EA007894B1 - Усовершенствованный рукав - Google Patents

Abstract

Рукав (10), содержащий трубчатый корпус (12) из гибкого материала, расположенный между внутренней и наружной навитой по спирали проволокой (22, 24). Рукав (10) дополнительно содержит удлиненный элемент, имеющий противоположные продольные края, навитый по спирали вокруг трубчатого корпуса таким образом, что противоположные продольные края слоя прилегают друг к другу или перекрывают друг друга, при этом каждый продольный край включает конструкцию, которая может входить в зацепление с соответствующей конструкцией на противоположном продольном краю.

Description

Настоящее изобретение относится к рукаву, а точнее оно относится к рукаву, который может быть использован в криогенных условиях.

Типичные случаи применения рукава предполагают нагнетание текучих сред под давлением из резервуара с текучей средой. Примеры такого применения включают подачу к котлу нефтепродукта или сжиженного нефтяного газа для домашнего обогрева, транспортирование добытых на нефтяном месторождении жидкостей и/или газов от неподвижной или плавающей добывающей платформы к грузовому трюму корабля, либо от грузового трюма корабля к установленному на суше оборудованию для хранения, подачу топлива к гоночным автомобилям, особенно в течение дозаправки в гонках Формулы 1, и транспортирование коррозионных текучих сред, например серной кислоты.

Хорошо известно использование рукава для транспортирования текучих сред, например сжиженных газов, при низкой температуре. Такой рукав обычно используют для транспортирования таких сжиженных газов, как сжиженный природный газ и сжиженный нефтяной газ.

Для обеспечения достаточной гибкости рукава его заданный участок должен быть, по меньшей мере, частично сконструирован из гибких материалов, то есть нежестких материалов.

Конструкция такого рукава обычно содержит трубчатый корпус из гибкого материала, расположенный между внутренней и наружной удерживающей проволокой, навитой по спирали. Обычно две проволоки должны быть навиты с одним и тем же шагом, но при этом витки должны быть смещены по отношению друг к другу на половину ширины шага. Трубчатый корпус обычно содержит внутренний и наружный слои с промежуточным уплотняющим слоем. Внутренний и наружный слои придают конструкции прочность для возможности перемещения текучей среды. Обычно внутренний и наружный слои трубчатого корпуса содержат тканые слои, образованные из полиэфира, например, из полиэтилентерефталата. Промежуточный уплотняющий слой обеспечивает уплотнение для предотвращения проникновения текучей среды через рукав и обычно представляет собой полимерную пленку.

Удерживающую проволоку обычно навивают под натяжением вокруг внутренней и наружной поверхностей трубчатого корпуса. Удерживающая проволока предназначена главным образом для сохранения геометрии трубчатого корпуса. Кроме того, наружная проволока может предназначаться для ограничения чрезмерной деформации растяжения рукава при высоком давлении. Внутренняя и наружная проволока также может обеспечивать сопротивление раздавливанию рукава.

Рукав этого обычного типа описан в Европейском патенте 0076540А1. Рукав, раскрытый в этом патенте, включает промежуточный слой из полипропилена, ориентированного по двум осям, который, как сказано, повышает способность рукава оказывать сопротивление усталости, вызываемой повторяемым сгибанием.

Еще один рукав описан в патенте Великобритании 2223817А. Рукав, описанный в этом патенте, содержит внутреннюю спиральную металлическую сердцевину, множество слоев из волокон пластика и пленок, навитых на сердцевину по меньшей мере один слой из стеклоткани и по меньшей мере один слой из алюминиевой фольги, расположенные вблизи друг от друга и навитые на пластик, и наружный спиральный металлический формирователь. Как указано, этот рукав пригоден для транспортирования огнеопасных топлив и масел.

Еще один рукав описан в патенте Великобритании 1034956А.

Изобретение главным образом применимо к рукаву, описанному в публикации \УО01/96772. Авторы настоящей заявки на патент разработали дополнительные усовершенствования рукава, описанные в этой публикации.

Рукав согласно известному уровню техники обычно имеет весьма низкую жесткость, касающуюся сопротивления изгибу, делающую его восприимчивым к повреждению при резком локальном изгибе. Рукав также часто восприимчив к повреждению от удара, истирания и других внешних механических воздействий. Авторами найден способ решения этих проблем.

Согласно первому аспекту изобретения создан рукав, содержащий трубчатый корпус из гибкого материала, расположенный между внутренним и наружным спиральными зажимными элементами, удлиненный элемент, имеющий противоположные продольные края, и навитый по спирали вокруг трубчатого корпуса, так что противоположные продольные края слоя прилегают друг к другу или перекрывают друг друга, причем каждый продольный край включает конструкцию, способную входить в зацепление с взаимодействующей с ней конструкцией на противоположном продольном краю.

Удлиненный элемент ограничивает радиус изгиба, но не препятствует требуемой гибкости рукава. Этот элемент также обеспечивает механическую защиту рукава.

Взаимное зацепление витков обеспечивает возможность равномерного распределения геометрических изменений по длине рукава. Предпочтительно, чтобы входящие в зацепление друг с другом конструкции были расположены так, чтобы обеспечивать непрерывное уплотнение, приводящее к водонепроницаемости слоя.

Возможно расположение конструкций, входящих в зацепление друг с другом, через интервалы вдоль продольных краев, однако предпочтительно, чтобы они проходили вдоль соответствующих краев фактически непрерывно. В варианте осуществления изобретения конструкции, входящие в зацепление друг с другом, фактически непрерывно расположены вдоль одного продольного края и расположены че

- 1 007894 рез интервалы вдоль другого продольного края.

Предпочтительно, чтобы удлиненный элемент был изготовлен из материала, который можно подвергнуть обработке для получения из него полосы, например, посредством экструзии. Приемлемые материалы, которые могут быть подвергнуты экструзии, включают термопластики, такие как поливинилхлорид или полиолефин (например, полиэтилен). В качестве альтернативы может быть использован полиуретан.

В одном из вариантов осуществления изобретения входящая в зацепление конструкция на одном продольном краю связана со входящей в зацепление конструкцией на противоположном продольном краю, чтобы предотвратить выскальзывание конструкций из зацепления друг с другом. Связь может быть обеспечена, например, посредством ультразвуковой сварки или химического растворителя, например, посредством использования растворителя, который образует реактивную связь с материалом удлиненного элемента. Выбор химического растворителя зависит от материала конструкции удлиненного элемента. Примеры приемлемых связующих веществ для поливинилхлорида включают 8!е1тах Е1ех1Ые РУС 8о1уеи! Сетей!, ΒοδΙίο РУС ЭДе1б Сетей! М5417 и Воиб1ое РУС ЭДе1б Сетей! 81800. Примеры связующих веществ, приемлемых для полиуретанов и термопластиков, включают Воиб1ое 81400 и связующие вещества Лта1бйе, например, Лта1бйе 2018 и Лта1бйе 2026.

Еще в одном варианте осуществления изобретения конфигурация конструкций, входящих в зацепление друг с другом, такова, что эти конструкции могут быть сблокированы, чтобы предотвратить их выскальзывание из зацепления друг с другом. В этом варианте взаимное зацепление представляет собой блокирование конструкций друг с другом.

Предпочтительно, чтобы каждая из входящих в зацепление конструкция содержала профиль, расположенный по краю, которому придана такая конфигурация, чтобы он входил в зацепление с другой конструкцией.

Особенно предпочтительно такое выполнение профилей, чтобы при навивании удлиненного элемента вокруг трубчатого корпуса конструкцию на оборачиваемом краю можно было вводить в зацепление с конструкцией на противоположном краю, уже находящейся в надлежащем месте на трубчатом корпусе.

Как замечено выше, в одном из вариантов осуществления изобретения конструкции могут быть связаны друг с другом с помощью связующего вещества.

Еще в одном варианте осуществления изобретения каждой входящей в зацепление конструкции придана такая конфигурация, чтобы обеспечить зацепление с конструкцией на противоположном краю по посадке с натягом или с защелкиванием. Входящая в зацепление конструкция каждого продольного края может включать удерживающий элемент, предназначенный для взаимодействия с удерживающим элементом на блокирующей конструкции противоположного продольного края, вследствие чего блокировочные конструкции удерживаются сблокированными посредством удерживающих элементов.

Блокирующие конструкции предпочтительно имеют С-образную форму, при этом конструкции на противоположных краевых частях ориентированы в противоположном направлении, вследствие чего Собразные конструкции могут быть сблокированы, когда удлиненный элемент навивают вокруг трубчатого корпуса. Удерживающий элемент предпочтительно содержит направленный внутрь фланец, расположенный у одного из концов С-образного элемента или вблизи от этого конца.

Предпочтительно, чтобы удлиненный элемент включал, по меньшей мере, одну камеру, содержащую материал, плотность которого меньше плотности остальной части удлиненного элемента, например, пену или аэрированный полимер. Камера просто может содержать текучую среду, которая предпочтительно представляет собой газ, например воздух.

В одном из вариантов осуществления изобретения камера представляет собой камеру, проходящую в продольном направлении. Множество камер может быть расположено через интервалы по длине удлиненного элемента, либо, как вариант, камера фактически может проходить по длине удлиненного элемента. Камера служит для повышения плавучести рукава. Камера также служит для повышения термоизоляции рукава. Возможно расположение на одной и той же длине рукава более одной продольной камеры. Например, особенно предпочтительна компоновка с двумя смежными камерами, обе из которых проходят в продольном направлении фактически по всей длине рукава.

Каждая камера может иметь любую желаемую форму, однако предпочтительна цилиндрическая форма.

В варианте осуществления изобретения каждая плавучая камера предпочтительно содержит множество закрытых камер, расположенных таким образом, чтобы сформировать губчатую структуру внутри удлиненного элемента. Структура такого типа способствует предотвращению затопления всей камеры в том случае, когда часть удлиненного элемента разрушается.

Предпочтительно, чтобы каждая плавучая камера имела длину, эквивалентную фактически 0,5-5 длинам шага захватывающих элементов, а предпочтительно 1-2 длинам шага.

Общий объем, занимаемый камерой, предпочтительно превышает 50% общего объема, занимаемого удлиненным элементом.

Одно из преимуществ рукава согласно изобретению заключается в том, что удлиненный элемент

- 2 007894 может быть специально приспособлен для предполагаемого применения. В случае рукава, который будет использован на воздухе в качестве криогенного трубопровода, оптимальным может быть относительно незначительный (по толщине) слой. Для развертывания в жидких средах, например на море, могут быть желательны значительно большие плавучесть и жесткость в отношении стойкости к изгибу, поэтому более важными могут быть плавучая камера и механизм взаимного зацепления.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения толщина удлиненного элемента больше расстояния между продольными краями.

Удлиненный элемент может быть установлен между трубчатым корпусом и наружным зажимным элементом, однако предпочтительно, чтобы трубчатый элемент был размещен вокруг наружного зажимного элемента.

Удлиненный элемент обеспечивает рукаву ряд преимуществ. Он придает рукаву повышенную стойкость к ударам и может быть легко модернизирован применительно к имеющемуся рукаву. Он не восприимчив к локализации напряжения, которое могло бы быть воспринято непрерывным трубчатым элементом (т.е. элементом, который наносят чулком, а не обертыванием). В случае трубчатой оболочки трудно создать стенку равномерной толщины; все напряжения возникают в местах ослабления и не происходит их равномерное распределение по длине рукава. Введение плавучей камеры повышает плавучесть рукава, а также повышает его термостойкость.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения внутренний и/или наружный зажимной элемент выполнен/выполнены со спрофилированным поперечным сечением, чтобы уменьшить коэффициент трения рукава. Особенно предпочтительные профили включают овальную форму поперечного сечения или полукруглую форму поперечного сечения, сцентрированные для обеспечения наименьшего сопротивления потоку.

Согласно второму аспекту изобретения создан рукав, содержащий трубчатый корпус из гибкого материала, расположенный между внутренним и наружным зажимным элементами, удлиненный элемент, имеющий противоположные продольные края, навитый по спирали вокруг трубчатого корпуса таким образом, что противоположные продольные края слоя прилегают друг к другу или перекрывают друг друга, и имеющий по меньшей мере одну плавучую камеру.

Удлиненный элемент может иметь какое-либо сочетание отличительных признаков удлиненного элемента, описанного выше применительно к первому аспекту изобретения.

Согласно третьему аспекту изобретения создан рукав, содержащий трубчатый корпус из гибкого материала, расположенный между внутренним и наружным зажимными элементами, при этом внутренний и/или наружный зажимной элемент выполнен/выполнены со спрофилированным поперечным сечением.

Удлиненный элемент вновь может иметь какое-либо сочетание отличительных признаков удлиненного элемента, описанного выше применительно к первому аспекту изобретения.

Рукав согласно описанным выше аспектам изобретения также может быть обеспечен одним или несколькими отличительными признаками рукава, уже описанного в публикации \УО01 /96772. Ниже они будут описаны более подробно.

Этот рукав предпочтительно дополнительно содержит осевое упрочняющее средство, предназначенное для уменьшения деформации трубчатого корпуса, когда трубчатый корпус подвергают воздействию осевого напряжения, при этом осевое упрочняющее средство, кроме того, предназначено для воздействия радиальной внутренней силы, по меньшей мере, на часть трубчатого корпуса, когда это средство подвергают осевому напряжению. Деформация разрушения трубчатого корпуса и осевого упрочняющего средства предпочтительно находится в диапазоне от 1 до 10%. Более предпочтительно, чтобы деформация разрушения составляла более 5% при окружающей и низкой температурах. Кроме того, материалы трубчатого корпуса и осевого упрочняющего средства преимущественно совместимы, так что при работе они действуют подобным образом, поэтому ни один компонент не подвергается чрезмерным напряжениям и деформациям. Это означает, что материалы трубчатого корпуса и осевого упрочняющего средства реагируют на деформацию подобным образом. Деформация изгиба (для цилиндрического компонента), составляющая по меньшей мере 3%, обычно необходима для тех видов применения рукава, которые главным образом рассмотрены в настоящем изобретении. Когда происходит скольжение между компонентами и на некоторой части этого скольжения будет происходить спрямление ориентированных по спирали компонентов, все еще будет иметь место результирующая деформация порядка 1%, действующая на конструктивные компоненты стенки рукава. Это можно сравнить с типичной деформацией на пределе текучести порядка 0,2% для металлов.

Предпочтительно, чтобы осевое упрочняющее средство было изготовлено из неметаллического материала, главным образом из пластиков, причем приемлемые материалы подробно обсуждены ниже. Это вызвано тем, что металлические материалы вряд ли обладают желаемыми характеристиками в отношении деформации.

Предпочтительно, чтобы трубчатый корпус и осевое упрочняющее средство содержали один и тот же материал, наиболее предпочтительно полиэтилен со сверхвысокой молекулярной массой, который описан ниже более подробно.

- 3 007894

Трубчатый корпус предпочтительно содержит по меньшей мере один упрочняющий слой и по меньшей мере один уплотняющий слой. Более предпочтительно, чтобы имелись по меньшей мере два упрочняющих слоя с находящимся между ними уплотняющим слоем. В предпочтительном варианте осуществления изобретения упрочняющие слои и уплотняющие слои обернуты вокруг внутреннего зажимного элемента.

Предпочтительно, чтобы между наружным зажимным элементом и осевым упрочняющим средством был обеспечен дополнительный упрочняющий слой.

Предельная прочность упрочняющего слоя (слоев) предпочтительно находится между 100 и 700 кН для диаметра рукава 8'' (200 мм). Предпочтительно, чтобы деформация изгиба при разрушении упрочняющего слоя (слоев) находилась в диапазоне от 2 до 15%. Желательно, чтобы упрочняющий слой (слои) был изготовлен из того же самого материала, что и осевое упрочняющее средство, наиболее предпочтительно из полиэтилена со сверхвысокой молекулярной массой.

Предпочтительно, чтобы осевое упрочняющее средство содержало, в общем, трубчатую оболочку, образованную из листа материала, которому придана трубчатая форма, так чтобы оболочка могла сохранять целостность трубчатой формы, когда она подвергается осевому напряжению. Рукав может быть обеспечен двумя или более трубчатыми оболочками, чтобы дополнительно улучшить эксплуатационные показатели рукава при осевых напряжениях.

Предпочтительно, чтобы осевое упрочняющее средство было выполнено, в общем, в форме трубчатой оплетки. В этом описании термин «оплетка» относится к материалу, который образован из двух или более волокон или нитей, которые переплетены для формирования удлиненной структуры. Отличительный признак оплетки заключается в том, что она может быть удлинена, когда подвергается осевому напряжению. Дополнительный отличительный признак оплетки заключается в том, что когда ей придана трубчатая форма, ее диаметр будет уменьшаться при воздействии на нее осевого напряжения. Таким образом, посредством расположения трубчатой оплетки вокруг трубчатого корпуса или внутри конструкции трубчатого корпуса оплетка будет оказывать радиальную внутреннюю силу, по меньшей мере, на часть трубчатого корпуса при воздействии осевого напряжения.

Предпочтительно, чтобы вся трубчатая оболочка была выполнена в форме оплетки. Однако возможно и то, что в форме оплетки будет выполнена только одна часть или большее количество частей длины трубчатой оболочки.

Также предпочтительно, чтобы оплетка проходила весь путь по окружности трубчатой оболочки. Однако возможно и то, что только часть окружности трубчатой оболочки будет выполнена в форме оплетки.

Оплетка может быть выполнена в форме, проходящей по двум осям (т.е. при которой оплетка образована только из двух переплетенных волокон или нитей), либо в форме, проходящей по трем осям (т.е. при которой также имеются волокна или нити, проходящие в продольном направлении для повышения прочности в осевом направлении).

Хотя предпочтительно выполнять осевое упрочняющее средство в форме оплетки, оно может быть выполнено с приданием других форм, которые отвечают указанным выше функциональным требованиям. При этом осевое упрочняющее средство может быть выполнено в виде приемлемой компоновки кордов или жгутов, навитых по спирали вокруг трубчатого корпуса.

Материалы конструкции рукава должны быть выбраны таким образом, чтобы была обеспечена возможность работы рукава в тех окружающих условиях, для которых он предназначен. Следовательно, необходимо, чтобы рукав позволял транспортировать по нему текучие среды под давлением без утечек текучих сред через стенки рукава. Также необходимо, чтобы рукав противостоял повторяемому изгибу, а также противостоял осевым напряжениям, вызываемым сочетанием веса рукава и текучей среды. Кроме того, если рукав предназначен для транспортирования криогенных текучих сред, то материалы должны обладать способностью работы при чрезвычайно низких температурах без какого-либо существенного снижения их эксплуатационных показателей.

Основное назначение упрочняющего слоя заключается в том, чтобы противостоять растягивающим напряжениям, которым рукав подвергается в течение транспортирования по нему текучих сред. Таким образом, будет отвечать предъявляемым требованиям любой упрочняющий слой, который обладает требуемой степенью гибкости и который может противостоять неизбежным напряжениям. Кроме того, если рукав предназначен для транспортирования криогенных текучих сред, то упрочняющий слой или каждый упрочняющий слой должен обладать способностью противостоять низким температурам.

Авторы считают предпочтительным, чтобы каждый упрочняющий слой был образован из листового материала, который навит в виде трубчатой формы посредством намотки листового материала по спирали. Это означает, что каждый упрочняющий слой не обладает значительным сопротивлением к осевому напряжению, поскольку приложение осевой силы приводит к тому, что витки будут стремиться отойти друг от друга. Каждый упрочняющий слой может содержать один непрерывный слой листового материала, либо он может содержать два или более одиночных непрерывных слоя листового материала. Однако обычно (и в зависимости от длины рукава) каждый слой из листового материала будет образован из множества отрезков листового материала, расположенных по длине рукава.

- 4 007894

В предпочтительном варианте осуществления изобретения каждый упрочняющий слой содержит полотно, наиболее предпочтительно тканое полотно. Каждый упрочняющий слой может быть выполнен из натурального или синтетического материала. Каждый упрочняющий слой обычно сформирован из синтетического полимера, например, из полиэфира, полиамида или полиолефина. Синтетический полимер может быть выполнен в форме волокон, либо нитей, из которых создают полотно.

Когда каждый упрочняющий слой содержит полиэфир, то полиэфир предпочтительно будет представлять собой полиэтилентерефталат.

Когда каждый упрочняющий слой содержит полиамид, то полиамид может представлять собой алифатический полиамид, например нейлон, либо он может представлять собой ароматический полиамид, например арамидное соединение. Каждый упрочняющий слой может, например, представлять собой поли-п-фенилентерефталамид, такой как КЕУЪЛВ (зарегистрированный товарный знак).

Когда каждый упрочняющий слой содержит полиолефин, то он может представлять собой полиэтиленовый, полипропиленовый или полибутиленовый гомополимер, или их сополимер, либо термолимер, и предпочтительно ориентирован по одной оси или по двум осям. Более предпочтительно, чтобы полиолефин представлял собой полиэтилен, а наиболее предпочтительно, чтобы это был полиэтилен с высокой молекулярной массой, а особенно со сверхвысокой молекулярной массой.

Полиэтилен со сверхвысокой молекулярной массой, используемый в настоящем изобретении, в общем, будет иметь среднюю молекулярную массу выше 400000, как правило, выше 800000, а обычно выше 1000000. Средняя молекулярная масса обычно не будет превышать примерно 15000000. Полиэтилен со сверхвысокой молекулярной массой предпочтительно характеризуется молекулярной массой примерно от 1000000 до 6000000. Полиэтилен со сверхвысокой молекулярной массой, наиболее полезный для настоящего изобретения, является высоко ориентированным и обычно растягивается, по меньшей мере, в 2-5 раз в одном направлении и, по меньшей мере, в 10-15 раз в другом направлении.

Полиэтилен со сверхвысокой молекулярной массой, наиболее полезный в настоящем изобретении, в общем, будет иметь параллельную ориентацию более чем 80%, обычно более 90%, а предпочтительно более 95%. Степень кристалличности будет составлять более 50%, а обычно более 70%. Возможна кристалличность вплоть до 85-90%.

Полиэтилен со сверхвысокой молекулярной массой описан, например, в патентах США 4344908, 4411845, 4422993, 4430383, 4436689 и в европейских патентах 183285, 0438831 и 0215507.

Особенно предпочтительно, чтобы каждый упрочняющий слой содержал высоко ориентированный полиэтилен со сверхвысокой молекулярной массой, например такой, который может быть получен от ΌδΜ Н1дй РегГогтапсе ИЬегк ВУ (компания из Нидерландов) с товарным знаком ΌΥΝΕΕΜΑ, либо который может быть получен от корпорации США АШе68щпа1 1пс. с товарным знаком δΡΕΟΤΚΑ.

Дополнительные подробности, касающиеся ΌΥΝΕΕΜΑ, раскрыты в имеющейся в продаже брошюре, озаглавленной «ΌΥΝΕΕΜΑ; наивысшие эксплуатационные показатели волокон; свойства и применение», изданной Ό8Μ Нф11 РегГогтапсе ИЬеш ВУ и выпущенной 02/98. Дополнительные подробности, касающиеся δΡΕΟΤΚΑ, раскрыты в имеющейся в продаже брошюре, озаглавленной «8рес1га РегГогтапсе

Μα^παΐδ». изданной Αΐ^άδίβπαΐ 1пс. и выпущенной 5/96. Эти материалы имеются в наличии с 1980 годов.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения каждый упрочняющий слой содержит тканое полотно, образованное из волокон, расположенных в уточном направлении и в направлении основы. Авторами установлено, что особенно предпочтительно, если каждый упрочняющий слой выполнен таким образом, что направление основы полотна находится под углом, составляющим менее 20° или равным этой величине, к осевому направлению рукава; авторы также считают предпочтительным, чтобы этот угол был больше 5° или был равен этой величине. В предпочтительном варианте осуществления изобретения каждый упрочняющий слой расположен таким образом, чтобы направление основы ткани составляло угол от 5 до 15°, а наиболее предпочтительно примерно 10°, с осевым направлением рукава. Допустимое отклонение этих величин составляет примерно 1-2°.

Осевое упрочняющее средство также может быть образовано из того же самого материала, что и каждый упрочняющий слой. Поэтому понятно, что осевое упрочняющее средство, каждый упрочняющий слой и уплотняющий слой - все они могут быть образованы из одного и того же основного соединения. Однако для выполнения требуемой функции форма соединения может быть различной, то есть осевое упрочняющее средство обеспечивает функцию осевого упрочнения, каждый упрочняющий слой обеспечивает упрочнение, противодействующее растягивающим напряжениям, а уплотняющий слой обеспечивает функцию уплотнения. Авторы установили, что наиболее приемлемы материалы из полиэтилена со сверхвысокой молекулярной массой, особенно изделия ΌΥΝΕΕΜΑ и δΡΕΟΤΚΑ. Как установлено, эти материалы также хорошо работают в криогенных условиях. Предпочтительные параметры полиэтилена со сверхвысокой молекулярной массой (диапазон молекулярной массы и т.д.), обсужденные выше применительно к упрочняющим слоям, также применимы к осевому упрочняющему средству. Однако в этом отношении следует заметить, что параметры полиэтилена со сверхвысокой молекулярной массой, используемые в осевом упрочняющем средстве, необязательно должны представлять собой те же самые

- 5 007894 параметры, что и параметры полиэтилена со сверхвысокой молекулярной массой, используемые в упрочняющих слоях.

Возможно, чтобы осевое упрочняющее средство было размещено внутри слоев трубчатого корпуса. Однако авторы считают предпочтительным, чтобы осевое упрочняющее средство было расположено между трубчатым корпусом и наружным зажимным элементом. Еще в одном предпочтительном варианте осуществления изобретения осевое упрочняющее средство размещено внутри слоев трубчатого корпуса, а между трубчатым корпусом и наружным зажимным элементом также расположено дополнительное осевое упрочняющее средство.

Назначение уплотняющего слоя главным образом заключается в предотвращении утечек текучей среды, транспортируемой через трубчатый корпус. Поэтому приемлемым будет любой уплотняющий слой, который обладает требуемой степенью гибкости и который может обеспечить желаемую функцию уплотнения. Кроме того, если рукав предназначен для транспортирования низкотемпературных текучих сред, то уплотняющий слой должен быть способен выдерживать низкие температуры.

Уплотняющий слой может быть изготовлен из тех же самых основных материалов, что и упрочняющий слой. Как вариант, уплотняющий слой может представлять собой фторполимер, например: политетрафторэтилен; фторированный этиленпропиленовый сополимер, например, сополимер гексафторпропилена и тетрафторпропилена (тетрафторэтиленперфторпропилен), получаемый от ΌιιΡοηΙ Е1иогоргобис1з с товарным знаком ТеДоп ЕЕР; фтористый углеводород - перфторалкоксил, получаемый от ΌιιΡοηΙ Е1иогорго6ис15 с товарным знаком ТеДоп РЕА. Еще одним приемлемым материалом является пленка из этиленхлортрифторэтилена (ЕСТЕЕ), особенно пленка На1аг ЕСТЕЕ из этого материала. Такие пленки могут быть изготовлены посредством экструзии или дутья.

Авторы считают предпочтительным, чтобы уплотняющий слой был образован из листа материала, который навит в виде трубчатой формы посредством навивания листового материала по спирали. Как и в отношении упрочняющих слоев, это означает, что каждый уплотняющий слой не обладает значительной стойкостью к осевому напряжению, поскольку приложение осевой силы вызывает тенденцию к отрыву витков друг от друга. Уплотняющий слой может содержать один непрерывный слой листового материала, либо он может содержать два или более одиночных непрерывных слоя листового материала. Однако обычно (в зависимости от длины рукава) слой или каждый слой из листового материала формируют из большого количества отдельных отрезков листового материала, расположенных по длине рукава. Если желательно, уплотняющий слой может содержать одну или несколько дающих усадку при нагревании уплотняющих оболочек (то есть имеющих трубчатую форму), которые размещают поверх внутреннего упрочняющего слоя.

Авторы считают предпочтительным, чтобы уплотняющий слой содержал множество перекрывающих друг друга слоев в виде пленки. Предпочтительно, чтобы было по меньшей мере 2 слоя, более предпочтительно по меньшей мере 5 слоев, а еще более предпочтительно по меньшей мере 10 слоев. На практике уплотняющий слой может содержать 20, 30, 40, 50 или более слоев из пленки. Верхний предел количества слоев зависит от общего размера рукава, однако маловероятно, чтобы потребовалось более 100 слоев. Обычно будет достаточно, самое большее, 50 слоев. Толщина каждого слоя из пленки обычно находится в диапазоне от 50 до 100 мкм.

Безусловно, можно обеспечить более одного уплотняющего слоя.

В одном из вариантов осуществления изобретения уплотняющий слой содержит по меньшей мере две полимерных пленки, одна из которых изготовлена из первого полимера, а другая изготовлена из второго полимера, отличающегося от первого полимера.

В этом варианте одна из полимерных пленок имеет большую жесткость, чем другая пленка, вследствие чего при рабочих температуре и давлении свойства материалов предполагают разную деформацию на пределе текучести. Предпочтительно, чтобы наружная пленка была более жесткой, чем внутренняя пленка. В результате, если происходит неблагоприятный случай разрыва рукава, то будет иметь место контролируемое разрушение уплотняющего слоя, при этом более жесткий наружный полимер выходит из строя, в то время как более пластичный полимер в течение определенного времени будет сдерживать внутреннее давление, обеспечивая возможность постепенного сброса давления.

В этом предпочтительном варианте осуществления изобретения максимальная деформация разрушения составляет более 100% для более пластичного слоя при окружающей температуре и по меньшей мере на 20% меньше для другого слоя.

Каждая полимерная пленка уплотняющего слоя предпочтительно выполнена из полиамида, полиолефина или фторполимера.

Когда полимерная пленка уплотняющего слоя содержит полиамид, она может представлять собой алифатический полиамид, например, нейлон, либо она может представлять собой ароматический полиамид, например, арамидное соединение.

Авторы считают предпочтительным, если одна из полимерных пленок уплотняющего слоя выполнена из полиолефина, а другая полимерная пленка уплотняющего слоя выполнена из фторполимера.

Приемлемые полиолефины включают полиэтиленовый, полипропиленовый или полибутиленовый гомополимер, либо их сополимер или терполимер. Предпочтительно, чтобы полиолефиновая пленка бы

- 6 007894 ла ориентирована по одной оси или по двум осям. Более предпочтительно, чтобы полиолефин представлял собой полиэтилен, а наиболее предпочтительно, чтобы это был полиэтилен с высокой молекулярной массой, особенно полиэтилен со сверхвысокой молекулярной массой, который описан выше более подробно. Предпочтительные параметры полиэтилена со сверхвысокой молекулярной массой (диапазон молекулярной массы и т.д.), обсужденные выше применительно к упрочняющим слоям, также приемлемы для уплотняющего слоя. Однако в этом отношении следует заметить, что параметры полиэтилена со сверхвысокой молекулярной массой, используемые в уплотняющем слое, необязательно должны быть такими же, что и параметры полиэтилена со сверхвысокой молекулярной массой, используемые в упрочняющих слоях.

Поскольку уплотняющий слой предназначен для обеспечения функции уплотнения, этот слой должен быть выполнен в форме пленки, которая фактически непроницаема транспортируемыми текучими средами. Следовательно, высоко ориентированный полиэтилен со сверхвысокой молекулярной массой должен быть выполнен в форме, которая удовлетворяет уплотняющим свойствам. Эти изделия обычно выполняют в форме сплошных блоков, которые могут быть подвергнуты дополнительной обработке для получения материала в требуемой форме. Пленка может быть получена посредством снятия тонкой пленки с поверхности сплошного блока. Как вариант, пленки могут представлять собой пленки, полученные из полиэтилена с высокой молекулярной массой посредством дутья.

Приемлемые фторполимеры включают политетрафторэтилен, фторированный этиленпропиленовый сополимер, например, сополимер из гексафторпропилена и тетрафторэтилена (тетрафторэтиленперфторпропилен), поставляемый ΌιιΡοηΙ Ниотргобисй с товарным знаком Тейои РЕР, либо фторированный углеводород - перфторалкоксил, поставляемый ЭиРоШ Р1иогргобис18 с товарным знаком Тейои РРА. Еще одним приемлемым материалом является пленка из этиленхлоротрифторэтилена, особенно пленка На1аг из этого материала. Такие пленки могут быть изготовлены посредством экструзии или дутья.

Предпочтительно, чтобы уплотняющий слой содержал множество слоев, выполненных из полимерных пленок. В варианте осуществления изобретения слои могут быть расположены таким образом, что первый и второй полимеры чередуются по толщине уплотняющего слоя. Однако это не единственная возможная компоновка. В случае другой компоновки все слои первого полимера могут быть окружены всеми слоями второго полимера, либо наоборот.

Безусловно, понятно, что можно обеспечить более одного уплотняющего слоя.

Предпочтительно, чтобы уплотняющий слой дополнительно содержал по меньшей мере один слой, частично или полностью состоящий из металла, окиси металла или их смеси. В этом описании ссылки на пленки, содержащие металл, предполагают такие пленки, которые включают в себя окись металла, если не указано иначе. Следовательно, металлический слой может представлять собой слой из металлической пленки (т.е. отдельный слой, фактически полностью состоящий из металла, окиси металла или их смеси), или покрытую полимером металлическую пленку, либо металлизированную полимерную пленку. Авторы считают предпочтительным, чтобы металлический слой представлял собой металлическую пленку с полимерным покрытием. Металл может находиться, например, в виде окиси алюминия. Полимер может представлять собой, например, полиэфир.

Приемлемые металлические пленки с полимерным покрытием включают пленки, поставляемые ΗίΡί ΙηάιιΛπαΙ Рйш, о£ 81еуеиаде, Англия, с товарными знаками МЕХ505, МЕТ800, МЕТ800В и МЕТ852, при этом предпочтительна пленка МЕТ800В.

Снаружи от уплотняющего слоя может быть расположен дополнительный металлический слой. Предпочтительно, чтобы дополнительный металлический слой был расположен между трубчатым корпусом и наружным зажимным элементом. Здесь также могут быть расположены слои из минеральной ваты, чтобы улучшить теплоизоляцию, причем предпочтительно между уплотняющим слоем и наружным металлическим слоем; цель этого заключается в создании термического кольцевого зазора между двумя металлическими слоями.

Пленка, содержащая металл, обладает отражательной способностью и поэтому уменьшает тепловые потери или приращение количества тепла, что особенно полезно в случае применения в криогенных условиях. Кроме того, пленка, содержащая металл, обеспечивает хорошие преграждающие свойства, тем самым уменьшая прохождение пара, что полезно для предотвращения потерь при транспортировании газов.

Еще один отличительный признак уплотняющего слоя заключается в том, что он содержит полиэтилен со сверхвысокой молекулярной массой. Если уплотняющий слой с полиэтиленом со сверхвысокой молекулярной массой формируют в виде рукавов с тепловой усадкой, то нет необходимости в изготовлении таких рукавов из разных материалов и их предпочтительно следует изготавливать из полиэтилена со сверхвысокой молекулярной массой.

Предпочтительно, чтобы уплотняющий слой содержал по меньшей мере две полимерных пленки из разных материалов, при этом по меньшей мере одна из пленок содержит полиэтилен со сверхвысокой молекулярной массой.

Еще один предпочтительный вариант осуществления изобретения относится к отвержденной полимерной матрице, расположенной вокруг трубчатого корпуса, при этом наружный зажимной элемент, по

- 7 007894 меньшей мере, частично заделан в полимерную матрицу для ограничения относительного движения между наружным зажимным элементом и остальной частью рукава.

Отвержденная полимерная матрица должна обладать достаточной гибкостью для обеспечения возможности изгиба рукава в такой степени, которая требуется для конкретного применения рукава. Очевидно, что в некоторых случаях применения может потребоваться большая гибкость, чем в других случаях.

Полимерная матрица предпочтительно содержит синтетический полимер, например, полиуретан. Особенно предпочтительно, чтобы полимерная матрица была изготовлена из материала, который перед отверждением может быть нанесен на рукав в жидком виде. Обычно неотвержденный полимер может быть нанесен на рукав посредством напыления, розлива или окрашивания. Это обеспечивает возможность нанесения неотвержденного полимера на наружную поверхность трубчатого корпуса и наружных зажимных элементов, и последующего отверждения по месту для формирования непрерывного гибкого покрытия. Механизмом отверждения может быть свет, влага и т.д.

Полимерная матрица может быть связана со слоем под наружным зажимным элементом, а также с любым слоем, обеспеченным на наружной поверхности полимерной матрицы. Предпочтительно, чтобы по меньшей мере один из слоев, прилегающий к отвержденной полимерной матрице, мог выдерживать низкие температуры, так что если полимерная матрица растрескивается вследствие воздействия низких температур, смежный с ней слой удерживает матрицу в соединенном виде посредством сцепления между матрицей и смежным с ней слоем. Наиболее устойчивая конструкция будет получена в том случае, когда обе стороны полимерной матрицы связаны со смежными с ней слоями.

Авторы также установили, что определенные материалы могут обеспечивать весьма надежную изоляцию рукава, особенно при низких температурах. В частности, авторы установили, что ткани, формируемые из базальтовых волокон, обеспечивают особенно надежную изоляцию.

Подходящие ткани из базальтовых волокон поставляет §ийад1а88 Сотрапу с товарными знаками ВТ-5, ВТ-8, ВТ-10, ВТ-11 и ВТ-13. Предпочтительная толщина ткани составляет примерно от 0,1 до 0,3 мм. Если желательно, может быть использовано множество слоев из базальтовой ткани.

Авторы также установили, что изоляционные свойства базальтовых тканей улучшаются при сжатии, поэтому предпочтительно обеспечивать сжатие слоя вокруг базальтовой ткани, которое служит для сжатия базальтового слоя.

Изоляционный слой может дополнительно включать слои, изготовленные из другого изоляционного материала, например из полимерных пен, в дополнение к слою (слоям) из базальтовой ткани.

Авторы считают предпочтительным, чтобы изоляционный слой дополнительно включал по меньшей мере один упрочняющий слой. Упрочняющий слой может содержать синтетический полимер, например, полиэфир, полиамид или полиолефин. Упрочняющий слой может быть изготовлен из тех же самых материалов, что и внутренний и наружный упрочняющие слои трубчатого корпуса, которые описаны выше. Особенно предпочтительно, чтобы упрочняющий слой изоляционного слоя был выполнен из полиэтилена со сверхвысокой молекулярной массой, такого как ΌΥΝΕΕΜΑ или 8РЕСТКА, которые описаны выше.

Еще один предпочтительный вариант осуществления изобретения включает слой, содержащий пластик, внутри которого находятся пузырьки газа.

Пластик предпочтительно представляет собой полиуретан.

Предпочтительно, чтобы пластик был нанесен на трубчатый корпус посредством его напыления в жидкой форме на поверхность этого корпуса, после чего его оставляют для отверждения. Вновь, отверждение может происходить посредством простого нахождения покрытого рукава на воздухе, либо оно может быть выполнено или ускорено с помощью активирующего средства, такого как нагревание.

Газовые пузырьки могут быть введены посредством впрыска газа в пластик перед напылением, пока он еще находится в жидком виде.

Получаемый слой из содержащего газ пластика имеет некоторые выгодные конструктивные свойства, касающиеся самого пластика, например хорошую стойкость к истиранию и раздавливанию, а также имеет значительно улучшенные изоляционные свойства. Он также имеет повышенную плавучесть, обусловленную наличием газа, и может быть использован для создания рукава, способного плавать в воде, причем с плавучестью, равномерно распределенной по его длине.

Предпочтительно, чтобы содержащий газ пластик был покрыт дополнительным слоем из пластика, который не содержит какого-либо существенного количества газовых пузырьков. Предпочтительно, чтобы этот дополнительный слой из пластика был надежно связан с содержащим газ слоем. Дополнительный слой из пластика может представлять собой такой же материал, что и слой, содержащий газ. Предпочтительно, чтобы дополнительный слой из пластика содержал полиуретан.

Оба слоя из пластика могут быть нанесены посредством иных технологий, чем напыление, например, посредством розлива, окрашивания или экструзии.

Для формирования пузырьков может быть использован любой приемлемый газ, включая воздух, азот или инертный газ.

Удельный вес полиуретана до аэрации предпочтительно составляет приблизительно 1,2.

- 8 007894

Рукав обычно имеет удельный вес примерно 1,8 без газосодержащего слоя. Предпочтительно, чтобы рукав имел общий удельный вес менее 1, а предпочтительно менее 0,8 после нанесения газосодержащего слоя. Толщина покрытия из полиуретана может составлять, например, примерно 4-8 мм, а предпочтительно примерно 6 мм. Диаметр пузырьков газа предпочтительно составляет примерно менее 2 мм.

Изобретение в дополнение к газосодержащему слою, в частности, может включать слой, содержащий отвержденную полимерную матрицу, которая была описана выше. В этой конструкции газосодержащий слой обычно может быть расположен снаружи от отвержденной полимерной матрицы. Возможна замена отвержденной полимерной матрицы газосодержащим слоем, при этом газосодержащий слой имеет зажимные элементы, заделанные в него для ограничения относительного движения между наружными зажимными элементами.

Еще в одном предпочтительном варианте осуществления изобретения рукав может быть обеспечен концевым фитингом, содержащим внутренний элемент, предназначенный для расположения, по меньшей мере, частично, внутри рукава, уплотняющий элемент, предназначенный для уплотнения, по меньшей мере, части трубчатого корпуса по всей окружности между уплотняющим элементом и внутренним элементом, отдельное средство передачи нагрузки, предназначенное для передачи осевых нагрузок между рукавом и внутренним элементом таким образом, что происходит отклонение осевых нагрузок вокруг уплотняющего элемента для уменьшения или исключения осевой нагрузки на рукав между уплотняющим элементом и внутренним элементом, при этом уплотняющий элемент предназначен для уплотнения о трубчатый корпус независимо от приложения осевых нагрузок между рукавом и внутренним элементом.

Предпочтительно, чтобы уплотняющий элемент был приспособлен для уплотнения, по меньшей мере, части трубчатого корпуса по всей окружности между уплотняющим элементом и внутренним элементом.

Предпочтительно, чтобы внутренний элемент фактически был выполнен цилиндрическим, а уплотняющий элемент был выполнен в форме кольца, предназначенного для захождения в него внутреннего элемента, так что трубчатый корпус может быть зажат между наружной поверхностью внутреннего элемента и внутренней поверхностью кольца.

Уплотнение между уплотняющим элементом и внутренним элементом может быть обеспечено несколькими путями. Например, в одном из вариантов изобретения уплотняющий элемент может быть выполнен в форме разрезного кольца, которое может быть затянуто для получения требуемого уплотнения. Еще в одном варианте конструкции уплотняющий элемент может содержать уплотняющее кольцо, которое устанавливают на внутренний элемент по посадке с натягом.

Однако в предпочтительном варианте осуществления изобретения уплотняющий элемент содержит внутреннее уплотняющее кольцо и наружное разрезное кольцо, которое может быть затянуто, чтобы привести уплотняющее кольцо в зацепление с трубчатым корпусом и внутренним элементом. В этом варианте предпочтительно, чтобы уплотняющее кольцо было установлено по посадке с натягом на внутренний элемент для дополнительного улучшения уплотнения.

Внутренний элемент, уплотняющее кольцо и разрезное кольцо могут быть выполнены из любых приемлемых материалов. Обычно внутренний элемент и разрезное кольцо изготавливают из нержавеющей стали. Уплотняющее кольцо может быть изготовлено из нержавеющей стали, однако предпочтительно, чтобы оно было изготовлено из политетрафторэтилена.

Предпочтительно, чтобы уплотняющий элемент имел отличительные признаки описанного выше уплотняющего элемента.

Средство передачи нагрузки предпочтительно содержит элемент зацепления с рукавом, элемент передачи нагрузки и конечный элемент, прикрепленный к внутреннему элементу. Компоновка такова, чтобы уплотняющий элемент был расположен между элементом передачи нагрузки и конечным элементом, и чтобы элемент зацепления с рукавом и конечный элемент были соединены посредством элемента передачи нагрузки.

Элемент зацепления рукава предназначен для зацепления с рукавом таким образом, чтобы, по меньшей мере, часть осевых сил внутри рукава была передана от рукава к элементу для зацепления с рукавом. Элемент зацепления с рукавом передает эти силы элементу передачи нагрузки, а элемент передачи нагрузки передает эти силы конечному элементу. При этом по меньшей мере часть осевых сил рукава обходит уплотняющий элемент, повышая таким образом надежность уплотнения, обеспечиваемого уплотняющим элементом.

Предпочтительно, чтобы внутренний элемент и средство передачи нагрузки включали часть, сконструированную таким образом, чтобы в нее заходила проволока рукава. Внутренний элемент может быть обеспечен спиральными углублениями, предназначенными для захождения в них внутренней проволоки, а средство передачи нагрузки может быть выполнено со спиральными углублениями, предназначенными для захождения в них наружной проволоки. Предпочтителен элемент зацепления с рукавом средства передачи нагрузки, который обеспечен спиральными углублениями.

Элемент передачи нагрузки предпочтительно содержит пластину для передачи нагрузки, которую обычно выполняют дискообразной, имеющей отверстие для прохождения через него рукава; пластина

- 9 007894 имеет поверхность, которая может входить в зацепление с элементом для зацепления рукава, посредством чего нагрузки могут быть переданы от элемента для зацепления рукава к пластине. Предпочтительно, чтобы элемент передачи нагрузки дополнительно включал в себя стержень передачи нагрузки, закрепленный между пластиной и конечным элементом для передачи нагрузок от пластины к конечному элементу. На стержне может быть установлен затягивающий элемент, например гайка.

Внутренний элемент предпочтительно содержит конец для рукава, который предназначен для прохождения внутри конечной части рукава, и хвостовой конец, удаленный от конца рукава. Конечный элемент расположен на одной стороне уплотняющего элемента, смежной с хвостовым концом, а элемент зацепления рукава расположен на другой стороне уплотняющего элемента, смежной с концом рукава.

Предпочтительно, чтобы наружная поверхность внутреннего элемента была обеспечена по меньшей мере одной образованной на ней конструкцией, предназначенной для зацепления упомянутой части трубчатого элемента ниже уплотняющего кольца. Эта конструкция предназначена для улучшения уплотнения трубчатого элемента и затруднения вытягивания трубчатого элемента из места между внутренним элементом и уплотняющим кольцом.

Предпочтительно, чтобы каждая конструкция содержала выступ, проходящий по окружности вокруг наружной поверхности внутреннего элемента. Желательно, чтобы были обеспечены две или три таких конструкции.

Еще в одном предпочтительном варианте осуществления изобретения рукав обеспечен концевым фитингом, который содержит внутренний элемент, предназначенный для расположения, по меньшей мере, частично внутри рукава, уплотняющее кольцо, предназначенное для уплотнения, по меньшей мере, части трубчатого корпуса между уплотняющим кольцом и внутренним элементом, при этом уплотняющий элемент содержит уплотняющее кольцо и сжимающий элемент для сжатия уплотняющего кольца для обеспечивающего уплотнение зацепления с частью трубчатого корпуса, причем сжимающий элемент затянут относительно уплотняющего элемента для избирательного увеличения или уменьшения силы сжатия уплотняющего элемента сжимающим элементом.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения сжимающий элемент затянут относительно уплотняющего элемента для избирательного увеличения или уменьшения силы сжатия сжимающим элементом уплотняющего элемента.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения сжимающий элемент и уплотняющее кольцо могут быть прикреплены к рукаву с возможностью их удаления.

Таким образом, согласно настоящему изобретению в компонентах концевого фитинга отсутствует неупругая пластическая деформация.

Предпочтительно, чтобы сжимающий элемент был приспособлен для одинакового сжатия уплотняющего кольца во всех направлениях.

Предпочтительно, чтобы сжимающий элемент имел регулируемый диаметр и, кроме того, содержал затягивающее средство, способное прилагать силу для уменьшения диаметра сжимающего элемента, чтобы посредством этого сжимать уплотняющее кольцо внутри сжимающего элемента. Авторы считают предпочтительным, чтобы сжимающий элемент содержал разрезное кольцо или зажимной хомут.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения сжимающий элемент изготавливают из материала, который, когда подвергается охлаждению, сжимается в меньшей степени, чем уплотняющее кольцо. Это обеспечивает преимущественный способ изготовления рукава, который описан ниже. Уплотняющее кольцо и сжимающий элемент могут быть выполнены из любого приемлемого материала. Имеется целый ряд материалов, которые имеют желаемое различие в отношении их сжатия при охлаждении. Авторы считают предпочтительным, чтобы сжимающий элемент был выполнен из нержавеющей стали, а уплотняющее кольцо было выполнено из политетрафторэтилена. Более предпочтительно, чтобы уплотняющее кольцо содержало упрочненный политетрафторэтилен, например, политетрафторэтилен с наполнением стеклом или металлом, поскольку это способствует предотвращению деформации ползучести. Предпочтительно, чтобы уплотняющее кольцо содержало по весу от 10 до 40%, в частности от 10 до 20%, наполнения из стекла. Примеры приемлемых металлических наполнителей включают в себя бронзу и/или нержавеющую сталь.

Предпочтительно, чтобы внутренний элемент был изготовлен из материала, который при воздействии на него холода сжимается в меньшей степени, чем уплотняющее кольцо. Этот отличительный признак приводит к тому, что когда концевой фитинг охлажден, уплотняющее кольцо будет сжато в большей степени, чем внутренний элемент, вследствие чего происходит усиление зажима уплотняющего кольца на внутреннем элементе и улучшение уплотнения. Внутренний элемент может быть изготовлен из любого приемлемого материала. Установлено, что для этого особенно подходит нержавеющая сталь.

Предпочтительно, чтобы наружная поверхность внутреннего элемента была обеспечена по меньшей мере одной находящейся на ней конструкцией, предназначенной для зацепления упомянутой части трубчатого элемента ниже уплотняющего кольца. Каждая конструкция растягивает пленку, которая действует так, чтобы улучшить уплотнение трубчатого элемента и затруднить вытягивание трубчатого элемента между внутренним элементом и уплотняющим кольцом; растяжение приводит к получению более ровной и более гладкой поверхности пленки под уплотнением. Предпочтительно, чтобы каждая конструкция

- 10 007894 содержала выступ, проходящий по окружности вокруг наружной поверхности внутреннего элемента. Желательно, чтобы были выполнены две или три упомянутых конструкции.

Предпочтительно, чтобы уплотняющее кольцо было установлено на внутреннем элементе по посадке с натягом.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения концевой фитинг дополнительно содержит элемент передачи нагрузки, который описан выше.

Элемент зацепления с рукавом может передавать нагрузки от рукава просто посредством фрикционных сил между рукавом и элементом зацепления с рукавом. Однако предпочтительно, чтобы элемент зацепления с рукавом был приспособлен для крепления части рукава, которая отогнута назад по наружной части элемента зацепления с рукавом. Такая компоновка позволяет отогнутой части рукава передавать нагрузки к элементу зацепления с рукавом. Отогнутая часть рукава может представлять собой часть трубчатого корпуса, однако предпочтительно осевое упрочняющее средство в форме оплетки, что описано ниже.

Когда рукав предназначен для применения в криогенных условиях, желательно обеспечить изоляцию поверх трубчатого корпуса. Изоляция может быть обеспечена между наружной проволокой и трубчатой оболочкой и/или с наружной стороны от наружной проволоки. Изоляция может содержать материал, обычно используемый для обеспечения изоляции в криогенном оборудовании, например, материал из синтетической пены. Предпочтительно, чтобы осевое упрочняющее средство также было обеспечено вокруг изоляционного слоя, чтобы сжимать изоляционные слои и сохранять их конструктивную целостность. Осевое упрочняющее средство вокруг изоляционного слоя предпочтительно обеспечивают в дополнение к осевому упрочняющему средству между наружным зажимным элементом и трубчатым корпусом. Особенно приемлемая форма изоляции представлена ниже более подробно.

Согласно еще одному аспекту изобретения создан способ изготовления рукава, содержащий следующие операции:

а) наматывание проволоки вокруг трубчатой оправки для формирования спирали;

б) наматывание листового материала вокруг трубчатой оправки и внутренней спирали для создания трубчатого корпуса, образованного из листового материала;

в) наматывание проволоки вокруг трубчатого корпуса для образования наружной спирали;

г) наматывание удлиненного элемента вокруг наружной спирали, при этом удлиненный элемент имеет противоположные продольные края, причем каждый продольный край включает конструкцию, способную входить в зацепление с соответствующей конструкцией на противоположном продольном краю, при этом удлиненный элемент навивают вокруг наружной спирали таким образом, чтобы противоположные продольные края удлиненного элемента прилегали друг к другу или перекрывали друг друга, и приводят конструкции на прилегающих или перекрывающих краях в зацепление друг с другом;

д) крепление концов рукава, образованного на стадии (г);

е) удаление рукава с оправки.

В поперечном сечении могут быть расположены другие слои, спиральные или непрерывные, причем как выше, так и ниже удлиненного элемента.

Предпочтительно, чтобы листовой материал на стадии (б) содержал два упрочняющих слоя, между которыми находится уплотняющий слой, как описано выше. В предпочтительном варианте осуществления конструкции внутренний упрочняющий слой в листовой форме винтообразно наматывают вокруг внутренней спирали и оправки, затем уплотняющий слой в листовой форме винтообразно наматывают вокруг внутреннего упрочняющего слоя, после этого наружный упрочняющий слой в виде листа наматывают вокруг уплотняющего слоя. Обычно налагают большое количество уплотняющих слоев.

Способ согласно изобретению также может быть обеспечен одним или более из отличительных признаков способов, уже описанных в публикации ΑΘ01/96772. Ниже они будут описаны более подробно.

Предпочтительно, чтобы между стадиями (б) и (в) была выполнена следующая стадия: натягивание трубчатой осевой упрочняющей оболочки поверх свободного конца оправки, так чтобы оправка проходила внутри осевой упрочняющей оболочки, с последующим натягиванием осевой упрочняющей оболочки вдоль оправки, так чтобы она, по меньшей мере, частично покрывала трубчатый корпус.

Предпочтительно, чтобы витки и листовой материал были нанесены под натяжением для обеспечения надлежащей конструктивной целостности рукава.

Трубчатая осевая упрочняющая оболочка может быть такой же, что и описанная выше осевая упрочняющая оболочка, причем предпочтительно в виде оплетки.

Предпочтительно, чтобы внутренние и наружные витки были нанесены винтообразно с одним и тем же шагом, при этом витки наружной спирали располагают со смещением на половину шага по отношению к положению витков внутренней спирали.

Когда рукав предназначен для применения в криогенных условиях, то желательно обеспечить изоляцию поверх трубчатого корпуса. Изоляция может быть обеспечена между наружной проволокой и трубчатым элементом и/или снаружи от наружной проволоки. Изоляция может содержать материал, обычно используемый для обеспечения изоляции в криогенном оборудовании, например, материал из

- 11 007894 синтетической пены. Одна из особенно приемлемых форм изоляции описана ниже.

В случае одного из предпочтительных вариантов осуществления изобретения способ дополнительно включает следующие стадии:

(ж) нанесение отверждаемого жидкого полимера на наружную поверхность трубчатого корпуса и наружную проволоку;

(з) обеспечение отверждения полимера.

Предпочтительно, чтобы стадии (ж) и (з) были выполнены между стадиями (г) и (д).

Предпочтительно, чтобы способ дополнительно содержал нанесение изоляционного слоя поверх отвержденного полимера. Изоляционный слой предпочтительно содержит ткань, образованную из базальтовых волокон, которая описана выше.

На стадии (в) трубчатый корпус может содержать описанный выше трубчатый корпус. В частности, трубчатый корпус может включать один или несколько изоляционных слоев, изготовленных из обычного изоляционного материала и/или из описанной выше ткани, выполненной из базальтовых волокон.

Отверждение может происходить посредством простого нахождения покрытого рукава на воздухе, либо оно может быть выполнено или ускорено с помощью активирующего средства, например нагревания.

Еще в одном предпочтительном варианте осуществления изобретения способ дополнительно включает следующие стадии:

(и) нанесение отверждаемого аэрированного жидкого полимера на наружную поверхность трубчатого корпуса и на наружную проволоку;

(к) обеспечение отверждения полимера для формирования твердого пластикового покрытия, в котором находятся пузырьки газа.

Предпочтительно, чтобы стадии (и) и (к) были выполнены между стадиями (г) и (д).

Термин «аэрированный», который здесь использован, означает, что полимер заполнен газом, при этом после отверждения полимер формирует твердый материал с находящимися в нем пузырьками газа. Как описано выше, газ может представлять собой воздух, но это необязательно.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения способ включает следующие стадии:

л) расположение внутреннего элемента в открытом конце рукава;

м) прижатие средства передачи нагрузки к наружной поверхности рукава;

н) прижатие уплотняющего элемента к наружной поверхности трубчатого корпуса.

Предпочтительно, чтобы осевой упрочняющий элемент был прижат с помощью средства передачи нагрузки, при этом способ дополнительно включает следующую стадию после стадии (н):

о) отгибание трубчатого осевого упрочняющего элемента по части средства передачи нагрузки.

Предпочтительно, чтобы спирали и листовой материал были нанесены под натяжением для придания рукаву надлежащей конструктивной целостности.

Возможно удаление рукава с оправки перед расположением внутри него концевого фитинга. Как вариант, концевой фитинг может быть расположен внутри остальной части рукава посредством скольжения вдоль него внутренней оправки вплоть до конца рукава с последующим креплением остальной части рукава к концевому фитингу, когда концевой фитинг и остальная часть рукава остаются на оправке.

Безусловно, к каждому концу рукава может быть прикреплен отдельный концевой фитинг.

Еще в одном предпочтительном варианте способ включает в себя следующие стадии:

(п) расположение внутреннего элемента в открытом конце рукава;

(р) наложение уплотняющего кольца на наружную поверхность трубчатого корпуса;

(с) наложение сжимающего элемента поверх уплотняющего кольца и сжатие уплотняющего элемента для обеспечения уплотняющего зацепления с трубчатым элементом и внутренним элементом, используя сжимающий элемент.

Предпочтительно, чтобы сжимающий элемент был изготовлен из материала, который при воздействии на него охлаждения сжимается в меньшей степени, чем уплотняющее кольцо. Также предпочтительно, чтобы сжимающий элемент включал средство для регулирования силы сжатия, прилагаемой к уплотняющему кольцу; для использования в качестве сжимающего элемента особенно пригодно разрезное кольцо. Такая компоновка обеспечивает возможность выполнения особенно предпочтительного производственного процесса.

В случае этого процесса сжимающий элемент налагают на уплотняющее кольцо и затягивают его, а после этого сжимающий элемент и уплотняющее кольцо подвергают по меньшей мере одному циклу охлаждения. Это приводит к сжатию уплотняющего элемента по отношению к сжимающему элементу, в связи с чем сила сжатия, прилагаемая сжимающим элементом, уменьшается. При сохранении охлаждения сила сжатия, прилагаемая сжимающим элементом, далее будет перерегулирована для ее приведения приблизительно к тому же уровню, что и перед охлаждением, после чего температуру повышают. Этот цикл, если желательно, может быть выполнен многократно. Предпочтительно, чтобы цикл охлаждения был выполнен по меньшей мере два или три раза, и чтобы каждый раз концевой фитинг был охлажден до температуры по меньшей мере на 5°С ниже предполагаемой рабочей температуры рукава. Такая техно

- 12 007894 логия имеет три важных преимущества.

Во-первых, если рукав действует при температуре выше температуры охлаждения, то уплотняющее кольцо будет воспринимать дополнительное сжатие от сжимающего элемента вследствие термического расширения уплотняющего элемента, которое происходит после прекращения охлаждения.

Во-вторых, будет обеспечена значительная активизация уплотнения рукава при температурах, по меньшей мере, таких же низких как температура охлаждения. Это особенно полезно, когда рукав должен быть использован в криогенных условиях. При этом температура, до которой охлаждают рукав, предпочтительно является такой же низкой температурой, которой подвергают рукав при использовании, для которого он предназначен. В общем, авторы считают предпочтительным, чтобы температура охлаждения составляла -50°С или менее, более предпочтительно -100°С или менее, а еще предпочтительнее -150°С или менее.

Предпочтительно, чтобы охлаждение было выполнено с помощью жидкого азота, при этом температура охлаждения может быть понижена примерно до -196°С.

В-третьих, возможность разрушения вследствие деформации ползучести значительно снижена, либо даже исключена посредством использования гидростатического напряжения, обеспечиваемого сжимающим элементом.

Авторы считают предпочтительным, чтобы внутренний элемент был изготовлен из материала, который при воздействии на него охлаждения будет сжат в меньшей степени, чем уплотняющее кольцо. Это приводит к тому, что охлаждение концевого фитинга вызывает более плотное зажатие внутреннего элемента уплотняющим кольцом, вследствие чего будет улучшено уплотнение концевого фитинга, когда рукав действует при низких температурах.

Предпочтительно, чтобы витки и листовой материал были наложены под натяжением для обеспечения надлежащей конструктивной целостности рукава.

Согласно описанным выше аспектам изобретения каждый из зажимных элементов обычно содержит винтообразно навитую проволоку. Витки проволоки обычно расположены таким образом, что они смещены друг от друга на расстояние, соответствующее половине шага витков. Назначение проволоки заключается в том, чтобы жестко зажимать между собой трубчатый корпус для удерживания слоев трубчатого корпуса неповрежденными и для обеспечения конструктивной целостности рукава. Внутренняя и наружная проволока может представлять собой, например, мягкую сталь, аустенитную нержавеющую сталь или алюминий. Если желательно, то проволока может быть оцинкована или покрыта полимером.

Понятно, что хотя проволока, образующая зажимные элементы, может иметь значительный предел прочности на растяжение, компоновка проволоки в виде витков означает, что зажимные элементы могут деформироваться, когда их подвергают относительно небольшому растяжению в осевом направлении. Какая-либо значительная деформация витков быстро приведет к нарушению конструктивной целостности рукава.

Рукав согласно изобретению может быть выполнен для его использования в весьма разнообразных условиях, например, при температурах свыше 100°С, при температурах от 0 до 100°С и при температурах ниже 0°С. При соответствующем выборе материала рукав может быть использован при температурах ниже -20°С, ниже -50°С или даже ниже -100°С. Например в случае транспортирования сжиженного природного газа рукав может работать при температурах, пониженных до -170°С, или даже ниже. Кроме того, также предполагается, что рукав может быть использован для транспортирования жидкого кислорода (точка кипения -183°С) или жидкого азота (точка кипения -196°С), причем в этом случае может потребоваться, чтобы рукав работал при температурах порядка -200°С или при более низких температурах.

Рукав согласно изобретению также может быть предназначен для его использования при разнообразных режимах работы. Внутренний диаметр рукава обычно должен находиться в диапазоне примерно от 2 (51 мм) до 24 дюймов (610 мм), но обычно примерно от 8 (203 мм) до 16 дюймов (406 мм). Диаметр рукава обычно составляет по меньшей мере 4 дюйма (102 мм), но большей частью по меньшей мере 6 дюймов (152 мм).

Рабочее манометрическое давление рукава, в общем, должно находиться в диапазоне примерно от 500 до 4000 кПа. Эти величины давления относятся к рабочему давлению рукава, но не к давлению разрыва (которое должно быть в несколько раз выше). Расход зависит от текучей среды, давления и внутреннего диаметра. Типичны расходы от 1000 до 12000 м³/ч.

Рукав согласно изобретению также может быть предназначен для использования с коррозионными материалами, например, с сильными кислотами.

На прилагаемых чертежах изображено следующее:

фиг. 1 представляет схему, демонстрирующую основные напряжения, действию которых может быть подвергнут при работе рукав согласно изобретению;

фиг. 2 - схематический вид в поперечном сечении рукава согласно изобретению;

фиг. 3 - вид в сечении, показывающий устройство упрочняющего слоя рукава согласно изобретению;

фиг. 4 А - вид в сечении, показывающий устройство трубчатой осевой упрочняющей оболочки рукава согласно изобретению, которая находится в расслабленном состоянии;

- 13 007894 фиг. 4В - вид в сечении, показывающий устройство трубчатой осевой упрочняющей оболочки рукава согласно изобретению, которая находится в стянутом состоянии;

фиг. 5А, 5В, 5С и 5Ό показывают четыре случая применения рукава согласно настоящему изобретению;

фиг. 6 представляет вид в поперечном сечении, показывающий уплотняющий слой рукава согласно изобретению;

фиг. 7 - вид в поперечном сечении, более подробно показывающий изоляционный слой рукава согласно фиг. 2;

фиг. 8 - схематический вид в поперечном сечении концевого фитинга для рукава, выполненного согласно изобретению;

фиг. 9 - вид в поперечном сечении первого варианта осуществления конструкции удлиненного упрочняющего слоя для использования в рукаве согласно изобретению;

фиг. 10 - вид в поперечном сечении второго варианта осуществления конструкции удлиненного упрочняющего слоя для использования в рукаве согласно изобретению.

На фиг. 1 показаны напряжения, которым рукав Н обычно подвергают в течение его использования. Растягивающее напряжение обозначено стрелками Н8. при этом оно представляет собой напряжение, которое действует тангенциально к периферии рукава Н. Осевое напряжение обозначено стрелками А8 и представляет собой напряжение, которое действует в осевом направлении по длине рукава Н. Напряжение изгиба обозначено Р8 и представляет собой напряжение, которое действует поперечно продольной оси рукава Н, когда он изогнут. Напряжение кручения обозначено Т8 и представляет собой напряжение, которое действует вокруг продольной оси рукава. Напряжение раздавливания обозначено С8 и является результатом действия нагрузок, прилагаемых радиально к наружной части рукава Н.

Напряжение растяжения Н8 будет создано давлением текучей среды в рукаве Н. Осевое напряжение А8 будет создано давлением текучей среды в рукаве, а также сочетанием веса текучей среды в рукаве Н и веса самого рукава Н. Напряжение изгиба Р8 вызвано требованием изгиба рукава Н, чтобы расположить его надлежащим образом, и движением рукава Н в течение его использования. Напряжение кручения Т8 вызвано скручиванием рукава. Известный рукав обычно способен выдерживать напряжения растяжения Н8, напряжения изгиба Р8 и напряжения кручения Т8, однако он в меньшей степени способен выдерживать осевые напряжения А8. По этой причине, когда известные рукава подвергают значительным осевым напряжениям А8, они обычно должны поддерживаться, чтобы довести до минимума осевые напряжения А8.

Проблема выдерживания осевых напряжений А8 решена в настоящем изобретении. На фиг. 2 рукав согласно настоящему изобретению, в общем, обозначен позицией 10. Для большей ясности фиг. 1 и других фигур намотка различных слоев на них не показана.

Рукав 10 содержит трубчатый корпус 12, который содержит внутренний упрочняющий слой 14, наружный упрочняющий слой 16 и уплотняющий слой 18, расположенный между слоями 14 и 16. В общем, трубчатая упрочняющая оплетка 20, которая обеспечивает осевое упрочнение, расположена вокруг наружной поверхности наружного упрочняющего слоя 16.

Трубчатый корпус 12 и трубчатая оплетка 20 расположены между внутренней, навитой по спирали проволокой 22 и наружной, навитой по спирали проволокой 24. Внутренняя и наружная проволока 22 и 24 расположены таким образом, что они смещены друг от друга на расстояние, соответствующее половине длины шага витка спиралей.

Изоляционный слой 26 расположен вокруг наружной проволоки 24. Изоляционный слой может представлять собой обычный изоляционный материал, например, пластиковую пену, либо он может быть выполнен из материала, описанного ниже применительно к фиг. 7.

Рукав 10 содержит также удлиненный упрочняющий элемент 30, расположенный вокруг изоляционного слоя 26. Детали удлиненного элемента 30 на фиг. 2 не показаны, но они показаны на фиг. 9. Удлиненный элемент 30 содержит удлиненную полосу из материала, которая навита по спирали вокруг изоляционного слоя 26.

Упрочняющие слои 14 и 16 содержат тканое полотно из синтетического материала, например, из полиэтилена со сверхвысокой молекулярной массой или из арамидных волокон. На фиг. 3 представлен внутренний упрочняющий слой 14, содержащий волокна 14а, расположенные в направлении А основы, и волокна 14Ь, расположенные в уточном направлении Р. На фиг. 3 для большей ясности этой фигуры показан только слой 14. Авторы неожиданно установили, что осевая прочность рукава 10 может быть повышена посредством расположения внутреннего упрочняющего слоя 14 таким образом, что направление А основы будет составлять небольшой угол α, менее 15°, а обычно около 10°, с продольной осью рукава 10. Конструкция и ориентация наружного упрочняющего слоя 16 фактически идентичны внутреннему упрочняющему слою 14; угол α для наружного упрочняющего слоя 16 может быть таким же, что и угол α для внутреннего упрочняющего слоя 14, либо может отличаться от него.

Уплотняющий слой 18 содержит множество слоев из пластиковой пленки, которые намотаны вокруг наружной поверхности внутреннего упрочняющего слоя 14 для обеспечения непроницаемого теку

- 14 007894 чей средой уплотнения между внутренним и наружным упрочняющими слоями 14 и 16.

Рукав 10 также может включать дополнительную упрочняющую оплетку (не показана), расположенную между оплеткой 20 и наружной проволокой 24. Дополнительная упрочняющая оболочка может быть идентична оплетке 20.

Трубчатая оплетка 20 образована из двух групп волокон 20а и 20Ь, которые сплетены, чтобы образовать трубчатую оплетку. Это показано на фиг. 4А и 4В, причем на этих фигурах для большей ясности показана только оплетка 20. Между группами волокон 20а и 20Ь имеются промежутки 28, так что когда трубчатую оплетку 20 подвергают осевому натяжению, волокна 20а и 20Ь могут сжиматься, перемещаясь в промежутки 28. Это происходит так, чтобы уменьшить диаметр трубчатой оплетки 20, вызывая ее затягивание вокруг трубчатого корпуса 12, и чтобы таким образом увеличить конструктивную целостность и давление разрыва рукава 10.

На фиг. 4В показана трубчатая оплетка 20 в затянутом состоянии.

Уплотняющий слой 18 более подробно показан на фиг. 6. Создание уплотняющего слоя 18 позволяет повысить стойкость рукава к напряжениям изгиба Е8 и напряжениям растяжения Н8.

Как показано на фиг. 6, уплотняющий слой 18 содержит большое количество слоев 18а из пленки, изготовленной из первого полимера (например, из высоко ориентированного полиэтилена со сверхвысокой молекулярной массой), расположенных между большим количеством слоев 18Ь из пленки, изготовленной из второго полимера (например, из политетрафторэтилена или из эластомерного сополимера тетрафторэтилена и гексафторпропилена), при этом два полимера имеют разную жесткость. Слои 18а и 18Ь навернуты вокруг наружной поверхности внутреннего упрочняющего слоя 14, чтобы обеспечить непроницаемое текучей средой уплотнение между внутренним и наружным упрочняющими слоями 14 и 16. Как упомянуто выше, слои 18а и 18Ь необязательно должны быть расположены поочередно. Например, все слои 18а могут быть расположены совместно, при этом все слои 18Ь также могут быть расположены совместно. Кроме того, слои необязательно должны быть изготовлены из разных материалов.

Изоляционный слой 26 более подробно показан на фиг. 7. Изоляционный слой главным образом касается повышения стойкости рукава к напряжению Е8 изгиба и изоляции рукава.

Изоляционный слой 26 содержит внутренний слой 26а, образован из полиуретана, который напыляют, разливают или наносят иным способом на трубчатый корпус 12 и наружную проволоку 24. После затвердевания полиуретановый слой 26а формирует твердую матрицу, внутри которой заделана наружная проволока 24. Это способствует удерживанию наружной проволоки 24 в фиксированном положении. В предпочтительном варианте осуществления конструкции внутренний слой 26а обеспечен пузырьками воздуха.

Изоляционный слой 26 включает слой 26Ь поверх слоя 26а. Слой 26Ь содержит ткань, образованную из базальтовых волокон.

Слой 26Ь обеспечивает наибольшую часть изоляционных свойств рукава 10.

Изоляционный слой 26 дополнительно включает в себя слой 26с поверх слоя 26Ь. Слой 26с содержит полиэтилен со сверхвысокой молекулярной массой, например, ΌΥΝΕΕΜΆ или 8РЕСТКЛ. Назначение слоя 26с в основном заключается в обеспечении упрочнения, препятствующего напряжениям растяжения и изгиба.

Изоляционный слой 26 дополнительно включает в себя сжимающий слой 266. Назначение сжимающего слоя 266 заключается в сжатии слоя 26Ь, поскольку авторами установлено, что изоляционные свойства слоя 26Ь из базальтовой ткани значительно повышаются при сжатии. Сжимающий слой 266 может, например, содержать жгут или корд, который плотно навит вокруг слоя 26с. Предпочтительно, чтобы сжимающий слой 266 содержал осевую упрочняющую оболочку, подобную описанной выше оболочке 20.

Поверх слоя 266 может быть обеспечен дополнительный полиуретановый слой (не показан), содержащий пузырьки газа, чтобы дополнительно повысить изоляционные свойства и плавучесть рукава 10. Поверх газосодержащего полиуретанового слоя может быть обеспечен еще один дополнительный полиуретановый слой (не показан), не содержащий пузырьков газа. Дополнительный полиуретановый слой, кроме того или вместо того, что указано, может быть обеспечен внутри слоя 266. Также возможно, что сам слой 26а будет содержать пузырьки газа.

Рукав 10 может быть изготовлен следующим способом. На первой стадии внутреннюю проволоку 22 навивают вокруг опорной оправки (не показана), чтобы обеспечить ее спиральное расположение с желаемым шагом. Диаметр опорной оправки соответствует желаемому внутреннему диаметру рукава 10. Затем внутренний упрочняющий слой 14 наматывают вокруг внутренней проволоки 22 и опорной оправки, при этом под желаемым углом а задают направление основы.

Затем большое количество слоев из пластиковых пленок 18а, 18Ь, образующих уплотняющий слой 18, обертывают вокруг наружной поверхности внутреннего упрочняющего слоя 14. Обычно пленки 18а и 18Ь будут иметь длину, значительно меньшую длины рукава 10, так что вокруг внутреннего слоя 14 должно быть навито большое количество отдельных отрезков пленок 18а и 18Ь.

Пленки 18а и 18Ь предпочтительно располагают поочередно по толщине уплотняющего слоя 18. Обычно по толщине уплотняющего слоя может находиться пять отдельных слоев из пленок 18а и 18Ь.

- 15 007894

Затем вокруг уплотняющего слоя 18 наматывают наружный упрочняющий слой 16, при этом под желаемым углом (который может представлять собой угол а, либо другой угол, близкий к углу α), задают направление основы. Поверх наружной стороны наружного упрочняющего слоя 16 протягивают трубчатую осевую упрочняющую оплетку 20.

Затем вокруг оплетки 20 наматывают дополнительную оплетку (если это требуется).

После этого вокруг дополнительной оплетки (или оплетки 20, если дополнительная оплетка не создана) наматывают наружную проволоку 24, чтобы обеспечить ее расположение по спирали с желаемым шагом. Шаг наружной проволоки 24 обычно будет таким же, что и шаг внутренней проволоки 22, при этом положение проволоки 24 обычно будет таким, что витки проволоки 24 будут смещены от витков проволоки 22 на расстояние, соответствующее половине длины шага; это показано на фиг. 2, где длина шага обозначена р.

После этого на наружную поверхность дополнительной оплетки (или оплетки 20, если дополнительная оплетка не создана) напыляют полиуретановый полимер, чтобы образовать полимерное покрытие поверх упрочняющего слоя 21 и наружной проволоки 24. Затем полимер может быть оставлен для затвердевания, чтобы сформировать слой 26а. Перед затвердеванием (обычно перед напылением или окрашиванием) полимер может быть аэрирован, чтобы создать в нем пузырьки газа. Затем вокруг полиуретанового слоя 26а наматывают слой 26Ь из базальтовой ткани, а после этого вокруг слоя 26Ь наматывают слой 26с из полиэтилена со сверхвысокой молекулярной массой. Наконец, поверх слоя 26с наносят сжимающий слой 266.

Концы рукава 10 могут быть уплотнены посредством его обжатия к вставке внутри рукава 10. Эту конечную операцию обычно выполняют после того, как рукав 10 удален с оправки.

Концы рукава 10 могут быть уплотнены, используя концевой фитинг 200, показанный на фиг. 8. На фиг. 8 рукав 10 для большей ясности этой фигуры не показан. Концевой фитинг 200 содержит трубчатый внутренний элемент 202, содержащий конец 202а для рукава и хвостовой конец 202Ь. Концевой фитинг 200 дополнительно включает в себя уплотняющий элемент, который содержит уплотняющее кольцо 204 из политетрафторэтилена и разрезное кольцо 206 из нержавеющей стали, расположенное вокруг уплотняющего кольца 204 из политетрафторэтилена.

Концевой фитинг 200 дополнительно включает средство передачи нагрузки, которое содержит элемент 208 зацепления рукава, элемент 210 передачи нагрузки и конечный элемент в форме дискообразной пластины 212. Элемент передачи нагрузки содержит дискообразную пластину 214 и по меньшей мере один стержень 216 передачи нагрузки. На фиг. 2 показаны два стержня 216, но возможно применение трех или более стержней 216. На каждом стержне 216 установлена затяжная гайка 218. Пластины 212 и 214 имеют отверстия, соответственно 212а и 214а для захождения стержней 216.

Каждая из пластин 212 и 214 может представлять собой пластину 81шопр1а1е, элемент 202 зацепления рукава может представлять собой элемент Оебтшд, а разрезное кольцо 206 может представлять собой кольцо Епсппд.

Пластина 212 дополнительно выполнена с отверстиями 212Ь, а хвостовой конец 202Ь внутреннего элемента 202 выполнен с отверстиями 202с. Крепежные болты 220 проходят через отверстия 202Ь и 212Ь для крепления пластины 212 к хвостовому концу 202а внутреннего элемента 202. На фиг. 2 показаны два крепежных болта 220 и связанных с ними отверстия, но очевидно, что может быть обеспечено меньшее или большее количество крепежных болтов 220 и связанных с ними отверстий.

Элемент 208 зацепления рукава выполнен с внутренними спиральными углублениями в виде канавок 208а, которые предназначены для захождения в них наружной проволоки 24 рукава 10. Внутренний элемент 202 выполнен с наружными спиральными углублениями в виде канавок 2026, которые предназначены для захождения в них внутренней проволоки 22. На фиг. 8 видно, что подобно внутренней и наружной проволоке 22 и 24 канавки 208а и 2026 отстоят друг от друга на половину длины шага р.

Внутренний элемент 202 выполнен с двумя проходящими по окружности выступами 202е, которые расположены под уплотняющим кольцом 204. Выступы 202е служат для улучшения уплотнения трубчатого элемента 12 между внутренним элементом 202 и уплотняющим кольцом 204, и способствуют предотвращению неумышленного удаления трубчатого элемента из надлежащего положения.

Рукав 10 крепят к концевому фитингу 200 следующим образом. Внутренний элемент 202 навинчивают на конец рукава 10, так чтобы рукав 10 находился вблизи от пластины 212. Внутренняя проволока 22 заходит в канавки 2026, а наружная проволока 24 заходит в канавки 208а. Внутреннюю и наружную проволоку 22 и 24 обрезают таким образом, чтобы она не проходила вдоль внутреннего элемента 202 за канавки 2026 и 208а. Изоляцию 26 также обрезают до этого места. Внутренний упрочняющий слой 14 тоже обрезают в этом месте, либо в некотором месте перед достижением внутренним слоем 14 уплотняющего кольца 204. Это означает, что уплотняющий слой 18 входит в непосредственное зацепление с наружной поверхностью внутреннего элемента 202. Однако остальная часть трубчатого элемента 12 может проходить вдоль внутреннего элемента 202 между внутренним элементом 202 и уплотняющим кольцом 204.

После этого затягивают элемент 208 зацепления рукава, чтобы обеспечить его зажатие на рукаве 10 для приведения в жесткое зацепление с рукавом 10. Затем затягивают гайки 218, что приводит к некото

- 16 007894 рому осевому натяжению рукава 10 с устранением при этом какого-либо имеющегося в системе зазора. Эти силы будут переданы от элемента 208 зацепления рукава к пластине 214, к стержню 216, к пластине 212 и к хвостовому концу 202Ь внутреннего элемента 202. Трубчатый элемент 20 оттягивают по верхней поверхности элемента 208 зацепления рукава и крепят к выступам 208Ь, проходящим от верхней поверхности элемента 208.

Трубчатый корпус 12 проходит под уплотняющим кольцом 204. После того как элемент 208 зацепления рукава и гайки 218 затянуты, затягивают разрезное кольцо 206, чтобы увеличить силу, прилагаемую к трубчатому корпусу 12 посредством уплотняющего элемента 204.

Затем концевой фитинг 200 охлаждают до низкой температуры посредством жидкого азота. Это приводит к относительно большему сжатию уплотняющего кольца 204, чем разрезного кольца 206, вследствие чего сила сжатия, прилагаемая к уплотняющему кольцу 204 посредством разрезного кольца 206, уменьшается. Когда разрезное кольцо 206 и уплотняющее кольцо 204 находятся при относительно низкой температуре, разрезное кольцо 206 вновь затягивают. После этого обеспечивают повышение температуры до окружающих условий, вследствие чего сила сжатия, действующая на уплотняющее кольцо, увеличивается за счет большего расширения уплотняющего кольца 204 относительно разрезного кольца 206.

Этим завершают создание концевого фитинга для рукава 10. Элемент 208 зацепления рукава обеспечивает некоторое уплотнение конца элемента 208 и способствует восприятию осевых сил в рукаве 10 вокруг уплотняющего кольца 204. Уплотняющее кольцо 204 выполняет остальное уплотнение рукава 10.

На фиг. 5Ά-5Ό представлены три случая применения рукава 10. На каждой из фиг. 5А-5С плавучая емкость 102 для добычи, хранения и выгрузки связана с транспортным судном 104 для сжиженного природного газа посредством рукава 10 согласно изобретению. Рукав 10 обеспечивает транспортирование сжиженного природного газа от емкости 102 для добычи, хранения и выгрузки к резервуару судна 104 для транспортирования сжиженного природного газа. Согласно фиг. 5А рукав 10 находится над уровнем 106 моря. Согласно фиг. 5В рукав 10 погружен под уровень 106 моря. Согласно фиг. 5С рукав 10 плавает вблизи от поверхности моря. В каждом случае рукав 10 обеспечивает транспортирование сжиженного природного газа без какой-либо промежуточной опоры. Согласно фиг. 5Ό судно для транспортирования сжиженного природного газа связано с базирующимся на грунте оборудованием 108 для хранения посредством рукава 10.

Рукав 10 может быть использован во многих других случаях, не относящихся к случаям применения, показанным на фиг. 5А-5С. Рукав может быть использован как в криогенных, так и не в криогенных условиях.

На фиг. 9 показан вид в поперечном сечении одного из вариантов осуществления удлиненного упрочняющего слоя 30. Слой 30 выполнен с непрерывным профилем 32, который содержит две проходящих в продольном направлении плавучих камеры 34. Профиль 32 имеет противоположные продольные края 36 и 38. Проходящие в продольном направлении, блокируемые друг с другом конструкции 40 и 42 выполнены как одно целое с соответствующими краями 36, 38. Каждая конструкция 40 и 42 обеспечена соответствующим удерживающим элементом 44 и 46.

Конструкции 40 и 42 расположены в противоположных направлениях, так что когда слой 30 навивают по спирали вокруг остальной части рукава 10, конструкции 40 и 42 могут входить в зацепление друг с другом, как показано на фиг. 9. Удерживающие элементы 44 и 46 препятствуют расцеплению конструкций 40 и 42.

Очевидно, что описанное выше изобретение может быть модифицировано. Например, трубчатая оболочка 20 может быть расположена снаружи от наружной проволоки 24. Кроме того, рукав 10 может включать в себя дополнительные упрочняющие слои 14, 18, уплотняющие слои 16 и/или трубчатые оболочки 20. Один или более, либо даже все из уплотняющих слоев 18а могут представлять собой металлическую пленку с полимерным покрытием, либо металлизированную полимерную пленку. Подобным же образом, один или более, либо даже все из уплотняющих слоев 18Ь могут представлять собой металлическую пленку с полимерным покрытием или металлизированную полимерную пленку.

Теперь обратимся к фиг. 10, на которой представлен вид в поперечном сечении еще одного варианта конструкции удлиненного упрочняющего слоя 30, который обозначен позицией 130. Слой 130 имеет непрерывный профиль 132. Профиль 132 имеет противоположные продольные края 136 и 138. Проходящие в продольном направлении, входящие в зацепление друг с другом конструкции 140 и 142 выполнены как одно целое с соответствующими краями 136, 138. Каждая конструкция 140 и 142 содержит контурный профиль, имеющий выступы 140а и 142а, и углубления 140Ь и 142Ь, при этом выступы 140а могут заходить в углубления 142Ь и входить с ними в зацепление, а выступы 142а могут заходить в углубления 140Ь и входить с ними в зацепление. Конфигурация такова, что когда выступы и углубления находятся в зацеплении друг с другом, между конструкциями 140 и 142 отсутствует промежуток.

Конструкции 140 и 142 расположены так, что обращены в противоположных направлениях, поэтому когда слой 130 навит по спирали вокруг остальной части рукава 10, конструкции 140 и 142 могут находиться в зацеплении друг с другом. Конструкции 140 и 142 могут быть прикреплены друг к другу посредством обычных соединительных средств.

- 17 007894

Профиль 132 имеет волнистую форму, которая позволяет элементу 130 легче приспосабливаться к действию изгибающих сил.

Claims (22)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Рукав, содержащий трубчатый корпус из гибкого материала, расположенный между внутренним и наружным зажимными элементами, удлиненный элемент, имеющий противоположные продольные края, навитый по спирали вокруг трубчатого корпуса таким образом, что противоположные продольные края прилегают друг к другу или перекрывают друг друга, при этом каждый продольный край включает конструкцию, способную входить в зацепление с соответствующей конструкцией на противоположном продольном краю.
2. 2. Рукав по п.1, в котором входящие в зацепление друг с другом конструкции при их зацеплении обеспечивают непрерывное водонепроницаемое уплотнение.
3. 3. Рукав по п.1 или 2, в котором конструкции, входящие в зацепление друг с другом, проходят фактически непрерывно вдоль соответствующих краев.
4. 4. Рукав по пп.1, 2 или 3, в котором каждая из конструкций, входящих в зацепление друг с другом, содержит зацепной профиль, расположенный вдоль края, имеющий форму для зацепления с соответствующей конструкцией на противоположном краю.
5. 5. Рукав по п.4, в котором зацепные профили выполнены так, что при навивке удлиненного элемента вокруг трубчатого корпуса конструкция одного из краев введена в зацепление с конструкцией противоположного края.
6. 6. Рукав по любому предшествующему пункту, в котором каждая входящая в зацепление конструкция содержит блокирующую конструкцию, способную блокировать конструкции друг с другом при их подведении друг к другу.
7. 7. Рукав по п.6, в котором каждая блокирующая конструкция имеет конфигурацию, обеспечивающую плотную посадку или посадку посредством защелкивания на соответствующую блокирующую конструкцию противоположного продольного края.
8. 8. Рукав по п.6 или 7, в котором блокирующие конструкции имеют С-образную форму, и на противоположных краевых частях ориентированы в противоположных направлениях, вследствие чего Собразные конструкции блокируются при навивке удлиненного элемента вокруг трубчатого корпуса.
9. 9. Рукав по пп.6, 7 или 8, в котором блокирующая конструкция каждого продольного края включает удерживающий элемент, предназначенный для взаимодействия с соответствующим удерживающим элементом на блокирующей конструкции противоположного продольного края, вследствие чего блокирующие конструкции удерживаются блокируемыми друг с другом посредством удерживающих элементов.
10. 10. Рукав по п.9, в котором удерживающий элемент содержит направленный внутрь фланец, расположенный у одного из концов или вблизи от одного из концов блокирующей конструкции.
11. 11. Рукав по любому одному из пп.1-5, в котором каждая входящая в зацепление конструкция содержит множество выступов и углублений, при этом выступы и углубления одной конструкции приспособлены для зацепления соответственно с углублениями и выступами конструкции на противоположном продольном краю.
12. 12. Рукав по любому предшествующему пункту, в котором удлиненный элемент включает по меньшей мере одну закрытую камеру, имеющую плотность, меньшую плотности остальной части удлиненного элемента.
13. 13. Рукав по любому одному из пп.1-11, в котором удлиненный элемент включает по меньшей мере одну закрытую камеру, содержащую газ.
14. 14. Рукав по любому одному из пп.1-11, в котором удлиненный элемент включает по меньшей мере одну закрытую камеру, содержащую пенный или аэрированный полимер.
15. 15. Рукав по пп.12, 13 или 14, который имеет две смежных камеры, проходящие в продольном направлении, по существу, по всей длине удлиненного элемента.
16. 16. Рукав по пп.12, 13 или 14, который имеет множество закрытых камер, расположенных в удлиненном элементе таким образом, чтобы сформировать губчатую структуру.
17. 17. Рукав по любому предшествующему пункту, в котором удлиненный элемент имеет толщину, большую расстояния между продольными краями.
18. 18. Рукав по любому предшествующему пункту, в котором внутренний и/или наружный зажимной элемент выполнен/выполнены с овальным или полукруглым поперечным сечением.
19. 19. Рукав по любому предшествующему пункту, в котором удлиненный элемент выполнен волнистым в направлении прохождения между продольными краями.
20. 20. Рукав, содержащий трубчатый корпус из гибкого материала, расположенный между внутренним и наружным зажимными элементами, удлиненный элемент, имеющий противоположные продольные края, навитый по спирали вокруг трубчатого корпуса таким образом, что противоположные продольные края слоя прилегают друг к другу или перекрывают друг друга, и имеющий по меньшей мере одну плавучую камеру.

    - 18 007894
21. 21. Рукав, содержащий трубчатый корпус из гибкого материала, расположенный между внутренним и наружным зажимными элементами, при этом внутренний и/или наружный зажимной элемент выполнен/выполнены со спрофилированным поперечным сечением.
22. 22. Способ изготовления рукава, содержащий следующие операции:

    а) наматывание проволоки вокруг трубчатой оправки для формирования внутренней спирали;

    б) наматывание листового материала вокруг трубчатой оправки и внутренней спирали для создания трубчатого корпуса, образованного из листового материала;

    в) наматывание проволоки вокруг трубчатого корпуса для формирования наружной спирали;

    г) наматывание удлиненного элемента вокруг наружной спирали, при этом удлиненный элемент имеет противоположные продольные края и каждый продольный край включает конструкцию, способную входить в зацепление с взаимодействующей с ней конструкцией на противоположном продольном краю, причем удлиненный элемент навивают вокруг наружной спирали таким образом, что противоположные продольные края удлиненного элемента прилегают друг к другу или перекрывают друг друга и приводят конструкции на прилегающих друг к другу или перекрывающих друг друга краях в зацепление друг с другом;

    д) крепление концов рукава, созданного на стадии (г);

    е) удаление рукава с оправки.