CN1732352A - 软管的改进 - Google Patents

Abstract

一种软管(10)，其包括设置在内部螺旋卷绕线(22)和外部螺旋卷绕线(24)之间的柔性材料管状体。该软管(10)还包括带有相对纵向边缘的细长部件，该细长部件螺旋卷绕在管状体上，以使得该层的相对纵向边缘邻接或交叠布置，其中，每个纵向边缘包括能够与相对纵向边缘上的配合构造相互接合的构造。

Description

软管的改进

技术领域

本发明涉及一种软管，尤其涉及一种能够在低温条件下使用的软管。

背景技术

有关软管的典型应用包括在压力下从液压罐内泵取流体。示例包括向锅炉提供民用取暖用油或LPG、将生产出的油田液体和/或气体从固定或浮置的采油平台输送到轮船的油舱、或者从轮船的油舱输送到陆基的存储装置；向赛车提供燃料，尤其是在对1级方程式赛车加油时；以及输送腐蚀性流体如硫酸。

利用软管在低温下输送液化气一类的流体是众所周知的。这种软管通常用来输送诸如液化天然气(LNG)和液化石油气(LPG)一类的液化气。

为了使软管具有足够的柔性，任何给定长度上的软管必须至少部分由柔性材料(即非刚性材料)构成。

这种软管的结构通常由柔性材料制成的管状体组成，所述管状体设在内部螺旋卷绕保持线(retaining wire)和外部螺旋卷绕保持线之间。通常两个保持线以相同螺距卷绕，但是彼此相错半螺距宽度的距离。管状体通常由带有中间密封层的内层和外层组成。内层和外层为结构提供强度，以运载其内的流体。通常，管状体的内层和外层由通过聚酯如聚对苯二甲酸乙二醇酯形成的编织物组成。中间密封层提供密封，以防止流体透过软管，其通常是聚合物薄膜。

保持线通常通过拉伸而缠绕在管状体的内表面和外表面周围。保持线主要起到保护管状体几何形状的作用。而且，外部保持线可起到抑制软管在高压下过度圆周变形的作用。内部保持线和外部保持线也用于防止软管被压碎。

欧洲专利公开EP 0076540 A1描述这种普通形式的软管。在说明书中所述的软管包含二轴取向的聚丙烯中间层，所述中间层据称可以提高软管抵制因重复挠曲而引起的疲劳的能力。

英国专利GB-2223817A描述了另一种软管。在该公开文本中描述的软管是复合软管，其由内部螺旋金属芯、卷绕于该金属芯上的多个塑料材料纤维和薄膜层、相互邻接设置并卷绕到塑料材料上的至少一层玻璃布和至少一层铝箔以及外部螺旋金属线圈架组成。这种软管据称适用于输送易燃燃料和石油。

在GB-1034956A中描述了另一种软管。

发明内容

本发明特别适用于WO 01/96772中描述的软管。我们对在该申请中描述的软管做出可进一步的改进。

现有技术中的软管通常弯曲刚度非常低，表现出其易于受到局部急剧弯曲的损害。软管也经常受到由于冲击、磨损和其他外部机械作用的损害。我们已经找到解决这些问题的方法。

根据本发明的一个方面，提供一种软管，它包括柔性材料管状体，所述管状体设在内部螺旋夹紧部件和外部螺旋夹紧部件之间，其中，该软管还包括具有相对纵向边缘的细长部件，该细长部件螺旋卷绕在管状体周围，以使得该层的相对纵向边缘邻接或交迭布置，其中，每个纵向边缘包含能够与相对纵向边缘上的配合构造相互接合的构造。

细长部件在不妨碍软管所需柔性的情况下限制了弯曲半径。其也对软管进行机械保护。

线匝的相互接合容许几何形状变化沿着软管长度均匀地分布。优选地，相互接合的构造被这样布置，以便提供连续密封，结果使得该层能够防水。

可以沿着纵向边缘每隔一段距离设置相互接合的构造，但是优选的是，所述相互接合的构造沿着相应边缘基本连续延伸。在一个实施例中，相互接合的构造沿着一纵向边缘基本连续设置，而沿着另一个纵向边缘间隔设置。

优选的是，细长部件由能够加工、例如通过挤压加工成条形的材料制成。适宜的可挤压材料包括热塑料材料如聚氯乙烯或聚烯烃(如聚乙烯)。作为替换，也可以使用聚氨酯。

在一个实施例中，一个纵向边缘上的相互接合的构造粘结到相对纵向边缘上的相互接合的构造上，以防止该构造从相互接合中滑出。例如可以通过超声波焊接、化学溶剂结合(即使用可与细长部件的材料发生反应结合的溶剂)获得这种粘结。根据细长部件的构成材料选择化学溶剂。适用于PVC的粘结剂的示例包括Stelmax Flexible PVC液状粘固剂、Bostik PVC焊接结合剂M5417和Bondloc PVC焊接结合剂S1800。适用于聚氨酯和热塑性塑料的结合剂包括Bondloc S1400和Araldite结合剂，如Araldite 2018和Araldite 2026。

在另一个实施例中，相互接合的构造的结构是这样的，即所述相互接合的构造能够互锁，以防止其从相互接合中滑出。在该实施例中，相互接合的构造由互锁构造组成。

优选的是，各相互接合的构造包括沿着边缘设置的轮廓，该轮廓成形为可与另一个构造接合。

特别优选的是，所述轮廓这样设计，以使得在细长部件卷绕在管状体上时，正在缠绕的边缘上的构造可与已在管状体适当位置上的相对边缘上的构造推入配合。

如上所述，在一个实施例中，可用粘结剂将所述构造粘结在一起。

在另一个实施例中，这样形成每个相互接合的构造，以使之与相对纵向边缘上的相互接合的构造推入配合或卡扣(搭接)配合。各纵向边缘上的互锁构造可包含适于与相对纵向边缘的互锁构造上的保持部件配合的保持部件，这样，可利用保持部件将互锁构造保持为互锁关系。

互锁构造优选为C形，相对边缘部分上的构造朝向相对方向定向，借此，C形构造在细长部件卷绕于管状体上时能够互锁。保持部件优选包括设置在C形部件端部或该端部附近的向内凸缘。

细长部件内优选包含至少一个腔室，该腔室含有密度低于细长部件其余部分的材料，如海绵或充气聚合物。所述腔室或每个腔室可只含有流体，其优选是气体，例如空气。

在一个实施例中，所述腔室是纵向延伸的腔室。多个腔室可沿着细长部件的长度间隔设置，或者可替换地，所述腔室可基本上沿着细长部件的长度延伸。所述腔室起到提高软管浮力的作用。所述腔室也能够提高软管的热绝缘。可沿着软管的同一长度设置多于一个的纵向部件。例如，特别优选将两个相邻腔室沿着软管的整个长度基本纵向设置。

所述每个腔室可以呈任何所需形状，但是优选所述形状为圆柱形。

在一个实施例中，所述每个浮力腔室优选由多个封闭腔室组成，设置所述多个封闭腔室，以便在细长部件内形成海绵形结构。这种结构有助于防止整个腔室在部分细长部件破裂的情况下发生液泛。

优选的是，所述每个浮力腔室的长度等于夹紧部件的0.5-5个节距长度，优选基本等于1-2个节距长度。

腔室所占据的整个容积优选超过细长部件所作占据的整个容积的50％。

根据本发明的软管的其中一个优点在于，所述细长部件可适用于给定应用。对于将在空气中用作低温管道的软管来说，相对纤细(在厚度上)的层是优选的。对于在液体如海洋上的应用来说，需要有相当多的浮力和抗弯刚度，浮力腔室和相互接合机构可能是更重要的。

在一个优选实施例中，细长部件的厚度大于纵向边缘之间的距离。

细长部件可设在管状体和外部夹紧部件之间，但优选的是，管状体设在外部夹紧部件周围。

细长部件向软管提供了若干益处。其改进了软管的抗冲击性能，并易于在现有软管上进行改型。其对连续管层(即作为保护套、而不是通过缠绕施加的层)所经受到的局部应变不敏感。对于管状套来说，其难于制成均匀的壁厚；并且所有应变均发生在弱点处，而不是沿着软管长度均匀分布。浮力腔室的设置提高了软管浮力，也改进了其热阻。

在优选的实施例中，内部和/或外部夹紧部件设有异型横截面(profiled cross section)，以便降低软管摩擦系数。特别优选的形状包括椭圆形(卵形)的横截面形状或半圆形横截面形状，以使流动阻力最低。

根据本发明的第二个方面，提供一种软管，其包括由柔性材料制成的管状体，该管状体设在内部夹紧部件和外部夹紧部件之间，其中，该软管还包括具有相对纵向边缘的细长部件，所述细长部件成螺旋形地卷绕在管状体周围，以使得该层的相对纵向边缘邻接或交迭设置，其中，所述细长部件内具有至少一个浮力腔室。

该细长部件可具有上面关于本发明第一个方面所述的细长部件的特征的任何组合。

根据本发明的第三个方面，提供一种软管，其包括柔性材料管状体，该管状体位于内部夹紧部件和外部夹紧部件之间，其中，所述内部和/或外部夹紧部件设有异型横截面。

而且，所述细长部件可具有上面关于本发明的第一个方面所述的细长部件的特征的任何组合。

根据本发明的上述各个方面的软管也可具有已在WO 01/96772中所述的软管的特征。这将在下文进行更详细地描述。

这种软管优选还包括在管状体受到轴向拉力作用时能够降低管状体变形的轴向加强装置，该轴向加强装置还在其受到轴向拉力作用时向至少一部分管状体上施加径向向内的力。管状体和轴向加强装置的断裂应变优选在1到10％的范围内。更优选地，断裂应变在室温和低温下超过5％。另外，管状体和轴向加强装置的材料最好是可兼容的，从而其在操作时以相同方式运行，这样便不会有单个部件受到过度的应力和应变。这意味着管状体和轴向加强装置的材料以相同方式对应变产生响应。首先本发明的软管通常需要有至少3％的弯曲应变(对于圆柱形元件来说)。然而，层间滑动和对被以螺旋形定向的元件的矫直构成了一部分这种滑动，还有作用于管壁的结构元件上的1％的合成应变。这与金属的0.2％的典型屈服应变不同。

优选的是，轴向加强装置由非金属材料(特别是塑料材料)制成，适宜的材料将在下文中详细描述。这是因为金属材料不太可能具有所需的应变特性。

管状体和轴向加强装置优选由同一种材料、最优选为超高分子量聚乙烯(UHMWPE)制成，其将在下文进一步详细描述。

管状体优选由至少一个加强层和至少一个密封层组成。更优选地，具有至少两个加强层，一密封层夹在该两个加强层之间。在优选实施例中，加强层和密封层卷绕在内部夹紧部件周围。

优选在外部夹紧部件和轴向加强装置之间还设有另一个加强层。

对于8″(200mm)直径的软管来说，一个或多个加强层的极限强度优选在100至700kN之间。优选的是，一个或多个加强层断裂时的弯曲应变在2％至15％之间。理想的是，其他一个或多个加强层由与轴向加强装置相同的材料制成，所述材料最优选为UHMWPE。

轴向加强装置优选由呈管状的片材制成的大致管状套组成，在受到轴向拉伸时，管状套可维持其管形的完整性。所述软管还可设有两个或多个管状套，以便进一步在轴向拉伸时提高软管的性能。

优选的是，轴向加强装置通常呈管状编织物的形式。在该说明书中，术语“编织物”指由两股或多股纤维或纱线形成的材料，所述两股或多股纤维或纱线已被缠结或编织成细长结构。编织物的特征是，在该编织物受到轴向拉力作用时，其可被拉长。编织物的另一个特征是，在被设置成管形时，该编织物的直径在其受到轴向拉力时减小。因此，通过在管状体周围或者在管状体结构内设置管状编织物，编织物将在受到轴向拉力时将径向向内的力施加到至少一部分管状体上。

优选的是，整个管状套设置为编织物的形式。然而，也可以仅仅将管状套长度的一部分或多部分设成编织物的形式。

编织物优选一直延伸在管状套的圆周周围。然而，也可仅仅将管状套的一部分圆周设置成编织物形式。

编织物可设成双轴形式(即编织物仅由两股缠结的纤维或纱线形成)或者设成三轴形式(即为了增大轴向强度，还设置了纵向延伸的纤维或纱线)。

尽管优选设置编织物形式的轴向加强装置，其也可设成满足上述特定的功能需要的其他结构形式。因此，轴向加强装置可设置为成螺旋形地卷绕在管状体周围的绳索或缆索的适当布置。

软管材质的选择需要使得软管能够在预期环境下工作。因此，需要使压力流体能够输送通过软管，并且流体不会通过软管壁泄漏。软管还需要能够抵抗重复弯曲，并抵抗由软管和流体重力组合所造成的轴向应力。而且，如果软管预期用于输送低温流体，所述材质应该能够在极冷温度下工作，而其性能没有任何明显降低。

设置所述或各加强层的主要目的是抵抗软管在输送流体过程中所受到的(环向)圆周应力。因此，具有所需的柔韧度并可抵抗必要应力的任何加强层都是可以使用的。而且，如果软管用于输送低温流体，则所述或各加强层必须能够承受低温。

我们推荐使所述或各加强层由片材形成，该片材已经通过以螺旋方式卷绕而形成为管形。这意味着在应用轴向力拉动绕组分离时，所述或各加强层没有用来抵抗轴向拉力的太大的阻力。所述或各加强层可由一连续片材层组成，或者可由两个或多个连续片材层组成。然而，更常见的是(取决于软管长度)，所述或各片材层可由沿着软管长度布置的多个独立长度的片材形成。

在优选的实施例中，各加强层由织物组成，最优选由机织物组成。所述或各加强层可以为天然或合成材料。所述或各加强层可由合成聚合物如聚酯、聚酰胺或聚烯烃形成。所述合成聚合物可以呈纤维或纱线的形式，所述织物可由该纤维或纱线加工而成。

在所述加强层或每个加强层由聚酯组成时，则其优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯。

在所述加强层或每个加强层由聚酰胺组成时，则其可以是脂肪族聚酰胺，如尼龙，或者其可以是芳香族聚酰胺，如芳香族聚酰胺化合物。例如，所述一个或各加强层可以是聚(对-次苯基对苯二亚甲基聚酰胺)，如KEVLAR(注册商标)。

在所述加强层或每个加强层由聚烯烃组成时，则其可以是聚乙烯、聚丙烯或聚丁烯的均聚物、共聚物或者三聚物，并且其优选是单轴取向或双轴取向的。更优选地，所述聚乙烯是高分子量聚乙烯，特别是UHMWPE。

用于本发明的所述UHMWPE的重量平均分子量一般在400,000以上，特别是高于800,000，通常高于1,000,000。重量平均分子量通常不超出15,000,000。所述UHMWPE的分子量优选从大约1,000,000到大约6,000,000。本发明中最有用的UHMWPE是高度取向的，并将在一个方向上通常被拉伸至少2-5次，在另一个方向上被至少拉伸10-15次。

本发明中最有用的UHMWPE的平行取向通常大于80％，更优选大于90％，最优选大于95％。结晶度通常高于50％，更优选高于70％。高达85-90％的结晶度也是可以的。

例如在US-A-4344908、US-A-4411845、US-A-4422993、US-A-4430383、US-A-4436689、EP-A-183285、EP-A-0438831和EP-A-0215507中描述了UHMWPE。

特别有利地，所述加强层或每个加强层由高度取向的UHMWPE组成，如可从DSM High Performance Fibres BV(一家荷兰公司)获得，其商标名为DYNEEM，或者可从AlliedSignal Inc.(一家美国公司)获得，其商标名为SPECTRA。

在由DSM High Performance Fibres BV出版的、版本为02/98、书名为“DYNEEMA；纤维的最优性能、特性和应用”的商标册子中披露了关于DYNEEMA的其他细节。在由AlliedSignal Inc.出版的、版本为5/96、书名为“Spectra性能材料”的商标册子中披露了关于SPECTRA的其他细节。自二十世纪八十年代以来开始利用这些材料。

在优选的实施例中，所述加强层或每个加强层由机织物组成，该所述机织物由沿经向和纬向布置的纤维形成。如果所述一个或各加强层被布置成其经向纤维相对于软管轴向的角度小于或等于20°将是特别有利的；我们也建议所述角度大于或等于5°。在优选的实施例中，所述一个或各加强层被布置成其经向纤维相对于软管轴向所成角度为5°-15°，最优选为大约10°。这些数字的容差为大约1-2°。

轴向加强装置也可由与所述加强层或每个加强层相同的材料形成。因此，很明显，所述轴向加强装置、所述或每个加强层和密封层可由同一种基础化合物形成。然而，所述化合物的形式必须不同，以便提供所需功能，即所述轴向加强装置提供轴向加强功能，所述一个或各加强层用于加强抵抗圆周应力的能力，所述密封层提供密封功能。我们发现，所述UHMWPE材料是最适宜的，特别是DYNEEM和SPECTRA产品。也已发现这些材料在低温条件下运行良好。上述关于加强层所讨论的UHMWPE的优选参数(分子量范围等)也适用于轴向加强装置。然而，在这一方面应该指出，用于轴向加强装置的UHMWPE的参数不必与用于加强层的UHMWPE的参数相同。

也可将轴向加强装置设在管状体层内部。然而，我们建议将轴向加强装置置于管状体和外部夹紧部件之间。在另一个优选实施例中，所述轴向加强装置设在多个管状体层的内部，且另一个轴向加强装置设在管状体和外部夹紧部件之间。

密封层的目的主要是防止管状体所输送流体的泄漏。因此，具有所需柔韧度和能够提供所需密封功能的任何密封层都是可以采用的。而且，如果软管用于输送低温流体，则密封层必须能够承受低温。

密封层可由与所述或每个加强层相同的原材料制成。作为替换，所述密封层可以采用含氟聚合物，如聚四氟乙烯(PTFE)；氟化乙烯共聚物，如六氟丙烯和四氟乙烯的共聚物(四氟乙烯-一氟丙烯)，该共聚物可从商标名为Teflon FEP的杜邦的氟产品(DuPont Fluoroproducts)中获得；或者氟化烃-烷氧基全氟化合物(perfluoralkoxy)，其可以从DuPONTFluoroproducts获得，商标名为Teflon PFA。另一种适宜的材料是乙烯氯-三氟乙烯薄膜(ECTFE)，特别是Halar ECTFE。这些薄膜可通过挤压或吹塑制成。

我们建议所述密封层由片材形成，所述片材已经以螺旋方式卷绕成管形。如同加强层，这意味着在应用轴向力将各绕组分开时，所述一个或各密封层不具有抵抗轴向拉力的太大阻力。所述密封层可由一个连续片材层组成，或者可由两个或多个连续片材层组成。然而，更加常用的是(取决于软管长度)，所述或每个片材层由沿着软管长度布置的多个独立长度的片材形成。如果需要，所述密封层可由一个或多个位于内部加强层上的热缩密封套(即管形)组成。

优选的是，所述密封层由多个交叠的薄膜层组成。优选可设有至少两层，更优选设有至少5层，最优选设有10层。实践中，所述密封层可由20、30、40或更多层薄膜组成。根据软管的总体尺寸确定层数的上限，但是似乎不需要超过100层的薄膜。通常，至多50层便已足够。各薄膜层的厚度通常在50到100微米的范围内。

当然，可以理解，可设有多于一层的密封层。

在一个实施例中，所述密封层由至少两个聚合物薄膜组成，其中一个薄膜由第一聚合物制成，另一个薄膜由不同于第一聚合物的第二聚合物制成。

在该实施例中，其中一个聚合物薄膜比另一个聚合物薄膜硬，借此在操作温度和压力下出现屈服应力不同的材料特性。优选地，外部薄膜比内部薄膜硬。其结果是，在万一发生软管爆裂的不幸情况下，密封层的断裂可控，这样，即使较硬的外部聚合物破裂，但是更柔韧的聚合物可在有限时间内保持内部压力，以容许压力逐渐消散。

在该优选实施例中，对于更加柔韧的层来说，环境温度下发生断裂时的最大应变超过100％，且另一层则至少低20％。

密封层的各聚合物层优选为聚酰胺、聚烯烃或含氟聚合物。

在密封层的聚合物薄膜由聚酰胺组成时，则其可以是脂肪族聚酰胺，如尼龙，或者其可以是芳香族聚酰胺，如芳香族聚酰胺化合物。

我们建议所述密封层的其中一个聚合物层是聚烯烃，密封层的另一个聚合物层是含氟聚合物。

适当的聚烯烃包括聚乙烯、聚丙烯或聚丁烯均聚物或者其共聚物或三聚物。优选地，所述聚烯烃薄膜是单轴或双轴取向的。更优选地，所述聚烯烃是聚乙烯，更优选的是，所述聚乙烯是高分子量聚乙烯，特别是UHMWPE，其在上文中已详述过。上面关于加强层所讨论的UHMWPE的优选参数(分子量范围等)也适用于密封层。然而，关于这一点，应该指出的是，用于密封层的UHMWPE的参数不必与用于加强层的UHMWPE的参数相同。

由于密封层意在提供密封功能，所述密封层应该设成薄膜形式，该薄膜不能透过所输送的流体。因此，高度取向的UHMWPE需要设成具有令人满意的密封性能的形式。这些产品通常设成支柱(solid block)形式，所述支柱还可被进一步加工，以便获得材料的所需形式。所述薄膜可通过从支柱表面上切割来生产。可替换地，所述薄膜可以是UHMWPE的吹塑膜。

适当的含氟聚合物包括聚四氟乙烯(PFTE)；氟化乙烯丙烯共聚物，如六氟丙烯和四氟乙烯的共聚物(四氟乙烯-一氟丙烯)，其可由以商标名为Teflon FEP的DuPont Fluoroproducts获得；或者氟化烃-烷氧基全氟化合物，其可由以商标名为Teflon PFA的DuPONT Fluoroproducts获得。另一种适宜的材料是乙烯氯-三氟乙烯薄膜(ECTFE)，特别是Halar ECTFE。这些薄膜可通过挤压或吹塑制成。

优选地，所述密封层由每一个均为聚合物薄膜的多层组成。在一个实施例中，可这样布置所述多层，即所述第一和第二聚合物沿密封层的厚度方向交替布置。然而，这不是唯一的可能布置。在另一种布置中，所有第一聚合物层可被所有第二聚合物层环绕，反之亦然。

当然，可以理解，密封层可以多于一层。

优选地，所述密封层还包括局部或全部由金属、金属氧化物或其混合物组成的至少一层。在该说明书中，除非特别指出，含金属薄膜包括含有金属氧化物的薄膜。因此，金属层可以是金属薄膜层(即基本全部由金属、金属氧化物或其混合物组成的分离层)，或者是涂布聚合物的金属薄膜或者镀有金属的聚合物薄膜。我们建议，所述金属层是涂布聚合物的金属薄膜。所述金属例如可以是氧化铝。所述聚合物例如可以是聚酯。

适宜的涂布聚合物的金属薄膜包括从商标名为MEX505、MET800、MET800B和MET852的英国Stevenage的HiFi工业薄膜获得的薄膜。优选采用MET800B。

另一金属层可被置于密封层的外部。优选地，该另一金属层置于管状体和外部夹紧部件之间。也可在这里设置石棉层，以提高热绝缘，其优选设在密封层和外部金属层之间-其目的是在两金属层之间产生热带。

含有金属的薄膜是反射性的，并因此降低了热损失或者热增量，这对于低温应用是特别有用的。另外，含有金属的薄膜提供了良好的抗渗性，因此降低了透气性，这有利于防止输送气体损耗。

密封层的另一个特征在于其由UHMWPE组成。如果UHMWPE密封层由多个热缩套筒形成，所述多个套筒不必由不同材料制成，但是其应当优选由UHMWPE制成。

优选地，所述密封层由不同材料的至少两层聚合物薄膜组成，并且至少其中一种薄膜由超高分子量聚乙烯组成。

本发明的另一种优选实施例涉及置于管状体周围的固化树脂基体，所述外部夹紧部件至少局部嵌入树脂基体内，以便限制外部夹紧部件和软管其余部分之间的相对移动。

固化的树脂基体必须具有足够的柔性，以容许软管弯曲到软管的特殊应用所需的程度。很明显，一些应用比其他情况需要更大的柔性。

树脂基体优选由合成聚合物组成，如聚氨酯。特别优选的是，所述树脂基体由能够在固化之前以液体形式应用到软管的材料制成。通常，通过喷涂、浇注或涂覆可将未固化树脂应用到软管。这能够使未固化的树脂应用到管状体和外部夹紧部件的整个外表面上，然后在原处固化，以形成柔韧的固态涂覆层。所述固化机构可以是光、湿气等。

所述树脂基体可粘结到外部夹紧部件下的层上，也可粘结到树脂基体的外表面上的任何层上。邻接的固化树脂基体的各层中的至少其中一层优选能够承受低温，因此，如果树脂基体由于低温而导致破裂，邻接层便将借助于树脂基体和邻接层之间的附着力将树脂基体保持在一起。在树脂基体的两侧都被粘结到邻接层上时可以获得最稳定的结构。

我们也发现，某些材料可以提供给软管特别良好的绝热性，特别是在低温下。特别地，我们发现，由玄武岩纤维形成的织物提供了特别良好的绝热性。

可从Sudaglass Fiber公司获得以商标名BT-5、BT-8、BT-10、BT-11和BT-13注册的适宜的玄武岩纤维织物。所述织物的优选厚度从大约0.1mm到大约0.3mm。如果需要，可以采用多层玄武岩纤维。

我们也已发现，玄武岩纤维的绝缘性能在压力下得到改善，因此我们优选在玄武岩织物周围设置压缩层，所述压缩层起到压缩玄武岩层的作用。

除了玄武岩织物制成的一层(或多层)之外，所述绝缘层还可包括由其他绝缘材料(如聚合物泡沫)制成的多层。

我们建议所述绝缘层还包括至少一个加强层。所述加强层可由合成聚合物如聚酯、聚酰胺和聚烯烃组成。所述加强层可由与管状体的内部加强层和外部加强层相同的材料制成，其在上文中已经描述。特别优选的是，如上所述，所述绝缘层的加强层是高分子量聚乙烯(UHMWPE)，如DYNEEMA或SPECTRA。

本发明的另一个优选实施例涉及由其内含有气泡的塑料材料组成的层。

塑料材料优选是聚氨酯。优选的是，通过将液态的塑料材料喷涂到管状体的整个表面上，然后将其固化，这样就将塑料材料应用到管状体上。而且，仅仅通过将涂覆的软管置于空气中就可发生固化，也可通过诸如加热装置之类的致动装置实现或加速固化。

通过在喷涂之前将空气注射到还处于液体形式的塑料材料内，就可以注入气泡。

含有气体的塑料材料所形成的层具有塑料材料自身所有的一些有益的结构特性，如良好的抗磨性和抗破裂性，但是也基本上提高了绝热性能。由于该塑料材料存在气体，也提高了浮力，且该塑料材料可用于制造能够飘浮在水中的软管，且浮力沿着软管长度均匀地分布。

含有气体的塑料材料优选被另一层不含任何气泡的塑料材料覆盖。所述另一层塑料材料优选被牢固地粘结到含有气体的层上。所述另一层塑料材料可与含有气体的层的塑料材料相同。另一层塑料材料优选由聚氨酯组成。

可通过除了喷涂之外的技术(如浇注、涂覆或挤压)来涂布这两层塑料材料。

任何适当的气体可被用于形成气泡，所述气体包括空气、氮气或惰性气体。

在充气之前，聚氨酯的比重优选是大约1.2。

在没有含气层的情况下，软管通常具有大约为1.8的比重。优选地，在应用了含气层之后，软管的总比重小于1，优选小于0.8。PU涂覆厚度例如可以是大约4-8mm，优选是大约6mm。气泡的直径优选小于大约2mm。

特别地，除了含气层之外，本发明可包括由如上所述的固化树脂基体组成的层。在该结构中，含气层通常被置于固化的树脂基体外部。可用含气层来代替固化的树脂基体，这样，含气层有嵌入其内的夹紧部件，以限制外部夹紧部件的相对移动。

在另一个优选实施例中，软管可设有端部接头，该端部接头包括：适于至少局部设置在软管内的内部部件；密封部件，其将完全环绕在密封部件和内部部件之间的圆周周围的至少一部分管状体密封；以及分离的负载传递装置，其适于以这种方式传递软管和内部部件之间的轴向力，即所述轴向负载沿着密封部件周围分布，以便降低或消除密封部件和内部部件之间的软管上的轴向负载，其中，所述密封部件适于密封管状体，而与轴向负载应用于软管和内部部件之间无关。

优选地，密封部件适于密封完全环绕在密封部件和内部部件之间的圆周周围的至少一部分管状体。

内部部件优选基本是圆柱形的，所述密封部件优选为呈内部可接收内部部件的环形，因此，管状体能够被夹紧在内部部件和环的内表面之间。

可以各种方式获得密封部件和内部部件之间的密封。例如，在一个实施例中，密封部件可设置成开口环形式，所述开口环能够被夹紧，以提供适当的密封。在另一个实施例中，密封部件可仅仅由密封环组成，所述密封环与内部部件过盈配合。

然而，在优选实施例中，密封部件可由内部密封环和外部开口环组成，所述开口环可被夹紧，以迫使密封环与管状体和内部部件接合。在该实施例中，优选密封环与内部部件过盈配合，以便进一步提高密封。

内部部件、密封环和开口环可以是任何适当的材料。通常，内部部件和开口环可由不锈钢制成。密封环可由不锈钢制成，但是其优选由聚四氟乙烯(PTFE)制成。

密封部件优选具有下文所述的密封部件的特征。

负载传递装置优选由软管接合部件、负载传递部件和固定到内部部件上的端部件组成。这样布置所述部件，即所述密封部件置于负载传递部件和端部件之间，并且软管接合部件和端部件通过负载传递部件邻接在一起。

软管接合部件适于以这种方式与软管接合，即软管内的至少一部分轴向力可从软管被传递到软管接合部件上。软管接合部件将这些力传递到负载传递部件，且负载传递部件将这些力传递到端部件。以这种方式，软管内的至少一部分轴向力旁路通过密封部件，借此提高了由密封部件所提供的密封可靠性。

优选的是，内部部件和负载传递装置包括用于接收软管保持线的部分。内部部件可设有适于在其内接收内部螺旋卷绕线的螺旋凹槽，负载传递装置可设有适于在其内接收外部螺旋卷绕线的螺旋凹槽。优选地，负载传递装置的软管接合部件设有螺旋凹槽。

负载传递部件优选由负载传递板组成，所述负载传递板通常呈盘形，并带有接收穿过它的软管的小孔；所述板具有与软管接合部件接合的表面，借此负载可从软管接合部件传递到板。负载传递部件优选还包括固定在板和端部部件之间的负载传递杆，其用于将负载从板传递到端部件。固紧部件如螺母可设在杆上。

内部部件优选具有适于延伸在软管的端部内的软管端以及远离软管端部的尾端。端部件设在邻接尾端的密封部件的一侧上，软管接合部件设在邻接软管端部的密封部件的另一侧上。

优选地，内部部件的外表面上设有至少一个构造，所述构造适于与密封环下方的所述管形部件的一部分接合。所述每个构造起到提高管形部件密封性能的作用，并起到使得密封部件难以从内部部件和密封环之间拉出的作用。优选的是，所述每个构造由从内部部件的外表面周围沿圆周方向延伸出的突起组成。理想地，具有两个或三个所述构造。

在本发明的另一个优选实施例中，软管设有端部接头，所述端部接头包括：至少部分地设置在软管内部的内部部件；适于密封密封环和内部部件之间的至少一部分管状体的密封环；其中，所述密封部件由密封环和压缩部件组成，所述压缩部件用于压缩密封环，以使该密封环与所述一部分管状体密封接合，所述压缩部件可将密封部件固紧，以便可选择地提高或降低压缩部件压靠在密封部件上的压缩力。

在一个优选实施例中，压缩部件可将密封部件固紧，以便可选择地提高或降低压缩部件压靠在密封部件上的压缩力。

在另一个优选实施例中，压缩部件和密封环可拆卸地固定到软管上。

因此，根据本发明，在端部接头的元件中没有不可恢复的塑性变形。

压缩部件优选可在所有方向均等地压缩密封环。

优选地，压缩部件的直径可调，并且包括固紧装置，所述固紧装置能够施加力，以降低压缩部件的直径，借此将密封部件压缩在压缩部件内。我们建议压缩部件由开口环或联结螺旋夹组成。

在优选实施例中，压缩部件由在冷却时收缩率小于密封环的材料制成。如下文所述，这就提供了一种制造软管的有利方法。密封环和压缩部件可由任何适当的材料制成。存在可在冷却条件下具有所需的不同收缩率的若干材料。优选的是，压缩部件是不锈钢的，密封环是聚四氟乙烯(PTFE)的。更优选地，密封环可由加强PTFE组成，如由填充了玻璃或金属的PTFE组成，这将有助于防止蠕变。密封环优选由重量百分比为10-40％，特别是10-20％的玻璃填充物组成。适宜的金属填充物的示例包括铜和/或不锈钢。

优选的是，内部部件由冷却时收缩率小于密封环的材料制成。该特征具有这样的效果，即在端部接头被冷却时，密封环的收缩大于内部部件的收缩，借此使得密封环紧紧夹住内部部件，并提高了密封性能。内部部件可由任何适当的材料制成。已经发现，不锈钢是特别适宜的材料。

优选地，内部部件的外表面上设有至少一个构造，其适于与密封环下方的所述一部分管形部件接合。所述或每个构造拉伸薄膜，以起到提高管形部件密封的作用，并使其难以从内部部件和密封环之间拉出；所述拉伸使得密封下的薄膜表面更加均匀和光滑。优选的是，所述或每个构造由围绕内部部件的外表面周向延伸的突起组成。理想地，设有两个或多个所述构造。

优选的是，密封环与内部部件过盈配合。

在优选实施例中，端部接头还包括如上所述的负载传递装置。

软管接合部件可仅仅借助于软管和软管结合部件之间的摩擦力从软管传递负载。然而，优选的是，所述软管结合部件适于固定一部分软管，这部分软管折回在软管接合部件的外部。这种布置使得软管的折叠部分能够将负载传递到软管接合部件上。所述软管的折叠部分可以是一部分管状体，但是如下文所述，其优选为呈编织物形式的轴向加强装置。

在软管意在用于低温应用时，则希望在整个管状体上提供绝热体。可在外线和管状套之间和/或外线的外部设置绝热体。所述绝热体可由通常用于在制冷设备中提供绝热的材料、如合成泡沫塑料材料组成。优选的是，轴向加强装置也设在绝热层周围，以压缩绝热层并保持其结构整体性。除了外部夹紧部件和管状体之间的轴向加强装置之外，优选在绝热层周围设置轴向加强装置。在下文的详细描述中提供了特别适宜的绝热形式。

根据本发明的另一个方面，提供一种制造软管的方法，其包括：

(a)在一管形心轴周围绕线，以形成一内部线圈；

(b)将一片材缠绕在管形心轴和内部线圈周围，以提供一由该片材形成的管状体；

(c)在该管状体周围绕线，以形成一外部线圈；

(d)将一细长部件缠绕在外部线圈周围，该细长部件具有相对的纵向边缘，每个纵向边缘包括能够与相对纵向边缘上的配合构造相互接合的构造，其中，所述细长部件螺旋卷绕在外部线圈周围，以使得细长部件的相对纵向边缘邻接或交叠布置，并使得邻接或交叠边缘上的构造相互接合；

(e)将在步骤(d)中生产的软管的端部固定；

(f)从心轴上取下软管。

也可以具有其他层，这些层是螺旋状的或者连续的，沿横截面方向处于细长部件之上或之下。

如上所述，步骤(b)中的片材优选由中间夹有密封层的两个加强层组成。在优选实施例中，片材形式的内部加强层螺旋卷绕在内部线圈和心轴周围；然后，片材形式的密封层螺旋卷绕在内部加强层周围；然后片材形式的外部加强层螺旋卷绕在密封层周围。通常采用多个密封层。

根据本发明的方法也可设有已在WO 01/96772中描述的方法的一个或多个特征。这些特征将在下文进行更详细的描述。

优选地，在步骤(b)和(c)之间进行下述步骤：

(b)(i)将轴向加强管状套拉至心轴自由端，从而使得所述心轴在轴向加强管状套内延伸，然后，沿着心轴拉动轴向加强管状套，以使其至少局部覆盖管状体；

线圈和片材优选通过拉伸施加，以使软管具有良好的结构整体性。

轴向加强管状套可与上述轴向加强套相同，且优选为编织物。

内部和外部线圈优选为螺距相同的螺旋结构，且外部线圈的线圈位置偏离内部线圈半个螺距长度。

在软管意在用于低温应用时，则希望在整个管状体上提供绝热体。所述绝热体可设在外部卷绕线和管形部件之间和/或外部卷绕线的外面。所述绝热体可由通常用于制冷设备内的绝热材料、如合成泡沫塑料材料组成。在下文中描述了特别适宜的隔热形式。

在一个优选实施例中，该方法还包括以下步骤：

(g)将可固化的液态树脂施加到管状体和外部卷绕线的整个外表面上；以及

(h)使树脂固化。

优选的是，可在步骤(d)和(e)之间进行步骤(g)和(h)。

优选地，该方法还包括将绝热层施加到固化树脂上的步骤。所述绝热层优选由织物组成，如上所述，所述织物由玄武岩纤维形成。

在步骤(c)中，管状体可由如上所述的管状体组成。特别地，管状体可包括由传统的绝热材料和/或上述玄武岩纤维织物制成的一个或多个绝热层。

仅仅通过将被涂覆的软管放在空气中便可发生固化，或者可通过加热装置之类的活化装置实现或加速固化。

在另一个优选实施例中，所述方法还包括以下步骤：

(i)将可固化的充气液态树脂涂覆在管状体和外部螺旋卷绕线的整个外表面上；

(j)使树脂固化，以形成内含气泡的固态塑料涂层。

优选的是，可在步骤(d)和(e)之间进行步骤(i)和(j)。

术语“充气的”用来指树脂内充有气体，因此，一旦发生固化，树脂就形成内含气泡的固态材料。如上所述，所述气体可以但不必须是空气。

在优选实施例中，该方法包括下述步骤：

(k)将一内部部件置于软管的开口端；

(l)将一负载传递装置夹紧到软管的外表面上；以及

(m)将一密封部件夹紧到管状体外表面上。

优选地，轴向加强部件被负载传递装置夹住，且该方法还在步骤(m)之后包括下述步骤：

(n)将管形轴向加强部件折回在一部分负载传递部件上。

优选的是，线圈和片材张紧状态(张力)下施加，以便使软管具有良好的结构整体性。

软管能够在端部接头置于其内之前从心轴上取下。可替换地，通过将内部心轴滑动至软管末端，然后在端部接头和软管端部保持于心轴上的同时将软管的其余部分固定到端部接头上，可将端部接头置于软管的其余部分内。

当然，可将一个分离的端部接头应用于软管的每一端。

在另一个优选实施例中，该方法包括如下步骤：

(o)将一内部部件置于软管的开口端；

(p)将一密封环施加到管状体的整个外表面上；以及

(q)将一压缩部件施加到整个密封环上，并利用压缩部件来压缩密封部件，以使其与管形部件和内部部件密封接合。

压缩部件优选由在冷却时收缩率小于密封环的材料制成。压缩部件也优选包括用于调节施加到密封环上的压缩力的装置；开口环特别适合用作压缩部件。这种布置使得可以采用特别优选的制造过程。

在该过程中，压缩部件施加到密封环上并被固紧，然后压缩部件和密封环经历至少一个冷却循环。这就造成密封部件相对压缩部件收缩，借此降低了由压缩部件所施加的压缩力。在维持冷却状态的同时，压缩部件所施加的压缩力接着被再次调节，以使其回到与冷却之前大致相同的水平上，然后温度上升。可根据需要多次应用该循环。优选的是，冷却循环至少被应用两次或三次，且每次端部接头被冷却至软管操作温度的至少5℃以下的温度。该技术具有三个重要益处。

首先，如果在高于冷却温度以上的温度操作软管，则借助于密封部件的热膨胀，密封环将受到压缩部件的附加压缩，其中，所述热膨胀在冷却之后发生。

其次，软管在至少低至冷却温度的温度下具有基本的密封能量。在软管将用于低温应用时，这是特别有用的。因此，软管被冷却到的温度优选与其被预期使用时的温度一样低。通常，我们优选冷却温度为-50℃或更低，更优选为-100℃或更低，最优选为-150℃或更低。优选用液氮进行冷却，因此冷却温度可低至大约-196℃。

第三，通过利用由压缩部件所产生的流体静应力，大大降低或甚至消除了蠕变破坏的可能性。

我们优选内部部件由冷却时收缩率小于密封环的收缩率的材料制成。这样，在端部接头受冷时，便致使密封环将内部部件夹得更紧，从而软管在低温下工作时便提高了端部接头的密封性。

线圈和片材优选在张紧状态下施加，以便使软管具有良好的结构整体性。

在本发明的上述各个方面中，夹紧部件通常各自由螺旋卷绕线组成。螺旋线通常被布置成彼此偏离半个螺距长度。螺旋卷绕保持线用于将管状体紧紧地夹在其间，以便保持管状体各层相对稳定并使软管保持结构整体性。内部和外部缠绕线例如可以是软钢(低碳钢)、奥氏体不锈钢或铝。如果需要，所述缠绕线可被电镀(镀锌)或涂覆聚合物。

可以理解，尽管组成夹紧部件的保持线可具有相当大的抗拉强度，线圈形式的卷绕保持线意味着夹紧部件可在受到相对较小的轴向拉力时发生变形。线圈中的任何显著变形将迅速地破坏软管的结构整体性。

根据本发明的软管可应用于各种条件下，如高于100℃下的温度、从0℃到100℃的温度和低于0℃的温度。通过选择适当的材料，软管可用在低于-20℃、低于-50℃或甚至低于-100℃的温度下。例如，对于LNG输送来说，软管可在温度低至-170℃或甚至更低的温度下工作。而且，也可以预期，软管可用于输送液态氧(bp-183℃)或者液氮(bp-196℃)，在这种情况下，软管可能需要在-200℃或更低的温度下工作。

根据本发明的软管也可用于各种不同的任务或工作状态下。通常，软管的内径在大约2英寸(51mm)到大约24英寸(610mm)的范围内，更加常见的是在从大约8英寸(203mm)到大约16英寸(406mm)的范围内。软管直径通常为至少4英寸(102mm)，更加常见的是至少为6英寸(152mm)。

通常，软管的操作压力在从大约500kPa到大约4000kPa之间的范围内。这些压力涉及软管的操作压力，而不是破裂压力(其必须大若干倍)。体积流量取决于流体介质、压力和内径。流量通常在1000m³/h到12000m³/h之间。

根据本发明的软管也可用于腐蚀性流体、如强酸。

附图说明

现将参考附图，其中：

图1是示出本发明的软管在操作中受到的主应力的示意图；

图2是根据本发明的软管的示意性横截面视图；

图3是示出根据本发明的软管的加强层结构的截面图；

图4A是示出根据本发明的软管的管状轴向加强套结构的截面图，其中该轴向加强套处于放松状态；

图4B示出根据本发明的软管的管轴向加强套结构的截面图，其中该轴向加强套处于张紧状态；

图5A、5B、5C和5D示出了根据本发明的软管的四种应用；

图6是示出根据本发明的软管的密封层的横截面视图；

图7是更详细地示出图2所示的软管的绝缘层的横截面视图；

图8是示出用于根据本发明的软管的端部接头的示意性横截面视图；

图9是用于根据本发明的软管中的细长加强层的第一实施例的横截面视图；以及

图10是用于根据本发明的软管中的细长加强层的第二实施例的横截面视图。

具体实施方式

图1示出软管H在通常使用中受到的应力。用箭头HS表示圆周应力，该圆周应力沿着软管H的圆周的切线方向作用。用箭头AS表示轴向应力，该轴向应力沿着软管H的长度方向轴向作用。用箭头FS表示弯曲应力，该弯曲应力在软管弯曲时横向于软管H的纵轴作用。用箭头TS表示扭转应力，该扭转应力围绕软管的纵轴作用。用箭头CS表示压应力，该压应力源于径向作用于软管H的外部的负载。

圆周应力HS由软管H中的流体压力所产生。轴向应力AS由软管内的流体压力所产生，且也由软管H中的流体重量和软管H自身重量共同产生。弯曲应力FS由为正确地放置软管H而弯曲软管以及软管在使用时的移动所产生。扭转应力TS通过扭转软管而产生。已有的软管通常能够承受圆周应力HS、弯曲应力FS和扭转应力TS，但是很少能够承受轴向应力AS。为此，在现有技术中的软管受到较大轴向应力AS作用时，其通常必须被支撑，以使轴向应力AS最小化。

本发明已经解决了承受轴向应力AS的问题。在图2中，根据本发明的软管总体上用附图标记10表示。为清楚起见，图2以及其他附图中没有示出各层绕线组。

软管10包括管状体12，所述管状体12包括内加强层14、外加强层16以及夹在加强层14和16之间的密封层18。通常为管状的加强编织物20设在外部加强层16的外表面周围，该加强编织物20用于提供轴向加强作用。

管状体12和管状编织物20置于内部螺旋卷绕线22和外部螺旋卷绕线24之间。所述内部及外部螺旋卷绕线22、24相互之间偏离半个螺距长度。

绝缘层26围绕外部螺旋卷绕线24设置。该绝缘层可以是传统的绝缘材料，如泡沫塑料，或者可以是下文参考图7所述的材料。

软管10还包括置于绝缘层26周围的细长加强层30。在图2中没有示出细长部件30的细节，但是该细节在图9中示出。细长部件30由细长的条形材料组成，该细长的条形材料螺旋卷绕在绝缘层26周围。

加强层14和16由合成材料如HUMWPE或芳族聚酰胺纤维的机织物组成。图3示出内部加强层14，从图3中可清楚地看出，加强层14由沿经向W布置的纤维14a、沿纬向F布置的纤维14b组成。为更加清楚起见，在图3中仅仅示出层14。我们意外发现，通过将所述内部加强层14的经向W与软管10的纵轴之间的夹角设置成小于15°且通常为10°的角度，可以提高软管10的轴向强度。在图3中，用符号α表示这一角度。外部加强层16的结构和方位基本上与内部加强层14相同；外部加强层16的角度α可与内部加强层14的角度α相同，或者也可不同于内部加强层14的角度α。

密封层18由多个缠绕在内部加强层14的外表面周围的塑料薄膜层组成，以提供内部加强层14和外部加强层16之间的液密密封。

软管10也可包括置于编织物20和外部螺旋卷绕线24之间的又一加强编织物(未示出)。该又一加强套可与编织物20相同。

管状编织物20是由两组纤维20a和20b编织形成的管状编织物。其在图4A和4B中示出，在这些附图中，为更加清楚起见，仅仅示出管状编织物20。在两组纤维20a和20b之间具有间隔28，因此，在管状编织物20受到轴向应力作用时，纤维20a和20b能够收缩移动进入间隔28内。这在某种程度上起到试图降低管状编织物20的直径的作用，以致使其收紧在管状体12周围，从而增加软管10的结构整体性和爆破压力。图4B示出处于张紧状态下的管状编织物20。

图6更详细地示出密封层18。密封层18的设置提高了软管抵抗弯曲应力FS和圆周应力HS的能力。

如图6所示，密封层18包括多层薄膜18a，其中每层由第一聚合物(如高度取向的UHMWPE)制成，并且与每层由第二聚合物(如PFTE或FEP)制成的多层薄膜18b交替相间地布置，这两种聚合物的硬度不同。层18a和18b已经缠绕于内部加强层14的外表面周围，以提供内部加强层14和外部加强层16之间的液密密封。如上所述，层18a和18b并非必须以交替的方式设置。例如，所有的层18a可被设置在一起，所有的层18b可被设置在一起。另外，各层不非必须由不同的材料制成。

图7中更详细地示出了绝缘层26。该绝缘层主要用于提高软管抵抗弯曲应力FS的能力，并将软管绝缘。

绝缘层26包括内层26a，该内层26a由以喷涂、灌注或其他可替换方式施加到整个管状体12和外部螺旋卷绕线24上的聚氨酯形成。在硬化之后，聚氨酯层26a形成外部螺旋卷绕线24嵌入其中的固态基体。这有助于将外部螺旋卷绕线24定位。在优选实施例中，内层26a内含多个气泡。

绝缘层26包括位于层26a之上的层26b。层26b由利用玄武岩纤维形成的织物组成。层26b提供了软管10的大部分绝缘性能。

绝缘层26还包括位于层26b上的层26c。层26c由UHMWPE如DYNEEMA或SPECTRA组成。设置层26c的目的主要在于提供抵抗圆周应力和弯曲应力的强度。

绝缘层26还包括压缩层26d。设置压缩层26d的目的是用来压缩层26b，同时我们已经发现，玄武岩纤维层26b的绝缘性能在压缩下会有很大的提高。压缩层26d例如可由紧紧缠绕在层26c周围的绳索或缆索形成。优选地，压缩层26d包括类似于如上所述的管状套20的轴向加强套。

另一个含有气泡的聚氨酯层(未示出)可设在层26d之上，以进一步提高软管10的绝缘性能和浮力。又一个不含气泡的聚氨酯层(未示出)可设在含有气泡的聚氨酯层之上。该所述又一个聚氨酯层可附加地或可替换地设在层26d内。也可使层26a自身含有气泡。

软管10可用下述技术制造。作为第一步，将内部螺旋卷绕线22缠绕在支撑心轴(未示出)周围，以便提供具有所需螺距的螺旋结构。支撑心轴的直径与软管10的所需内径对应。然后将内部加强层14缠绕在内部螺旋卷绕线22和支撑心轴周围，从而使得经向W被设定成所需的角度α。

然后将组成密封层18的多层塑料薄膜18a、18b缠绕在内部加强层14的外表面周围。通常，多层薄膜18a、18b的长度基本上短于软管10的长度，这样，各长度的多层薄膜18a、18b将必须被缠绕在内层14周围。薄膜18a、18b优选沿密封层18的厚度方向以交替方式布置。通常在密封层的厚度上可分别具有五个分离的薄膜层18a和18b。

然后，将外部加强层16缠绕在密封层18周围，以使得经向W被设成所需角度(该角度可以是α，或者是接近α的其他角度)。管状的轴向加强编织物20被拉至外部加强层16的外侧。其他编织物(如果需要)然后缠绕在编织物20周围。

外部螺旋卷绕线24然后缠绕在又一编织物(或编织物20，如果没有设置又一编织物的话)周围，以便提供具有所需螺距的螺旋结构。外部螺旋卷绕线24的螺距通常与内部螺旋卷绕线22的螺距相同，且外部螺旋卷绕线24位于偏离所述内部螺旋卷绕线22半个螺距长度的位置处；这在图2中示出，此处用p表示螺距长度。

聚氨酯树脂然后喷涂到又一编织物(或编织物20，如果没有设置又一编织物的话)的外表面上，从而在加强层21和外部螺旋卷绕线24上形成树脂涂层。树脂然后可以硬化，以形成层26a。为使内层具有气泡，可在树脂硬化(通常在喷涂或着色之前)之前向其中注入气体。玄武岩织物层26b然后缠绕在聚氨酯层26a周围，且UHMWPE层26c然后缠绕在层26b周围。最后，压缩层26d施加于该层26c上。

通过将一套管卷曲到软管10内部的嵌件上可将软管10的端部密封。通常在软管10已从心轴上取出之后再进行这一收尾步骤。

可以使用图8中示出的端部接头200将软管10的端部密封。为清楚起见，在图8中没有示出软管10。端部接头200包括管状的内部部件202，该内部部件202带有软管端部202a和末端202b。端部接头200还包括密封部件，该密封部件由PTFE密封环204和环绕在PTFE密封环204周围的不锈钢开口环206组成。

端部接头200还包括负载传递装置，该负载传递装置由软管接合部件208、负载传递部件210和呈盘形板212形式的端部件组成。负载传递部件由盘形板212和至少一个负载传递杆216组成。在图2中示出其中两个杆216，但是可以提供三个或多个杆216。固紧螺母218设在每个杆216上。板212和214带有分别用于安装杆216的小孔212a和214a。

板212和214可以是西蒙板，软管接合部件202可以是戈德环，开口环206可以是埃里克环。

板212还设有小孔212b，内部部件202的末端202b还设有小孔202c。固定螺栓220延伸穿过小孔202b和212b，以将板212固定到内部部件202的末端202b上。在图2中示出了两个固定螺栓220和相关小孔，但是可以理解，可以设置更少或更多的固定螺栓220以及相关小孔。

软管接合部件208设有呈沟槽208a形式的内部螺旋凹槽，在该沟槽内适于接收软管10的外部线204内部线。可从图2中看出，与内部线22和外部线24类似，也用半个螺距长度p将沟槽208a和202d间隔开。

内部部件202设有置于密封环204下方的两个周向突起202e。突起202e起到提高内部部件202和密封环204之间的管状部件12的密封的作用，并有助于防止管状部件被无意中拉出该位置。

如下所述，软管10被固定到端部接头200上。内部部件202被旋入软管10一端，从而使得软管10靠近所述板212。内部线22被置于沟槽202d内，外部线24被置于沟槽208a内。内部线22和外部线24被截断(修剪)，以防止其沿着内部部件202延伸出凹槽202d和208a之外。绝缘体26也在该处被截断。内部加强层14也在该处被截断，或者在加强层14到达密封环204之前的某处被截断。这意味着密封层18直接与内部部件202的外表面接合。然而，管状体12的其余部分能够在内部部件202和密封环204之间沿着内部部件202延伸。

软管接合部件208然后被固紧，以致使其夹紧软管10，从而使其与软管10牢固接合。螺母218然后被固紧，这在软管10内产生一些轴向张力，从而占据了系统中的任何游隙。这些力从软管接合部件208被传递到板214、杆216、板212以及传递到内部部件202的末端202b。管状部件20被拉回到软管接合部件208的整个上表面上，且被固定到沿软管接合部件208的上表面延伸的突起208b上。

管状体12在密封环204下方延伸。在软管接合部件208和螺母218被固紧之后，开口环206被固紧，以便增大通过密封环204而作用于管状体12上的力。

然后利用液氮将端部接头200冷却至低温。这使得密封环204的收缩量较开口环206的收缩量大，借此降低了由开口环206施加于密封环204上的压缩力。在开口环206和密封环204处于相对低温时，开口环206被再次固紧。然后容许温度上升到环境温度，此时，由于密封环204比开口环206膨胀较大，可以增大密封环上的压缩力。

这样便完成了软管10的端部装配。软管接合部件208提供了软管208端部的一些密封，并有助于沿密封环204在软管10上产生轴向力。密封环204提供软管10的其他密封。

图5A到5D示出了软管10的三种应用。在图5A至5C中的各图中，利用根据本发明软管10将浮式生产、存储和卸载容器(FPSO)102联接到液化天然气运载器104上。软管10将液化气从FPSO 102的存储罐运送到液化天然气运载器104的存储罐内。在图5A中，所述软管10位于海平面106之上。在图5B中，软管10浸没到海平面106之下。在图5C中，软管10在靠近海的表面附近飘浮。在每种情况下，软管10无需任何中间支撑即可运送LNG。在图5D中，用软管10将液化天然气运载器联接到陆基存储装置108上。

除了图5A到图5C中所示出的应用之外，软管10还可用于许多其他应用中。软管可用于低温条件和非低温条件下。

现在参考图9，示出了细长加强层30的一实施例的横截面视图。层30包括连续轮廓(profile)32，该连续轮廓32含有两个纵向延伸的浮力腔室34。轮廓32具有相对的纵向边缘36和38。纵向延伸的互锁构造(formation)40，42与各边缘36和38成一体。各构造40、42设有相应的保持部件44和46。

构造40、42沿相反方向设置，因此，在层30螺旋卷绕在软管10的期于部分周围时，构造40、42可以相互接合，如图9所示。保持部件44、46防止构造40、42脱离。

可以理解，可对上述本发明进行改动。例如，管状套20可被置于外部螺旋卷绕线24的外部。而且，软管10还可包括附加的加强层14、18、密封层16和/或管状套20。其中一个或多个、甚至所有密封层18a可以是涂覆有聚合物的金属薄膜，或者是镀有金属的聚合物薄膜。类似地，其中一个或多个、甚至所有密封层18b可以是涂覆有聚合物的金属薄膜或者是镀有金属的聚合物薄膜。

现在参考图10，示出了细长加强层30的另一个实施例的横截面视图，用附图标记130表示该细长加强层。层130由连续轮廓132组成。所述轮廓132具有相对纵向边缘136和138。纵向延伸的相互接合的构造140和142与相应边缘136、138成一体。每个构造140、142由带有突起140a和142a以及凹槽140b和142b的连续轮廓组成，这样，突起140a能够被接收在凹槽142b内并与之成一体，所述突起142a可被接收在凹槽140b内并与之成一体。该结构使得在突起和凹槽相互接合时，在构造140和142之间没有间隙。

构造140和142沿相反方向面对着布置，因此，在层130螺旋卷绕在软管10的其余部分上时，构造140和142可相互接合。可用任何传统连接装置将构造140、142固定在一起。

轮廓132具有波纹形，其使得部件130易于承受弯曲力。

将可以理解，可对上述本发明进行改动。例如，管状套20可置于外部螺旋卷绕线24的外部。而且，软管10可包括附加的加强层14、18、密封层16和/或管状套20。其中一个或多个、甚至所有密封层18a可以是涂覆有聚合物的金属薄膜或者是镀有金属的聚合物薄膜。类似地，其中一个或多个、甚至所有密封层18b可以是涂覆有聚合物的金属薄膜或者是镀有金属的聚合物薄膜。

将可以理解，可对上述本发明进行改动。

Claims (24)

1.一种软管，其包括设在内部夹紧部件和外部夹紧部件之间的柔性材料管状体，其中该软管还包括具有相对纵向边缘的细长部件，所述细长部件螺旋卷绕在该管状体周围，从而使得该层的相对纵向边缘邻接或交叠地布置，其中每个纵向边缘包含能够与相对纵向边缘上的配合构造相互接合的构造。

2.如权利要求1所述的软管，其特征在于，该相互接合的构造被布置成使得其在相互接合时将提供连续的防水密封。

3.如权利要求1或2所述的软管，其特征在于，该相互接合的构造沿着相应边缘基本上连续地延伸。

4.如权利要求1、2或3所述的软管，其特征在于，每个相互接合的构造包括一沿着所述边缘布置的相互接合的构造，该相互接合的构造被成形为可与相对边缘上的相应构造接合。

5.如权利要求4所述的软管，其特征在于，该轮廓被这样设置，以使得在细长部件卷绕在管状体周围时，其中一个边缘上的构造可与相对边缘上的构造推入配合。

6.如前述任一权利要求所述的软管，其特征在于，每个相互接合的构造包括一互锁构造，一旦这些构造被集合在一起，该互锁构造可将这些构造锁定在一起。

7.如权利要求6所述的软管，其特征在于，每个互锁构造被设置为与相对纵向边缘上的相应互锁构造推入配合或卡扣配合。

8.如权利要求6或7所述的软管，其特征在于，所述互锁构造呈C形，相对边缘上的互锁构造沿着相反方向取向，从而当细长部件卷绕在管状体周围时该C形构造可以互锁。

9.如权利要求6、7或8所述的软管，其特征在于，每个纵向边缘的互锁构造包括适于与相对纵向边缘的互锁构造上的相应保持部件配合的保持部件，从而通过该保持部件将该互锁构造保持为互锁关系。

10.如权利要求9所述的软管，其特征在于，该保持部件包括设置在该互锁构造的其中一个端部处或该端部附近的向内凸缘。

11.如权利要求1至5中任一权利要求所述的软管，其特征在于，每个相互接合的构造包括多个突起和凹槽，其中一个构造的突起和凹槽适于分别与相对纵向边缘上的构造的凹槽和突起接合。

12.如前述任一权利要求所述的软管，其特征在于，该细长部件包括至少一个封闭腔室，所述腔室或每个腔室的密度低于细长部件的其余部分的密度。

13.如权利要求1至11中任一权利要求所述的软管，其特征在于，该细长部件包括至少一个封闭腔室，所述腔室或每个腔室含有气体。

14.如权利要求1至11中任一权利要求所述的软管，其特征在于，该细长部件包括至少一个封闭腔室，所述腔室或每个腔室含有泡沫塑料或充气聚合物。

15.如权利要求12、13或14所述的软管，其特征在于，具有两个基本上沿着细长部件的整个长度纵向延伸的相邻腔室。

16.如权利要求12、13或14所述的软管，其特征在于，具有多个封闭腔室，这些封闭腔室以这样的方式布置在细长部件中，以形成一海绵状结构。

17.如前述任一权利要求所述的软管，其特征在于，该细长部件的厚度大于纵向边缘之间的距离。

18.如前述任一权利要求所述的软管，其特征在于，该内部和/或外部夹紧部件具有椭圆形或半圆形横截面。

19.如前述任一权利要求所述的软管，其特征在于，该细长部件沿着在纵向边缘之间延伸的方向呈波纹状。

20.一种软管，其包括设置在内部夹紧部件和外部夹紧部件之间的柔性材料管状体，其中该软管还包括带有相对纵向边缘的细长部件，该细长部件螺旋卷绕在该管状体周围，以使得该层的相对纵向边缘相互邻接或交叠地布置，其中该细长部件中具有至少一个浮力腔室。

21.一种软管，其包括设置在内部夹紧部件和外部夹紧部件之间的柔性材料管状体，其中该内部和/或外部夹紧部件具有异型横截面。

22.一种制造软管的方法，包括：

(a)在一管状心轴周围绕线，以形成一内部线圈；

(b)将一板材卷绕在该管状心轴和该内部线圈的周围，以提供由该板材形成的管状体；

(c)在该管状体周围绕线，以形成一外部线圈；

(d)将一细长部件卷绕在该外部线圈周围，该细长部件具有相对的纵向边缘，每个纵向边缘包括能够与相对纵向边缘上的配合构造相互接合的构造，其中该细长部件螺旋卷绕在该外部线圈周围，以使得该细长部件的相对纵向边缘邻接或交叠布置，并使得该邻接或交叠边缘上的构造相互接合；

(e)将在步骤(d)中生产的软管的端部固定；

(f)从心轴取下软管。

23.一种基本上参考并如附图所示的软管。

24.一种制造基本上参考并如附图所示的软管的方法。

Images