构件，和端部构件，设置成使得软管啮合构件与端部构件通过负载传递构件连接，由此施加到软管啮合构件上的负载可以经由负载传送构件被传送到端部构件上。在优选的实施方式中，负载传递构件包括圆柱形构件，所述圆柱形构件具有容纳部分软管啮合构件的第一凹陷和容纳部分端部构件的第二凹陷。负载传送构件可由复合材料制成，如上所述。端部构件可由复合材料制成，如上所述。

第二构件的端部构件优选地与第一构件一体成型。

根据本发明的另一个方面，提供了一种软管，包括设置于内部和外部夹紧构件之间的柔性材料管状主体，和如上所述固定在所述软管每一端上的端部配件。

所述软管优选地包括管状主体和设置于内部和外部夹紧构件之间的轴向加固织带(braid)，其中管状主体包括加固层和密封层。优选地，存在内部和外部加固层，密封层夹在加固层之间。

软管优选进一步包含包缠在所述软管周围的保护和/或隔热层，其中所述保护和/或隔热层具有末端部分，所述末端部分适于被容纳在圆柱形负载传送构件的第一凹陷中。

尽管端部配件保持机构可以保持住多于一层的软管，特别优选的是软管的织带单独地被保持在保持机构的内部和外部保持构件之间。

如上面所提到的，软管和端部配件可配有WO01/96772、WO04/044472和WO04/079248中描述的软管和端部配件的特征的任意组合，所述文献内容均通过引用结合于此。

根据本发明的软管可以在多种条件下使用，如温度高于100℃，温度从0℃到100℃和温度低于0℃。若选择合适的材料，软管可以在温度低于-20℃，低于-50℃或者甚至低于-100℃的条件下使用。例如，对于传送LNG，软管可能在低至-170℃，或者更低的温度下工作。此外，软管还可以被预期用于传送液态氧(沸点为-183℃)或者液态氮(沸点为-196℃)，在这种情况下，软管需要在-200℃或更低的温度下工作。

根据本发明的软管还可以用于多种不同用途。典型地，软管内径的范围可以是从大约2英寸(51mm)到大约24英寸(610mm)，更典型地从大约4、6或8英寸(203mm)到大约16英寸(406mm)。通常，软管的工作压力范围可以是从大约表压500kPa到大约表压2000kPa，甚至高达大约表压4000kPa，或更高。这些压力涉及软管的工作压力，而不是爆裂压力(其必须大几倍)。体积流速取决于流体介质，压力和内径。典型地流速为从1000m³/h到12000m³/h。

根据本发明的软管还可以用于腐蚀性流体，如强酸。

附图说明

现在参照附图，其中：

图1是软管的透视图，根据本发明的端部配件可与所述软管一起使用；

图2是根据本发明软管端部配件第一实施例的示意性剖视图；

图3是根据本发明软管端部配件第二实施例的示意性剖视图；

图4是根据本发明软管端部配件第三实施例的示意性剖视图；

图5是根据本发明组装前的端部配件软管啮合构件一部分的放大示意性剖视图；

图6是根据本发明组装后的端部配件软管啮合构件一部分的放大示意性剖视图。

具体实施方式

本发明所应用的软管类型在WO01/96772中有详细描述。图1详细示出了软管100。

简要的说，软管100包括内部和外部夹紧构件102和104，它们优选设置为螺旋形式，并且优选为线。管状主体106和包绕管状主体106的轴向加固织带108，它们设置在夹紧构件102和104之间。管状主体包括内部加固层110、外部加固层112和设置在内部和外部加固层110和112之间的密封层114。外部保护/隔热层116包绕织带108。如上面提到的，软管100在WO01/96772中有详细描述，文献内容通过引用结合于此。

软管端部用图中所示的端部配件200密封起来。软管没有在图中画出，以便改进清晰度。端部配件200包括管状内部构件202，所述管状内部构件具有软管端202a和尾部端202b。部分202a有利的是复合材料，所述复合材料遇冷在至少一个方向上膨胀，更优选在软管100纵轴的径向方向上膨胀。尾部端也可由复合材料制成，以减轻组件的重量。端部配件200进一步包括密封构件，所述密封构件包括密封环204，所述密封环典型地基于聚合树脂，如聚四氟乙烯(PTFE)，可选地带有陶瓷填充物，还基于围绕在密封环204周围的不锈钢开口环206。所述环206可由复合材料制成。

端部配件200进一步包括负载传送机构，所述负载传送机构包括软管啮合构件208、负载传送构件210、和盘状板212形式的端部构件。板212与内部构件202的尾部端202b一体成型，如212b处所示。负载传送构件包括盘状板214和至少一个负载传送杆216。在图中有两个杆216，但优选存在三个或更多的杆216，并且优选所述杆绕着圆周是等距间隔的。拧紧螺母218位于每根杆216上。板212和214具有分别容纳杆216的孔212a和214a。一个或多个，或全部的部分210、212、214、216和218可由复合材料制成，所述材料遇冷在至少一个方向上膨胀。

软管啮合构件208配有凹槽208a形式的内部螺旋凹陷，所述凹陷适于将软管的外部线容纳于其中。内部构件202配有凹槽202d形式的外部螺旋凹陷，所述凹陷适于将内部线22容纳于其中。凹槽208a和202d间隔开半个节距长度p，其中p是软管(未画出)夹紧线的节距长度。

软管啮合构件208还包括保持软管100织带108的保持机构。保持机构包括与其余软管啮合构件一体成型的内部保持构件230，和分离的外部保持构件232。外部232能够将软管100的织带108夹持在它本身和内部构件230之间。外部构件232在其内部表面上具有夹紧结构，以方便将织带108夹紧在外部构件232和内部构件230之间。夹紧结构优选为周向的，但也可采用其他样式。

部分206、208、230和232优选遇冷收缩。这可通过用钢或遇冷就在至少一个方向上收缩的复合材料制成它们的方式来实现。

构件202配有两个周向凸起202e，所述凸起位于密封环204之下。凸起202e起到了改善内部构件202和密封环204之间管状构件的密封效果的作用，并有助于防止管状构件不经意地被拉出位置。

端部配件200还配有柔性的聚合弯曲加强件240，所述加强件具有孔242，杆216可被容纳穿过所述孔。弯曲加强件240的一端邻接板214。部分202e和240可由复合材料制成，所述复合材料遇冷在至少一个方向上膨胀。图3表示的是与图2中所示的端部配件相似的端部配件，并且使用了相同的附图标记数字来指定这些部分。区别在于：在图2中所示的设计中没有配备弯曲加强件，尽管如果需要的话也可以配备；板212和214具有更小直径，因此结构组织更加紧凑。

图4表示的是与图2中所示的端部配件相似的端部配件，并且使用了相同的附图标记数字来指定这些部分。在图4中，负载传送杆被负载传送构件250替代，所述负载传送构件具有适于分别容纳板212和214边缘的凹陷250a和250b。部分250可由复合材料制成，所述复合材料遇冷在至少一个方向上膨胀。

凹陷250b还容纳了配于软管100外部表面上(也就是配于夹紧构件104外部)的保护和/或隔热层260的末端部分260a。层260可以是在我们同时申请的国际专利公开文本WO04/044472中所描述的相同种类的层。这包括伸长的成型构件(profiled member)，所述构件螺旋地包缠在软管100外部周围。

现在参照图5和6。为了让轴向加固织带108更有效的作用，它应当被固定锚装在端部配件200上。外部构件232与内部构件230匹配以提供这种锚定装置。这个接口设计成将由软管压力和张力引起的织带108中的张力降低到零，从而帮助防止织带108被拉出锚定装置。

当织带108被轴向拉动时，由于织带结构组织的关系，它趋于使其半径减小。如果不让它的半径减小的话，那么就会生成等于局部张力乘以局部曲率的接触压力。为了表明局部曲率的概念，想象有一条丝线包缠在圆柱周围，其中局部曲率是圆柱半径的倒数。该接触作用力乘以局部摩擦系数将织带108锚定(这就是所谓的“绞盘”效应(”capstan”effect))。由于构件230和232上的波浪形结构230a和232a的缘故，摩擦作用力是非线性的，——如果它们是直板的话那么摩擦作用力会是线性的。非线性衰减更有效。

织带围绕构件230倒角的前边缘(filleted front edge)230b折回到软管主体外。倒角的前边缘230b防止了由于织带108在张力下与构件232接触而在织带108中引发出大应力集中(large stress concentration)的状况。该半径控制了由织带108中的张力生成的接触压力。张力的下降量是织带接触角与半径和局部摩擦系数所得乘积的非线性函数。在示出的情况中，倒角的半径为常数，则非线性函数是指数的。

当外部构件232完全匹配到内部构件230上时，第一和第二构件的成型表面230a和232a分别紧密匹配进而迫使织带108穿过一系列波浪形。每个波浪形相当于绞盘，从而如早前描述的那样减小织带中的张力。

软管如下所述被固定在端部配件200上。内部构件202通过螺纹拧入软管的端部，使得软管靠近板212。软管的内部线被容纳在凹槽202d中，而软管的外部线被容纳在凹槽208a中。内部和外部线被修剪成不会沿内部构件202延伸超出凹槽202d和208a。软管的任何隔热层也被修剪到这个点。软管的内部加固层也被修剪到这个点，或是被修剪到内部加固层到达密封环204之前的某个点。这意味着软管的密封层直接与内部构件202的外部表面啮合。但是，软管管状主体的其余部分可以沿内部构件202在内部构件202和密封环204之间延伸。

然后，软管啮合构件208被拧紧，以便使它夹持到软管上，使所述啮合构件与软管可靠地啮合。然后拧紧螺母218，这引发了软管中的一些轴向张力，由此填占了系统中的任何空隙。这些力从软管啮合构件208传递到板214、到杆216、到板212、然后到内部构件202的尾部端202b。管状构件被拉回到软管啮合构件208的上表面上，以及外部构件232和内部构件230之间。第二外部232和内部构件230将织带108牢固地夹持就位。

软管100的管状主体106在密封环204之下延伸。在软管啮合构件208和螺母218已经被拧紧之后，拧紧开口环206以增大由密封环204施加在管状主体上的作用力。

然后，将端部配件200用液氮冷却到低温。这引起密封环204比开口环206收缩得更多，由此减小了由开口环206施加在密封环204上的压缩力。在开口环206和密封环204处于相对低温的时候，开口环206再次被拧紧。然后，温度可以升高到环境温度，由此借助于密封环204相对于开口环206更大的膨胀量使得密封环上的压缩力增大。

应当理解到上述的本发明可以进行修改。例如，内部保持构件230可以从软管啮合构件的其与部分上分离下来。更进一步说，可以提供额外的内部和外部保持构件230和232。

Claims (20)

1.一种用于复合软管的端部配件，所述类型的复合软管包括设置于内部和外部夹紧构件之间的柔性材料管状主体，所述端部配件包括适于放置在软管内的第一构件和适于围绕所述软管外侧放置的第二构件，借此软管的端部可以被密封在第一和第二构件之间，并且其中第一构件的至少一部分和/或第二构件的至少一部分由复合材料制成。

2.根据权利要求1所述的端部配件，其中，所述第一构件的至少一部分由复合材料制成。

3.根据权利要求1或2所述的端部配件，其中，所述复合材料包括碳、芳纶、玻璃或超高分子量聚乙烯纤维。

4.根据任一项在前的权利要求所述的软管，其中，所述第二构件的至少一部分适于在遇冷时关于软管轴线在径向向内的方向上收缩。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的软管，其中，在使用中被放置在所述软管内的所述第一构件的至少一部分由适于在遇冷时在至少一个方向上膨胀的复合材料制成。

6.根据权利要求5所述的软管，其中，所述第一构件的所述部分适于在遇冷时关于软管轴线在径向向外的方向上膨胀。

7.根据权利要求5或6所述的端部配件，其中，遇冷膨胀的所述复合材料的纵向热膨胀系数从零到-10×10^-6°K^-1。

8.根据权利要求5、6或7所述的端部配件，其中，遇冷膨胀的所述复合材料包括碳纤维或聚对苯二甲酰对苯二胺纤维。

9.根据权利要求5、6、7或8所述的端部配件，其中，所述第一构件至少部分地由遇冷膨胀的复合材料制成，而所述第二构件至少部分地由遇冷收缩的复合材料制成。

10.一种用于复合软管的端部配件，所述类型的复合软管包括设置于内部和外部夹紧构件之间的柔性材料管状主体，所述端部配件包括适于放置在软管内的第一构件和适于围绕所述软管外侧放置的第二构件，借此软管的端部可以被密封在第一和第二构件之间，并且其中端部第一构件的至少一部分和/或第一构件的至少一部分由在遇冷时在其至少一个方向上膨胀的材料制成。

11.根据权利要求10所述的端部配件，其中，所述第一构件的至少一部分由在遇冷时在其至少一个方向上膨胀的材料制成。

12.根据权利要求10或11所述的端部配件，其中，遇冷膨胀的所述材料的纵向热膨胀系数从零到-10×10^-6°K^-1。

13.根据权利要求10、11或12所述的端部配件，其中，遇冷膨胀的所述材料是包括碳纤维或聚对苯二甲酰对苯二胺纤维的复合材料。

14.根据权利要求10到13任一项所述的端部配件，其中，所述第一构件至少部分地由遇冷膨胀的复合材料制成，而所述第二构件至少部分地由遇冷收缩的复合材料制成。

15.一种软管，包括设置于内部和外部夹紧构件之间的柔性材料管状主体，进一步包括根据任一项在前的权利要求所述的固定在所述软管每一端上的端部配件。

16.根据权利要求15所述的软管，其中，所述管状主体包括加固层和密封层。

17.根据权利要求15所述的软管，其中，所述管状主体包括内部和外部加固层，和置于所述内部和外部加固层之间的密封层。

18.根据权利要求15、16或17所述的软管，进一步包括轴向加强装置。

19.根据权利要求18所述的软管，其中，所述轴向加强装置包括轴向加固织带。

20.一种用于软管的端部配件，所述端部配件基本如在此参照附图描述和如附图所示。

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