软管接头和相关软管的制作方法
软管接头和相关软管的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及流体输送软管接头，软管具有至少一个管状包覆层和至少一个相对于管状包覆层布置在外侧的抗拉铠装层，抗拉铠装层具有多个丝状铠装元件，接头具有:
[0002]—每个铠装元件的多个端部段，
[0003]—端部拱形件和固定在端部拱形件上的盖罩，端部拱形件和盖罩之间限定用于接纳端部段的腔室，
[0004]—至少一个用于紧固每个铠装层的紧固支座，紧固支座沿软管轴线相对于端部拱形件和/或相对于盖罩固定安装。
[0005]特别是，软管是无约束(“unbonded”)型软管，用于穿过如海、洋、湖或河这样的水域输送碳氢化合物。
【背景技术】
[0006]这种软管例如根据美国石油学会制定的标准文献API 17J(Specificat1n forUnbonded Flexible Pipe:用于无约束软管的技术规格)和 API RP 17B( Re commendedPractice for Flexible Pipe:用于软管的推荐实施方法)制成。
[0007]软管一般由一组同心叠置层形成。软管被视为本发明意义上的“无约束”软管，因为软管的至少一层适于在软管弯曲时相对于相邻层纵向移动。特别是，无约束软管是没有连接形成软管各层的粘结材料的管。
[0008]软管一般穿过水域布置在水底装置与水面装置之间，所述水底装置用于采集在水域底部开采的流体，所述水面装置是浮动的或固定的，用于收集并分配流体。水面装置可以是半潜式平台、FPS0或其他浮动装置。
[0009]在一些情况下，为了开采深水域中的流体，软管的长度大于800米。软管端部具有接头，接头用于连接水底装置、连接水面装置及进行中间连接。
[0010]这些软管经受很大的轴向拉力，当软管布置的水域很深时尤其如此。
[0011]在这种情况下，使软管与水面装置连接的上部接头必须承接很大的轴向张力，轴向张力可能达到数百吨。这些拉力由沿软管延伸的抗拉销装层(couches d’armures detract1n)被传送到接头。
[0012]轴向张力不仅具有高平均值，而且也在波涛或涌浪引起的水域扰动作用下、根据水面装置和软管的竖直运动存在持久变化。
[0013]轴向张力变化可达数十吨，且在软管使用寿命期间一直存在。因此，在20年中，周期数量可达多于2千万次。
[0014]因此，必须确保抗拉铠装层与接头主体之间特别坚固的固定。
[0015]为此，在公知的接头中，铠装件的紧固一般由铠装丝与浇铸在由拱形件和盖罩限定的腔室中的环氧树脂之间的摩擦加以确保。
[0016]另外，与铠装丝的螺旋轨迹有关的绞盘效应也有助于紧固铠装件，相对于通常长度上铠装丝螺旋的直径，改变在接头中的铠装丝形成的螺旋的直径，例如沿上行锥体逐渐增大该直径、然后沿下行锥体使直径减小，即可增大这种效应。
[0017]此外，钩状变形或波状变形或扭绞变形可形成于每根铠装丝的端部，以被接合到环氧树脂中，从而实现对抗所施加张力的机械锁定。这些变形触发产生绞盘效应所需的作用力。
[0018]有时，随着时间的推移，抗拉铠装件的紧固会变得疲劳失效。
[0019]特别是，这种失效出现在形成铠装件的丝已严重变形的波状变形处。
[0020]为了解决这个问题，W02004/051131提出一种前述类型的接头，其中，铠装丝以螺旋的方式离开软管轴线，以插入端部支座中，所述端部支座的直径大于在通常长度的软管中铠装丝所限定的壳体的直径。
[0021]此外，每根铠装丝的端部插入支座中所限定的斜槽中，通过穿过铠装丝插置楔子以局部增大其直径来使铠装丝端部固定在所述斜槽中。
[0022]然后，树脂被浇铸在斜槽中，以完全固定铠装丝端部，使之避免任何自由度。
[0023]这种接头不完全令人满意。在铠装丝厚度中插入楔子来固定铠装丝以及对铠装丝端部的完全固定可能会在每根铠装丝的前端部处产生疲劳失效。
[0024]相对于通常长度上的直径来说，失效也可能在铠装件分离区域处出现在后部分中，另外该后部分在安装时由于安置接头所需的铠装件弯折而脆化。
【发明内容】
[0025]因此，本发明旨在获得一种软管接头，其能有效承接轴向张力，其中，疲劳失效的危险尤其在铠装件端部段中大为减小，而其组装简单。
[0026]为此，本发明旨在一种前述类型的接头，其特征在于，每个端部段通过枢接或球窝接合被紧固在紧固支座上。
[0027]根据本发明的接头可具有单独地或根据任何技术上可行的组合考虑的以下一个或多个特征:
[0028]—每个铠装层的铠装元件的端部段限定圆柱形壳体，圆柱形壳体的直径在接头的整个长度上基本恒定；
[0029]—接纳腔室没有埋置端部段的填料；
[0030]—对于每个端部段来说，紧固支座具有径向凸起的连接件，端部段安装在连接件上；
[0031]—紧固支座具有周向法兰和从周向法兰轴向凸伸的至少一个支架，每个连接件安装在支架上；
[0032]—紧固支座具有第一内支架和围绕第一内支架布置的第二外支架，每个连接件安装在第一内支架和第二外支架上；
[0033]—每个端部段具有细长部分和横向附接在细长部分上的固紧构件，固紧构件接合在连接件上；
[0034]—固紧构件具有固定在细长部分上的基部和轴向凸伸于细长部分的自由端部之外的头部；
[0035]—固紧构件的垂直于细长部分的轴线测量的最大宽度小于或等于在接纳固紧构件的细长部分长度上的细长部分的最大宽度；
[0036]—细长部分呈扁平状，细长部分具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，固紧构件附接在第一表面上，而未附接在第二表面上；
[0037]—连接件和/或固紧构件具有销；
[0038]一连接件和/或固紧构件具有球头；
[0039]一接头具有围绕管状包覆层进行密封的密封装置，密封装置在所述紧固支座的前侧轴向错开；
[0040]—接头具有:限定在接头的整个长度上直径基本恒定的第一圆柱形壳体的第一铠装层的铠装元件的多个端部段；以及限定在接头的整个长度上直径基本恒定的、且直径大于第一圆柱形壳体的直径的第二圆柱形壳体的第二铠装层的铠装元件的多个端部段，
[0041]并且接头具有用于紧固第一铠装层的第一紧固支座，第一紧固支座相对于端部拱形件和/或相对于盖罩沿流体输送软管的轴线固定安装，第一铠装层的铠装元件的每个端部段通过枢接或球窝接合被紧固在第一紧固支座上，
[0042]接头具有用于紧固第二铠装层的第二紧固支座，第二紧固支座相对于端部拱形件和/或相对于盖罩沿流体输送软管的轴线固定安装，第二铠装层的铠装元件的每个端部段通过枢接或球窝接合被紧固在第二紧固支座上。
[0043]本发明还旨在一种流体输送软管，其特征在于，其具有:
[0044]—管状包覆层；
[0045]—至少一个抗拉铠装层，其相对于管状包覆层布置在外侧，抗拉铠装层具有多个丝状铠装元件；
[0046]—上述接头，其安装于管状包覆层的端部。
[0047]根据本发明的软管可具有单独地或根据任何技术上可行的组合考虑的以下一个或多个特征:
[0048]—每个铠装层在与接头相邻的中部段中限定直径基本恒定的中间圆柱形壳体，每个铠装层的铠装元件的端部段在接头的整个长度上限定直径基本等于中间圆柱形壳体的直径的圆柱形壳体。
【附图说明】
[0049]通过阅读下面仅作为例子给出的并参照附图进行的说明，本发明将得到更好理解，附图中:
[0050]—图1是根据本发明的第一软管的局部剖切透视图；
[0051]一图2是图1所示软管的接头的局部剖切透视图；
[0052]一图3是铠装元件的端部段固定在图2所示接头中的局部透视图；
[0053]—图4是在图2所示接头中的铠装元件端部的四分之三面的透视图；
[0054]一图5是根据本发明的第二软管的接头的类似于图3的视图；
[0055]—图6是根据本发明的第三软管的在接头中的铠装元件端部的类似于图4的视图。
【具体实施方式】
[0056 ]在下文中，表述“外”和“内”一般理解为相对于软管的轴线A-A’沿径向而言的，表述“外”应理解为径向上较远离轴线A-A’，表述“内”应理解为径向上较接近软管的轴线A-A，。
[0057]表述“前”和“后”应理解为相对于软管的轴线A-A’沿轴向而言的，表述“前”应理解为相对较远离软管中部且较接近软管的端部之一，表述“后”应理解为相对较接近软管中部且较远离软管的端部之一。软管的中部是软管的与其两个端部等距离的位点。
[0058]根据本发明的第一软管10部分地示于图1。
[0059]软管10具有中部段12，中部段12部分地示于图1中。软管在中部段12的每个轴向端部处具有端部接头14(图1中未被示出)，端部接头的相关部分示于图2中。
[0060]参见图1，软管10限定用于流体、有利地是石油流通的中央通道16。中央通道16沿轴线A-A’延伸在软管10的上游端部与下游端部之间。中央通道穿过接头14开通。
[0061 ]软管10用于在尤其是碳氢化合物的流体的开采设备中布置成穿过水域(未示出)。
[0062]水域例如是海、湖或洋。与流体开采设备正对的水域的深度例如为500米至3000米之间。
[0063]流体开采设备具有(未示出的)水底装置和尤其是浮动的水面装置，水底装置和水面装置一般由软管10彼此联接。
[0〇64] 优选地，软管10是一种“无约束(英文表述为“unbonded” )，’软管。
[0065]软管10的至少两个相邻层在软管弯曲时一层相对于另一层能纵向自由移动。
[0066]有利地，软管的所有层能相对于彼此自由移动。这种软管例如在美国石油学会(API)公布的标准文献API 17J和API RP 17B中提出。
[0067]如图1所示，软管10限定围绕轴线A-A’的多个同心层，这些同心层沿中部段12连续延伸，直至位于软管端部的接头14。
[0068]根据本发明，软管10具有至少一个基于聚合物材料的第一管状包覆层20，包覆层有利地构成压力包覆层。
[0069]软管10还具有至少一个抗拉铠装层24、25，抗拉铠装层相对于第一包覆层20布置在外侧。
[0070]有利地，根据所需的使用情况，软管10还具有布置在压力包覆层20内的内骨架26、间置在压力包覆层20与所述抗拉铠装层24、25之间的压力拱形件28、以及用于保护软管10的外包覆层30。
[0071]已知地，压力包覆层20用于密封地封纳在通道16中输送的流体。压力包覆层由聚合物材料形成，所述聚合物材料例如基于如聚乙烯的聚烯烃、基于如PA11或PA12的聚酰胺、或者基于聚偏二氟乙烯(PVDF)的氟化聚合物。
[0072]压力包覆层20的厚度例如为5毫米至20毫米之间。
[0073]骨架26当存在时，例如由异型金属箔卷绕成螺旋状而形成。有利地，金属箔螺旋圈彼此扣夹，这样允许承接径向挤压力。
[0074]在该实施例中，骨架26布置在压力包覆层20内。因此，软管因骨架26的几何结构而以英文术语“rough bore (粗键孔)”来表示。
[0075]在变型(未示出)中，软管10没有内骨架26，软管于是以英文术语“smoothbore(光滑镗孔)”来表示。
[0076]形成骨架26的异型金属箔的螺旋卷为短螺距，即其具有绝对值接近90°、典型地在75°至90°之间的螺旋角度。
[0077]在该实施例中，压力拱形件28用于承接与压力包覆层20内存在的压力有关的作用力。例如，压力拱形件由金属异型丝围绕包覆层20呈螺旋状环绕而形成。异型丝一般具有复杂的几何形状，尤其是Z形、T形、U形、K形、X形或I形。
[0078]压力拱形件28以短螺距、即绝对值接近90°、典型地为75°至90°之间的螺旋角度围绕压力包覆层20呈螺旋状缠绕而成。
[0079]根据本发明的软管10具有至少一个铠装层24、25，铠装层由至少一个伸长形的铠装元件29进行螺旋形缠绕而形成。
[0080]在图1所示的实施例中，软管10具有多个铠装层24、25，尤其是内铠装层24和外铠装层25，内铠装层24压靠在压力拱形件28上(或者当拱形件28不存在时，内铠装层则压靠在包覆层20上)，而围绕外铠装层25布置有外包覆层30。
[0081]每个铠装层24、25具有围绕软管的轴线A-A’以长螺距缠绕而成的纵向的铠装元件29 ο
[0082]所谓“长螺距缠绕”，是指螺旋角度的绝对值小于60°，典型地在25°至55°之间。
[0083]第一层24的铠装元件29—般相对于第二层25的铠装元件29以相反角度缠绕。因此，如果第一层24的铠装元件29的缠绕角度等于+α，α为25°至55°之间，那么，与第一铠装层24接触布置的第二铠装层25的铠装元件29的缠绕角度例如等于_α°。
[0084]铠装元件29例如由金属丝、尤其是钢丝形成，或者由复合材料带例如碳纤维加强带形成。
[0085]如下文所述，铠装元件29各具有插置在接头14中的端部段34。端部段34延伸直至布置在接头14中的自由端部。有利地，端部段在接头14中具有轴线为Α-Α ’的螺旋形轨迹或准螺旋形轨迹。
[0086]如图4所示，每个端部段34具有用于加强的细长部分35和横向附接在细长部分35上的固紧构件36。
[0087]在图4所示的实施例中，细长部分35在铠装元件29的整个长度上延伸。细长部分具有基本上扁平的形状。细长部分限定外表面37和内表面38，固紧构件36附接在外表面37上，内表面38与外表面37相对。
[0088]固紧构件36被固定在细长部分35上，细长部分35中没有开孔，例如通过锡焊、钎焊、压接或胶接方法进行固定。
[0089]固紧构件36沿细长部分35的轴线Β-Β’延伸。固紧构件垂直于该轴线Β-Β’测量的最大宽度有利地小于或等于细长部分35的宽度。
[0090]但是，在铠装元件29的端部段34之间的侧面间隙很大的情况下，固紧构件的最大宽度可以大于细长部分35的宽度。
[0091]固紧构件36具有基部39和固紧头部40，基部39横向压靠在细长部分35上，固紧头部40纵向凸伸在细长部分35的端部之外。
[0092]基部39从外表面37起垂直于轴线Β-Β’测量的最大高度大于基部39的厚度。
[0093]基部39的高度从在前侧的头部40起向后减小。
[0094]固紧头部40与轴线Β-Β’分隔开并且平行于该轴线延伸。固紧头部与基部39—起限定用于端部段34卡固的凹槽41。
[0095]固紧头部在内部限定用于插入固定件的径向横向通道42，如下所述。
[0096]参照图1，外包覆层30用于防止流体从软管10外向内渗透。外包覆层有利地用聚合物材料制成，尤其是基于如聚乙烯的聚烯烃、基于如PA11或PA12的聚酰胺、或基于如聚偏二氟乙烯(PVDF)的氟化聚合物制成。
[0097]外包覆层30的厚度例如为5毫米至15毫米之间。
[0098]如图2所示，每个接头14具有端部拱形件50和外部连接盖罩51，外部连接盖罩51从拱形件50向后轴向凸伸。盖罩51与端部拱形件50—起限定用于接纳铠装元件29的端部段34的腔室52。
[0099]接头14还具有部分地示于图2中的围绕管状包覆层20密封的前密封装置54、和围绕外包覆层30密封的后密封装置56。
[0100]根据本发明，对于每个铠装层24、25来说，接头14还具有用于紧固所述层24、25的铠装元件29的每个端部段34的紧固支座62、64，紧固支座适于以至少一种能围绕径向轴线C-C’自由转动的转动自由度紧固每个端部段34。
[0101]接头14有利地没有填充腔室52的固体填料。这样，端部段34能在接头14的后部分处自由侧向地移动，从而在软管10经受很大的张力变化和/或曲度变化时减小端部段需承受的机械应力。
[0102]在该实施例中，端部拱形件50用于使软管10有利地通过端部法兰(未示出)连接于另一接头14或终端设备。
[0103]端部拱形件50具有中央孔，中央孔用于接纳第一包覆层20的端部，可使流经中央通道16的流体向软管10外流动。
[0104]盖罩51具有管状周壁7 0，其围绕轴线A-A’延伸。周壁70具有前边缘71和后边缘72，前边缘71固定在端部拱形件50上，沿径向与铠装层24、25分隔开，后边缘72向后轴向延伸在端部拱形件50之外。
[0105]腔室52径向向外由盖罩51限定。腔室52轴向向前由端部拱形件50的后表面73限定。
[0106]前密封装置54有利地位于接头14的前侧，与拱形件50相接触。在图2所示的实施方式中，前密封装置54相对于每个紧固支座62、64向前轴向错开。
[0107]已知地，前密封装置具有锁紧箍76和用于接合在压力包覆层20上的前压接环(未示出)。
[0108]在图1所示的软管10具有压力拱形件28的实施例中，前密封装置54还具有使压力拱形件28止动的中间止动环(未示出)。中间止动环间置在前压接环与锁紧箍76之间。
[0109]后密封装置56布置在接头14的后部。后密封装置具有至少一个压接外包覆层30的后压接环80、和锁紧后压接环80的后锁紧箍82，后锁紧箍82被固定在盖罩51上，有利地固定在周壁70的后边缘72处。
[0110]在图2所示的软管10具有内铠装层24和外铠装层25的实施例中，接头14具有紧固内铠装层24的端部段34的前紧固支座62和紧固外铠装层25的端部段34的后紧固支座64，后紧固支座64相对于前紧固支座62轴向错开。
[0111 ]每个紧固支座62、64，例如通过与由盖罩51限定的周向止挡部88配合，相对于盖罩51和相对于拱形件50至少从前向后轴向固定。
[0112]参照图2和3，每个紧固支座62、64具有周向法兰90、相对于周向法兰90凸伸的周边支架92、以及沿轴线A-A’固定安装在支架92上的多个径向固定件94。
[0113]每个法兰90围绕轴线A-A’延伸。当法兰存在时，其限定用于第一包覆层20和压力拱形件28通过的内开口 96。
[0114]法兰90的后表面98被卡固在设于盖罩51中的止挡部88上，以使紧固支座62、64固定而不能沿轴线A-A’向后平移。
[0115]周边支架92有利地围绕内开口96从法兰90向后凸起。周边支架限定用于卡固每个端部段34的外凸肩100。
[0116]如下所述，外凸肩100构造成使安装在紧固支座62、64上的每个端部段34保持在圆柱形壳体上，圆柱形壳体的直径在接头14的整个长度上基本恒定。
[0117]所谓“直径基本恒定”，有利地是指在接头14内部的每个端部段34的轨迹介于两个圆柱体24、25之间，这两个圆柱体的直径分别等于0.9xD和1.2xD，D为即在接头14之外的软管中部段12中的通常长度上对应端部段34的铠装层24、25的平均直径。
[0118]优选地，在接头14内部的每个端部段34的轨迹介于两个圆柱体24、25之间，这两个圆柱体的直径分别等于D和1.15xD，D为在通常长度上对应端部段34的铠装层24、25的平均直径。
[0119]有利地，每个端部段34与轴线A-A’的间隔距离保持恒定，或者该距离在接头10的后部分与固紧构件36之间单调增大，保持介于上述两个圆柱体之间。
[0120]对于紧固在支座62、64上的每个端部段34来说，支座62、64具有与端部段34相应的固定件94。因此，有利地，固定件94的数量相应于紧固在支座62、64上的端部段34的数量。
[0121]每个固定件94安装在支架92上。在图3所示的实施例中，每个固定件94穿过支架92，在支架两侧凸起。
[0122]每个固定件94相对于软管10的轴线A-A’基本上径向延伸。
[0123]两个相邻的固定件94之间的周向空间大于固紧构件36的每个头部40的最大宽度，有利地大于端部段34的细长部分35的宽度。
[0124]如图3所示，端部段34的每个固紧构件36接合在固定件94上。
[0125]特别是，固定件94被接纳在设置成穿过头部40的横向通道42中。头部40承靠在凸肩100上。凸肩100被接纳在凹槽41中。
[0126]在图3所示的实施例中，每个固紧构件36能围绕固定件94限定的径向轴线C-C’自由转动地安装。
[0127]因此，当端部段34被紧固在紧固支座62、64上时，端部段能在腔室52中围绕至少一条径向轴线C-C’自由枢转。
[0128]这样可承接铠装元件29施加的张力，而不会在紧固区域中在端部段34处产生嵌固。因此，接头14的抗疲劳强度得到提高。
[0129]此外，由于每个固定件94结合于单个端部段34，因此，铠装元件39的端部段34的定位完全在紧固区域中形成。
[0130]根据这种布局，对于每个铠装层24、25来说，铠装元件29的端部段34基本上按照与铠装元件在软管10的中部段12中的螺距和螺旋直径相同的螺距和相同的螺旋直径，彼此平行地呈螺旋状布置。
[0131]因此，端部段34限定圆柱形壳体，圆柱形壳体的直径在接头14的整个长度上基本恒定。
[0132]对于每个铠装层24、25来说，该圆柱形壳体的直径与在软管10的中部段12中的铠装元件29所限定的中间圆柱形壳体的直径基本相同。
[0133]所谓“基本相同”，有利地是指端部段34限定的圆柱形壳体的平均直径与中间圆柱形壳体的直径之差小于端部段34限定的圆柱形壳体的平均直径的15%。
[0134]这样，在发生很大张力变化时，限制了铠装元件29缠绕和/或展开的危险，因为在接头中没有任何锥体来增大或减小端部段34限定的壳体的直径。
[0135]因此，铠装元件29及其端部段34保持在其初始状态，无几何形状改变，因此不改变其应力状态。
[0136]因此，不再需要弯折/展开铠装元件29，简单抬起铠装元件29是插置紧固支座62、64所必需的。
[0137]另外，通过每个紧固支座62、64上的固定件94与固紧构件36之间的配合进行紧固，因而不再需要在端部段34上形成钩爪、扭绞形部或波纹，从而提高接头14的抗疲劳强度。
[0138]在配置有后锁紧件时，铠装层24、25的铠装元件29以与铠装元件在中部段12处的螺旋半径相同的螺旋半径螺旋地缠绕。
[0139]根据本发明的接头14的装配实施如下。
[0140]最初将软管10的不同层切割成合适的长度，以便在拱形件28上显露出铠装层24、25的每个铠装元件29的自由的端部段34。
[0141]每个自由的端部段34没有径向变形，尤其是没有波状或钩状变形。
[0142]然后，组成后密封装置56的不同构件围绕外包覆层30插置。
[0143]然后，每个端部段34配有固紧构件36，固紧构件36在其自由端部34处用锡接、钎焊、胶接或压接的方式附接在端部段的细长部分35上。
[0144]然后，围绕第一包覆层20接合每个紧固支座62、64。
[0145]在图2所示的实施例中，后支座64的周向法兰90和支架92形成的组件首先围绕内铠装层24的端部段34插置。
[0146]然后，外铠装层25的端部段34略微抬起，远离轴线A-A’，有利地不将端部段向后弯折，以使支架92插置在端部段34的头部40之下。
[0147]然后，对于每个端部段34来说，固定件94穿过设于固紧构件36中的横向通道42且穿过支架92插置。
[0148]因此，每个端部段34被轴向固定在紧固支座64上，且具有能围绕径向轴线C-C’自由转动的自由度。
[0149]然后，前支座62的周向法兰90和支架92所形成的组件围绕第一包覆层20和(在存在时的)压力拱形件28插置。
[0150]内铠装层24的端部段34略微抬起，远离轴线A-A’，有利地不向后弯折，以使支架92插置在端部段34的头部40之下。
[0151]因此，对于内铠装层24的端部段34，重复进行上述固定每个固定件94的操作。
[0152]然后，将前密封装置54的构件、拱形件50和外连接盖罩51布置就位，以卡固每个紧固支座62、64来使之不沿轴线A-A ’平移。
[0153]有利地，没有任何填料引入腔室52中。因此，接头14的安装时间缩短。
[0154]在工作中，当接头14连接于另一接头或连接于水面装置时，铠装层24、25所传送的源于软 管10的重量产生的轴向张力由端部段34承接，然后，通过固定件94与固紧构件36之间的允许围绕径向轴线C-C ’转动自由度的配合由紧固支座62、64承接。
[0155]紧固非常有效地实现，且紧固长度短，紧固长度减小到支座62、64的纵向尺寸和固紧构件36的纵向尺寸。
[0156]根据本发明的第二软管120的接头14示于图5。
[0157]与图3所示的接头14的区别在于，该图5所示的接头14具有附加周边支架122，其布置在周边支架92的外侧。
[0158]支架92、122之间限定用于插置固紧构件36的中间环形空间124。
[0159]每个固定件94相继穿过附加周边支架122、固紧构件36的横向通道42和周边支架92插置。
[0160]这种结构可适应更高的张力，限制每个固定件94处的剪应力。
[0161]在图6所示的变型中，在每个端部段34与紧固支座62、64之间形成球窝接合。
[0162]为此，每个头部40配有球头130，球头用于接合在固定件94上。
[0163]相对于枢接系统来说，在每个端部段34和紧固支座62、64之间存在的球窝接合允许在紧固区域中出现瓦状(tuile)变化。
[0164]因此，插置在接头14中的铠装元件29的端部段34自由地处于与中部段12中存在的通常长度的铠装元件29的构型尽可能接近的构型。
[0165]因此，铠装元件29的仅轴向移动被阻止。此外，每个固紧构件36与细长部分35之间的装配抗疲劳性能更为良好，因为其经受纯张力的交替变化。
[0166]在另一变型中，一种柔性填料布置在腔室52中，有利地用于使端部段34防护腐蚀。
[0167]填料允许端部段34在紧固区域中围绕每个轴线C-C’转动移动。
[0168]该填料例如是柔性聚氨酯，其以液态方式引入到腔室52中，就地固化。
[0169]在另一变型中，每个紧固支座62、64直接旋紧在端部拱形件50上。
【主权项】
1.一种接头(14)，用于连接流体输送软管(10)，流体输送软管(10)具有至少一个管状的包覆层(20)和相对于管状的包覆层(20)布置在外侧的至少一个抗拉铠装层(24，25)，抗拉铠装层(24，25)具有多个丝状的铠装元件(29)，接头(14)具有: -每个铠装元件(29)的多个端部段(34)， 一端部拱形件(50)和固定在端部拱形件(50)上的盖罩(51)，端部拱形件(50)和盖罩(51)之间限定用于接纳端部段的接纳腔室(52)， 一用于紧固每个抗拉铠装层(24，25)的至少一个紧固支座(62，64)，紧固支座沿流体输送软管(10)的轴线(A-A’)相对于端部拱形件(50)和/或相对于盖罩(51)固定安装， 其特征在于，每个端部段(34)通过枢接或球窝接合被紧固在紧固支座(62，64)上。2.根据权利要求1所述的接头(14)，其特征在于，每个抗拉铠装层(24，25)的铠装元件(29)的端部段(34)限定圆柱形壳体，圆柱形壳体的直径在接头(14)的整个长度上基本恒定。3.根据权利要求1或2所述的接头(14)，其特征在于，接纳腔室(52)没有埋置端部段(34)的填料。4.根据前述权利要求中任一项所述的接头(14)，其特征在于，对于每个端部段(34)来说，紧固支座(62，64)具有径向凸起的连接件(94)，端部段(34)安装在连接件(94)上。5.根据权利要求4所述的接头(14)，其特征在于，紧固支座(62，64)具有周向法兰(90)和从周向法兰(90)轴向凸伸的至少一个支架(92)，每个连接件(94)安装在支架(92)上。6.根据权利要求4或5所述的接头(14)，其特征在于，紧固支座(62，64)具有第一内支架(92)和围绕第一内支架(92)布置的第二外支架(122)，每个连接件(94)安装在第一内支架(92)和第二外支架(122)上。7.根据权利要求4至6中任一项所述的接头(14)，其特征在于，每个端部段(34)具有细长部分(35)和横向附接在细长部分(35)上的固紧构件(36)，固紧构件(36)接合在连接件(94)上。8.根据权利要求7所述的接头(14)，其特征在于，固紧构件(36)具有固定在细长部分(35)上的基部(39)和轴向凸伸在细长部分(35)的自由端部之外的头部(40)。9.根据权利要求7或8所述的接头(14)，其特征在于，固紧构件(36)的垂直于细长部分(35)的轴线(B-B’)测量的最大宽度小于或等于在接纳固紧构件(36)的细长部分(35)长度上的细长部分(35)的最大宽度。10.根据权利要求7至9中任一项所述的接头(14)，其特征在于，细长部分(35)呈扁平状，细长部分(35)具有第一表面(37)和与第一表面(37)相对的第二表面(38)，固紧构件(36)附接在第一表面(37)上，而未附接在第二表面(38)上。11.根据权利要求4至10中任一项所述的接头(14)，其特征在于，连接件(94)和/或固紧构件(36)具有销。12.根据权利要求4至10中任一项所述的接头(14)，其特征在于，连接件(94)和/或固紧构件(36)具有球头(130)。13.根据前述权利要求中任一项所述的接头(14)，其特征在于，接头具有围绕管状的包覆层(20)进行密封的密封装置(54)，密封装置在紧固支座(62，64)的前侧轴向错开。14.根据前述权利要求中任一项所述的接头(14)，其特征在于，接头具有:第一抗拉铠装层(24)的铠装元件(29)的多个端部段(34)，限定在接头(14)的整个长度上直径基本恒定的第一圆柱形壳体；以及第二抗拉铠装层(25)的铠装元件(29)的多个端部段(34)，限定在接头(14)的整个长度上直径基本恒定、且直径大于第一圆柱形壳体的直径的第二圆柱形壳体， 其特征还在于，接头(14)具有用于紧固第一抗拉铠装层(24)的第一紧固支座(62)，第一紧固支座相对于端部拱形件(50)和/或相对于盖罩(51)沿流体输送软管(10)的轴线(A-A’)固定安装，第一抗拉铠装层的铠装元件(29)的每个端部段(34)通过枢接或球窝接合被紧固在第一紧固支座(62)上， 接头具有用于紧固第二抗拉铠装层(25)的第二紧固支座(64)，第二紧固支座相对于端部拱形件(50)和/或相对于盖罩(51)沿流体输送软管(10)的轴线(A-A’)固定安装，第二抗拉铠装层(25)的铠装元件(29)的每个端部段(34)通过枢接或球窝接合被紧固在第二紧固支座(64)上。15.一种流体输送软管(10; 120; 130)，其特征在于，流体输送软管具有: 一管状的包覆层(20)， 一至少一个抗拉铠装层(24，25)，抗拉铠装层相对于管状的包覆层(20)布置在外侧，抗拉铠装层(24，25)具有多个丝状的铠装元件(29)， 一根据前述权利要求中任一项所述的接头(14)，接头安装于管状的包覆层(20)的端部处。16.根据权利要求15所述的流体输送软管，其特征在于，每个抗拉铠装层(24，25)在与接头(14)相邻的中部段(12)中限定直径基本恒定的中间圆柱形壳体，每个抗拉铠装层(24，25)的铠装元件(29)的端部段(34)在接头(14)的整个长度上限定直径基本等于中间圆柱形壳体的直径的圆柱形壳体。
【专利摘要】本发明涉及软管，其具有至少一个管状包覆层(20)和至少一个相对于管状包覆层(20)布置在外侧的抗拉铠装层(24，25)。铠装层(24，25)具有多个丝状铠装元件(29)，接头(14)具有：每个铠装元件(29)的多个端部段(34)；端部拱形件(50)和固定在端部拱形件(50)上的盖罩(51)，端部拱形件(50)和盖罩(51)之间限定用于接纳端部段的腔室(52)；和每个铠装层(24，25)的至少一个紧固支座(62，64)，其相对于端部拱形件(50)和/或相对于盖罩(51)沿软管的轴线(A-Aˊ)固定安装。每个端部段(34)通过枢接或球窝接合被紧固在紧固支座(62，64)上。
【IPC分类】F16L33/01
【公开号】CN105492816
【申请号】CN201480042816
【发明人】G·肖代, J-C·布尔热
【申请人】泰克尼普法国公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年7月17日
【公告号】EP3022477A1, WO2015007854A1
【技术领域】
[0001]本发明涉及流体输送软管接头，软管具有至少一个管状包覆层和至少一个相对于管状包覆层布置在外侧的抗拉铠装层，抗拉铠装层具有多个丝状铠装元件，接头具有:
[0002]—每个铠装元件的多个端部段，
[0003]—端部拱形件和固定在端部拱形件上的盖罩，端部拱形件和盖罩之间限定用于接纳端部段的腔室，
[0004]—至少一个用于紧固每个铠装层的紧固支座，紧固支座沿软管轴线相对于端部拱形件和/或相对于盖罩固定安装。
[0005]特别是，软管是无约束(“unbonded”)型软管，用于穿过如海、洋、湖或河这样的水域输送碳氢化合物。
【背景技术】
[0006]这种软管例如根据美国石油学会制定的标准文献API 17J(Specificat1n forUnbonded Flexible Pipe:用于无约束软管的技术规格)和 API RP 17B( Re commendedPractice for Flexible Pipe:用于软管的推荐实施方法)制成。
[0007]软管一般由一组同心叠置层形成。软管被视为本发明意义上的“无约束”软管，因为软管的至少一层适于在软管弯曲时相对于相邻层纵向移动。特别是，无约束软管是没有连接形成软管各层的粘结材料的管。
[0008]软管一般穿过水域布置在水底装置与水面装置之间，所述水底装置用于采集在水域底部开采的流体，所述水面装置是浮动的或固定的，用于收集并分配流体。水面装置可以是半潜式平台、FPS0或其他浮动装置。
[0009]在一些情况下，为了开采深水域中的流体，软管的长度大于800米。软管端部具有接头，接头用于连接水底装置、连接水面装置及进行中间连接。
[0010]这些软管经受很大的轴向拉力，当软管布置的水域很深时尤其如此。
[0011]在这种情况下，使软管与水面装置连接的上部接头必须承接很大的轴向张力，轴向张力可能达到数百吨。这些拉力由沿软管延伸的抗拉销装层(couches d’armures detract1n)被传送到接头。
[0012]轴向张力不仅具有高平均值，而且也在波涛或涌浪引起的水域扰动作用下、根据水面装置和软管的竖直运动存在持久变化。
[0013]轴向张力变化可达数十吨，且在软管使用寿命期间一直存在。因此，在20年中，周期数量可达多于2千万次。
[0014]因此，必须确保抗拉铠装层与接头主体之间特别坚固的固定。
[0015]为此，在公知的接头中，铠装件的紧固一般由铠装丝与浇铸在由拱形件和盖罩限定的腔室中的环氧树脂之间的摩擦加以确保。
[0016]另外，与铠装丝的螺旋轨迹有关的绞盘效应也有助于紧固铠装件，相对于通常长度上铠装丝螺旋的直径，改变在接头中的铠装丝形成的螺旋的直径，例如沿上行锥体逐渐增大该直径、然后沿下行锥体使直径减小，即可增大这种效应。
[0017]此外，钩状变形或波状变形或扭绞变形可形成于每根铠装丝的端部，以被接合到环氧树脂中，从而实现对抗所施加张力的机械锁定。这些变形触发产生绞盘效应所需的作用力。
[0018]有时，随着时间的推移，抗拉铠装件的紧固会变得疲劳失效。
[0019]特别是，这种失效出现在形成铠装件的丝已严重变形的波状变形处。
[0020]为了解决这个问题，W02004/051131提出一种前述类型的接头，其中，铠装丝以螺旋的方式离开软管轴线，以插入端部支座中，所述端部支座的直径大于在通常长度的软管中铠装丝所限定的壳体的直径。
[0021]此外，每根铠装丝的端部插入支座中所限定的斜槽中，通过穿过铠装丝插置楔子以局部增大其直径来使铠装丝端部固定在所述斜槽中。
[0022]然后，树脂被浇铸在斜槽中，以完全固定铠装丝端部，使之避免任何自由度。
[0023]这种接头不完全令人满意。在铠装丝厚度中插入楔子来固定铠装丝以及对铠装丝端部的完全固定可能会在每根铠装丝的前端部处产生疲劳失效。
[0024]相对于通常长度上的直径来说，失效也可能在铠装件分离区域处出现在后部分中，另外该后部分在安装时由于安置接头所需的铠装件弯折而脆化。
【发明内容】
[0025]因此，本发明旨在获得一种软管接头，其能有效承接轴向张力，其中，疲劳失效的危险尤其在铠装件端部段中大为减小，而其组装简单。
[0026]为此，本发明旨在一种前述类型的接头，其特征在于，每个端部段通过枢接或球窝接合被紧固在紧固支座上。
[0027]根据本发明的接头可具有单独地或根据任何技术上可行的组合考虑的以下一个或多个特征:
[0028]—每个铠装层的铠装元件的端部段限定圆柱形壳体，圆柱形壳体的直径在接头的整个长度上基本恒定；
[0029]—接纳腔室没有埋置端部段的填料；
[0030]—对于每个端部段来说，紧固支座具有径向凸起的连接件，端部段安装在连接件上；
[0031]—紧固支座具有周向法兰和从周向法兰轴向凸伸的至少一个支架，每个连接件安装在支架上；
[0032]—紧固支座具有第一内支架和围绕第一内支架布置的第二外支架，每个连接件安装在第一内支架和第二外支架上；
[0033]—每个端部段具有细长部分和横向附接在细长部分上的固紧构件，固紧构件接合在连接件上；
[0034]—固紧构件具有固定在细长部分上的基部和轴向凸伸于细长部分的自由端部之外的头部；
[0035]—固紧构件的垂直于细长部分的轴线测量的最大宽度小于或等于在接纳固紧构件的细长部分长度上的细长部分的最大宽度；
[0036]—细长部分呈扁平状，细长部分具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，固紧构件附接在第一表面上，而未附接在第二表面上；
[0037]—连接件和/或固紧构件具有销；
[0038]一连接件和/或固紧构件具有球头；
[0039]一接头具有围绕管状包覆层进行密封的密封装置，密封装置在所述紧固支座的前侧轴向错开；
[0040]—接头具有:限定在接头的整个长度上直径基本恒定的第一圆柱形壳体的第一铠装层的铠装元件的多个端部段；以及限定在接头的整个长度上直径基本恒定的、且直径大于第一圆柱形壳体的直径的第二圆柱形壳体的第二铠装层的铠装元件的多个端部段，
[0041]并且接头具有用于紧固第一铠装层的第一紧固支座，第一紧固支座相对于端部拱形件和/或相对于盖罩沿流体输送软管的轴线固定安装，第一铠装层的铠装元件的每个端部段通过枢接或球窝接合被紧固在第一紧固支座上，
[0042]接头具有用于紧固第二铠装层的第二紧固支座，第二紧固支座相对于端部拱形件和/或相对于盖罩沿流体输送软管的轴线固定安装，第二铠装层的铠装元件的每个端部段通过枢接或球窝接合被紧固在第二紧固支座上。
[0043]本发明还旨在一种流体输送软管，其特征在于，其具有:
[0044]—管状包覆层；
[0045]—至少一个抗拉铠装层，其相对于管状包覆层布置在外侧，抗拉铠装层具有多个丝状铠装元件；
[0046]—上述接头，其安装于管状包覆层的端部。
[0047]根据本发明的软管可具有单独地或根据任何技术上可行的组合考虑的以下一个或多个特征:
[0048]—每个铠装层在与接头相邻的中部段中限定直径基本恒定的中间圆柱形壳体，每个铠装层的铠装元件的端部段在接头的整个长度上限定直径基本等于中间圆柱形壳体的直径的圆柱形壳体。
【附图说明】
[0049]通过阅读下面仅作为例子给出的并参照附图进行的说明，本发明将得到更好理解，附图中:
[0050]—图1是根据本发明的第一软管的局部剖切透视图；
[0051]一图2是图1所示软管的接头的局部剖切透视图；
[0052]一图3是铠装元件的端部段固定在图2所示接头中的局部透视图；
[0053]—图4是在图2所示接头中的铠装元件端部的四分之三面的透视图；
[0054]一图5是根据本发明的第二软管的接头的类似于图3的视图；
[0055]—图6是根据本发明的第三软管的在接头中的铠装元件端部的类似于图4的视图。
【具体实施方式】
[0056 ]在下文中，表述“外”和“内”一般理解为相对于软管的轴线A-A’沿径向而言的，表述“外”应理解为径向上较远离轴线A-A’，表述“内”应理解为径向上较接近软管的轴线A-A，。
[0057]表述“前”和“后”应理解为相对于软管的轴线A-A’沿轴向而言的，表述“前”应理解为相对较远离软管中部且较接近软管的端部之一，表述“后”应理解为相对较接近软管中部且较远离软管的端部之一。软管的中部是软管的与其两个端部等距离的位点。
[0058]根据本发明的第一软管10部分地示于图1。
[0059]软管10具有中部段12，中部段12部分地示于图1中。软管在中部段12的每个轴向端部处具有端部接头14(图1中未被示出)，端部接头的相关部分示于图2中。
[0060]参见图1，软管10限定用于流体、有利地是石油流通的中央通道16。中央通道16沿轴线A-A’延伸在软管10的上游端部与下游端部之间。中央通道穿过接头14开通。
[0061 ]软管10用于在尤其是碳氢化合物的流体的开采设备中布置成穿过水域(未示出)。
[0062]水域例如是海、湖或洋。与流体开采设备正对的水域的深度例如为500米至3000米之间。
[0063]流体开采设备具有(未示出的)水底装置和尤其是浮动的水面装置，水底装置和水面装置一般由软管10彼此联接。
[0〇64] 优选地，软管10是一种“无约束(英文表述为“unbonded” )，’软管。
[0065]软管10的至少两个相邻层在软管弯曲时一层相对于另一层能纵向自由移动。
[0066]有利地，软管的所有层能相对于彼此自由移动。这种软管例如在美国石油学会(API)公布的标准文献API 17J和API RP 17B中提出。
[0067]如图1所示，软管10限定围绕轴线A-A’的多个同心层，这些同心层沿中部段12连续延伸，直至位于软管端部的接头14。
[0068]根据本发明，软管10具有至少一个基于聚合物材料的第一管状包覆层20，包覆层有利地构成压力包覆层。
[0069]软管10还具有至少一个抗拉铠装层24、25，抗拉铠装层相对于第一包覆层20布置在外侧。
[0070]有利地，根据所需的使用情况，软管10还具有布置在压力包覆层20内的内骨架26、间置在压力包覆层20与所述抗拉铠装层24、25之间的压力拱形件28、以及用于保护软管10的外包覆层30。
[0071]已知地，压力包覆层20用于密封地封纳在通道16中输送的流体。压力包覆层由聚合物材料形成，所述聚合物材料例如基于如聚乙烯的聚烯烃、基于如PA11或PA12的聚酰胺、或者基于聚偏二氟乙烯(PVDF)的氟化聚合物。
[0072]压力包覆层20的厚度例如为5毫米至20毫米之间。
[0073]骨架26当存在时，例如由异型金属箔卷绕成螺旋状而形成。有利地，金属箔螺旋圈彼此扣夹，这样允许承接径向挤压力。
[0074]在该实施例中，骨架26布置在压力包覆层20内。因此，软管因骨架26的几何结构而以英文术语“rough bore (粗键孔)”来表示。
[0075]在变型(未示出)中，软管10没有内骨架26，软管于是以英文术语“smoothbore(光滑镗孔)”来表示。
[0076]形成骨架26的异型金属箔的螺旋卷为短螺距，即其具有绝对值接近90°、典型地在75°至90°之间的螺旋角度。
[0077]在该实施例中，压力拱形件28用于承接与压力包覆层20内存在的压力有关的作用力。例如，压力拱形件由金属异型丝围绕包覆层20呈螺旋状环绕而形成。异型丝一般具有复杂的几何形状，尤其是Z形、T形、U形、K形、X形或I形。
[0078]压力拱形件28以短螺距、即绝对值接近90°、典型地为75°至90°之间的螺旋角度围绕压力包覆层20呈螺旋状缠绕而成。
[0079]根据本发明的软管10具有至少一个铠装层24、25，铠装层由至少一个伸长形的铠装元件29进行螺旋形缠绕而形成。
[0080]在图1所示的实施例中，软管10具有多个铠装层24、25，尤其是内铠装层24和外铠装层25，内铠装层24压靠在压力拱形件28上(或者当拱形件28不存在时，内铠装层则压靠在包覆层20上)，而围绕外铠装层25布置有外包覆层30。
[0081]每个铠装层24、25具有围绕软管的轴线A-A’以长螺距缠绕而成的纵向的铠装元件29 ο
[0082]所谓“长螺距缠绕”，是指螺旋角度的绝对值小于60°，典型地在25°至55°之间。
[0083]第一层24的铠装元件29—般相对于第二层25的铠装元件29以相反角度缠绕。因此，如果第一层24的铠装元件29的缠绕角度等于+α，α为25°至55°之间，那么，与第一铠装层24接触布置的第二铠装层25的铠装元件29的缠绕角度例如等于_α°。
[0084]铠装元件29例如由金属丝、尤其是钢丝形成，或者由复合材料带例如碳纤维加强带形成。
[0085]如下文所述，铠装元件29各具有插置在接头14中的端部段34。端部段34延伸直至布置在接头14中的自由端部。有利地，端部段在接头14中具有轴线为Α-Α ’的螺旋形轨迹或准螺旋形轨迹。
[0086]如图4所示，每个端部段34具有用于加强的细长部分35和横向附接在细长部分35上的固紧构件36。
[0087]在图4所示的实施例中，细长部分35在铠装元件29的整个长度上延伸。细长部分具有基本上扁平的形状。细长部分限定外表面37和内表面38，固紧构件36附接在外表面37上，内表面38与外表面37相对。
[0088]固紧构件36被固定在细长部分35上，细长部分35中没有开孔，例如通过锡焊、钎焊、压接或胶接方法进行固定。
[0089]固紧构件36沿细长部分35的轴线Β-Β’延伸。固紧构件垂直于该轴线Β-Β’测量的最大宽度有利地小于或等于细长部分35的宽度。
[0090]但是，在铠装元件29的端部段34之间的侧面间隙很大的情况下，固紧构件的最大宽度可以大于细长部分35的宽度。
[0091]固紧构件36具有基部39和固紧头部40，基部39横向压靠在细长部分35上，固紧头部40纵向凸伸在细长部分35的端部之外。
[0092]基部39从外表面37起垂直于轴线Β-Β’测量的最大高度大于基部39的厚度。
[0093]基部39的高度从在前侧的头部40起向后减小。
[0094]固紧头部40与轴线Β-Β’分隔开并且平行于该轴线延伸。固紧头部与基部39—起限定用于端部段34卡固的凹槽41。
[0095]固紧头部在内部限定用于插入固定件的径向横向通道42，如下所述。
[0096]参照图1，外包覆层30用于防止流体从软管10外向内渗透。外包覆层有利地用聚合物材料制成，尤其是基于如聚乙烯的聚烯烃、基于如PA11或PA12的聚酰胺、或基于如聚偏二氟乙烯(PVDF)的氟化聚合物制成。
[0097]外包覆层30的厚度例如为5毫米至15毫米之间。
[0098]如图2所示，每个接头14具有端部拱形件50和外部连接盖罩51，外部连接盖罩51从拱形件50向后轴向凸伸。盖罩51与端部拱形件50—起限定用于接纳铠装元件29的端部段34的腔室52。
[0099]接头14还具有部分地示于图2中的围绕管状包覆层20密封的前密封装置54、和围绕外包覆层30密封的后密封装置56。
[0100]根据本发明，对于每个铠装层24、25来说，接头14还具有用于紧固所述层24、25的铠装元件29的每个端部段34的紧固支座62、64，紧固支座适于以至少一种能围绕径向轴线C-C’自由转动的转动自由度紧固每个端部段34。
[0101]接头14有利地没有填充腔室52的固体填料。这样，端部段34能在接头14的后部分处自由侧向地移动，从而在软管10经受很大的张力变化和/或曲度变化时减小端部段需承受的机械应力。
[0102]在该实施例中，端部拱形件50用于使软管10有利地通过端部法兰(未示出)连接于另一接头14或终端设备。
[0103]端部拱形件50具有中央孔，中央孔用于接纳第一包覆层20的端部，可使流经中央通道16的流体向软管10外流动。
[0104]盖罩51具有管状周壁7 0，其围绕轴线A-A’延伸。周壁70具有前边缘71和后边缘72，前边缘71固定在端部拱形件50上，沿径向与铠装层24、25分隔开，后边缘72向后轴向延伸在端部拱形件50之外。
[0105]腔室52径向向外由盖罩51限定。腔室52轴向向前由端部拱形件50的后表面73限定。
[0106]前密封装置54有利地位于接头14的前侧，与拱形件50相接触。在图2所示的实施方式中，前密封装置54相对于每个紧固支座62、64向前轴向错开。
[0107]已知地，前密封装置具有锁紧箍76和用于接合在压力包覆层20上的前压接环(未示出)。
[0108]在图1所示的软管10具有压力拱形件28的实施例中，前密封装置54还具有使压力拱形件28止动的中间止动环(未示出)。中间止动环间置在前压接环与锁紧箍76之间。
[0109]后密封装置56布置在接头14的后部。后密封装置具有至少一个压接外包覆层30的后压接环80、和锁紧后压接环80的后锁紧箍82，后锁紧箍82被固定在盖罩51上，有利地固定在周壁70的后边缘72处。
[0110]在图2所示的软管10具有内铠装层24和外铠装层25的实施例中，接头14具有紧固内铠装层24的端部段34的前紧固支座62和紧固外铠装层25的端部段34的后紧固支座64，后紧固支座64相对于前紧固支座62轴向错开。
[0111 ]每个紧固支座62、64，例如通过与由盖罩51限定的周向止挡部88配合，相对于盖罩51和相对于拱形件50至少从前向后轴向固定。
[0112]参照图2和3，每个紧固支座62、64具有周向法兰90、相对于周向法兰90凸伸的周边支架92、以及沿轴线A-A’固定安装在支架92上的多个径向固定件94。
[0113]每个法兰90围绕轴线A-A’延伸。当法兰存在时，其限定用于第一包覆层20和压力拱形件28通过的内开口 96。
[0114]法兰90的后表面98被卡固在设于盖罩51中的止挡部88上，以使紧固支座62、64固定而不能沿轴线A-A’向后平移。
[0115]周边支架92有利地围绕内开口96从法兰90向后凸起。周边支架限定用于卡固每个端部段34的外凸肩100。
[0116]如下所述，外凸肩100构造成使安装在紧固支座62、64上的每个端部段34保持在圆柱形壳体上，圆柱形壳体的直径在接头14的整个长度上基本恒定。
[0117]所谓“直径基本恒定”，有利地是指在接头14内部的每个端部段34的轨迹介于两个圆柱体24、25之间，这两个圆柱体的直径分别等于0.9xD和1.2xD，D为即在接头14之外的软管中部段12中的通常长度上对应端部段34的铠装层24、25的平均直径。
[0118]优选地，在接头14内部的每个端部段34的轨迹介于两个圆柱体24、25之间，这两个圆柱体的直径分别等于D和1.15xD，D为在通常长度上对应端部段34的铠装层24、25的平均直径。
[0119]有利地，每个端部段34与轴线A-A’的间隔距离保持恒定，或者该距离在接头10的后部分与固紧构件36之间单调增大，保持介于上述两个圆柱体之间。
[0120]对于紧固在支座62、64上的每个端部段34来说，支座62、64具有与端部段34相应的固定件94。因此，有利地，固定件94的数量相应于紧固在支座62、64上的端部段34的数量。
[0121]每个固定件94安装在支架92上。在图3所示的实施例中，每个固定件94穿过支架92，在支架两侧凸起。
[0122]每个固定件94相对于软管10的轴线A-A’基本上径向延伸。
[0123]两个相邻的固定件94之间的周向空间大于固紧构件36的每个头部40的最大宽度，有利地大于端部段34的细长部分35的宽度。
[0124]如图3所示，端部段34的每个固紧构件36接合在固定件94上。
[0125]特别是，固定件94被接纳在设置成穿过头部40的横向通道42中。头部40承靠在凸肩100上。凸肩100被接纳在凹槽41中。
[0126]在图3所示的实施例中，每个固紧构件36能围绕固定件94限定的径向轴线C-C’自由转动地安装。
[0127]因此，当端部段34被紧固在紧固支座62、64上时，端部段能在腔室52中围绕至少一条径向轴线C-C’自由枢转。
[0128]这样可承接铠装元件29施加的张力，而不会在紧固区域中在端部段34处产生嵌固。因此，接头14的抗疲劳强度得到提高。
[0129]此外，由于每个固定件94结合于单个端部段34，因此，铠装元件39的端部段34的定位完全在紧固区域中形成。
[0130]根据这种布局，对于每个铠装层24、25来说，铠装元件29的端部段34基本上按照与铠装元件在软管10的中部段12中的螺距和螺旋直径相同的螺距和相同的螺旋直径，彼此平行地呈螺旋状布置。
[0131]因此，端部段34限定圆柱形壳体，圆柱形壳体的直径在接头14的整个长度上基本恒定。
[0132]对于每个铠装层24、25来说，该圆柱形壳体的直径与在软管10的中部段12中的铠装元件29所限定的中间圆柱形壳体的直径基本相同。
[0133]所谓“基本相同”，有利地是指端部段34限定的圆柱形壳体的平均直径与中间圆柱形壳体的直径之差小于端部段34限定的圆柱形壳体的平均直径的15%。
[0134]这样，在发生很大张力变化时，限制了铠装元件29缠绕和/或展开的危险，因为在接头中没有任何锥体来增大或减小端部段34限定的壳体的直径。
[0135]因此，铠装元件29及其端部段34保持在其初始状态，无几何形状改变，因此不改变其应力状态。
[0136]因此，不再需要弯折/展开铠装元件29，简单抬起铠装元件29是插置紧固支座62、64所必需的。
[0137]另外，通过每个紧固支座62、64上的固定件94与固紧构件36之间的配合进行紧固，因而不再需要在端部段34上形成钩爪、扭绞形部或波纹，从而提高接头14的抗疲劳强度。
[0138]在配置有后锁紧件时，铠装层24、25的铠装元件29以与铠装元件在中部段12处的螺旋半径相同的螺旋半径螺旋地缠绕。
[0139]根据本发明的接头14的装配实施如下。
[0140]最初将软管10的不同层切割成合适的长度，以便在拱形件28上显露出铠装层24、25的每个铠装元件29的自由的端部段34。
[0141]每个自由的端部段34没有径向变形，尤其是没有波状或钩状变形。
[0142]然后，组成后密封装置56的不同构件围绕外包覆层30插置。
[0143]然后，每个端部段34配有固紧构件36，固紧构件36在其自由端部34处用锡接、钎焊、胶接或压接的方式附接在端部段的细长部分35上。
[0144]然后，围绕第一包覆层20接合每个紧固支座62、64。
[0145]在图2所示的实施例中，后支座64的周向法兰90和支架92形成的组件首先围绕内铠装层24的端部段34插置。
[0146]然后，外铠装层25的端部段34略微抬起，远离轴线A-A’，有利地不将端部段向后弯折，以使支架92插置在端部段34的头部40之下。
[0147]然后，对于每个端部段34来说，固定件94穿过设于固紧构件36中的横向通道42且穿过支架92插置。
[0148]因此，每个端部段34被轴向固定在紧固支座64上，且具有能围绕径向轴线C-C’自由转动的自由度。
[0149]然后，前支座62的周向法兰90和支架92所形成的组件围绕第一包覆层20和(在存在时的)压力拱形件28插置。
[0150]内铠装层24的端部段34略微抬起，远离轴线A-A’，有利地不向后弯折，以使支架92插置在端部段34的头部40之下。
[0151]因此，对于内铠装层24的端部段34，重复进行上述固定每个固定件94的操作。
[0152]然后，将前密封装置54的构件、拱形件50和外连接盖罩51布置就位，以卡固每个紧固支座62、64来使之不沿轴线A-A ’平移。
[0153]有利地，没有任何填料引入腔室52中。因此，接头14的安装时间缩短。
[0154]在工作中，当接头14连接于另一接头或连接于水面装置时，铠装层24、25所传送的源于软 管10的重量产生的轴向张力由端部段34承接，然后，通过固定件94与固紧构件36之间的允许围绕径向轴线C-C ’转动自由度的配合由紧固支座62、64承接。
[0155]紧固非常有效地实现，且紧固长度短，紧固长度减小到支座62、64的纵向尺寸和固紧构件36的纵向尺寸。
[0156]根据本发明的第二软管120的接头14示于图5。
[0157]与图3所示的接头14的区别在于，该图5所示的接头14具有附加周边支架122，其布置在周边支架92的外侧。
[0158]支架92、122之间限定用于插置固紧构件36的中间环形空间124。
[0159]每个固定件94相继穿过附加周边支架122、固紧构件36的横向通道42和周边支架92插置。
[0160]这种结构可适应更高的张力，限制每个固定件94处的剪应力。
[0161]在图6所示的变型中，在每个端部段34与紧固支座62、64之间形成球窝接合。
[0162]为此，每个头部40配有球头130，球头用于接合在固定件94上。
[0163]相对于枢接系统来说，在每个端部段34和紧固支座62、64之间存在的球窝接合允许在紧固区域中出现瓦状(tuile)变化。
[0164]因此，插置在接头14中的铠装元件29的端部段34自由地处于与中部段12中存在的通常长度的铠装元件29的构型尽可能接近的构型。
[0165]因此，铠装元件29的仅轴向移动被阻止。此外，每个固紧构件36与细长部分35之间的装配抗疲劳性能更为良好，因为其经受纯张力的交替变化。
[0166]在另一变型中，一种柔性填料布置在腔室52中，有利地用于使端部段34防护腐蚀。
[0167]填料允许端部段34在紧固区域中围绕每个轴线C-C’转动移动。
[0168]该填料例如是柔性聚氨酯，其以液态方式引入到腔室52中，就地固化。
[0169]在另一变型中，每个紧固支座62、64直接旋紧在端部拱形件50上。
【主权项】
1.一种接头(14)，用于连接流体输送软管(10)，流体输送软管(10)具有至少一个管状的包覆层(20)和相对于管状的包覆层(20)布置在外侧的至少一个抗拉铠装层(24，25)，抗拉铠装层(24，25)具有多个丝状的铠装元件(29)，接头(14)具有: -每个铠装元件(29)的多个端部段(34)， 一端部拱形件(50)和固定在端部拱形件(50)上的盖罩(51)，端部拱形件(50)和盖罩(51)之间限定用于接纳端部段的接纳腔室(52)， 一用于紧固每个抗拉铠装层(24，25)的至少一个紧固支座(62，64)，紧固支座沿流体输送软管(10)的轴线(A-A’)相对于端部拱形件(50)和/或相对于盖罩(51)固定安装， 其特征在于，每个端部段(34)通过枢接或球窝接合被紧固在紧固支座(62，64)上。2.根据权利要求1所述的接头(14)，其特征在于，每个抗拉铠装层(24，25)的铠装元件(29)的端部段(34)限定圆柱形壳体，圆柱形壳体的直径在接头(14)的整个长度上基本恒定。3.根据权利要求1或2所述的接头(14)，其特征在于，接纳腔室(52)没有埋置端部段(34)的填料。4.根据前述权利要求中任一项所述的接头(14)，其特征在于，对于每个端部段(34)来说，紧固支座(62，64)具有径向凸起的连接件(94)，端部段(34)安装在连接件(94)上。5.根据权利要求4所述的接头(14)，其特征在于，紧固支座(62，64)具有周向法兰(90)和从周向法兰(90)轴向凸伸的至少一个支架(92)，每个连接件(94)安装在支架(92)上。6.根据权利要求4或5所述的接头(14)，其特征在于，紧固支座(62，64)具有第一内支架(92)和围绕第一内支架(92)布置的第二外支架(122)，每个连接件(94)安装在第一内支架(92)和第二外支架(122)上。7.根据权利要求4至6中任一项所述的接头(14)，其特征在于，每个端部段(34)具有细长部分(35)和横向附接在细长部分(35)上的固紧构件(36)，固紧构件(36)接合在连接件(94)上。8.根据权利要求7所述的接头(14)，其特征在于，固紧构件(36)具有固定在细长部分(35)上的基部(39)和轴向凸伸在细长部分(35)的自由端部之外的头部(40)。9.根据权利要求7或8所述的接头(14)，其特征在于，固紧构件(36)的垂直于细长部分(35)的轴线(B-B’)测量的最大宽度小于或等于在接纳固紧构件(36)的细长部分(35)长度上的细长部分(35)的最大宽度。10.根据权利要求7至9中任一项所述的接头(14)，其特征在于，细长部分(35)呈扁平状，细长部分(35)具有第一表面(37)和与第一表面(37)相对的第二表面(38)，固紧构件(36)附接在第一表面(37)上，而未附接在第二表面(38)上。11.根据权利要求4至10中任一项所述的接头(14)，其特征在于，连接件(94)和/或固紧构件(36)具有销。12.根据权利要求4至10中任一项所述的接头(14)，其特征在于，连接件(94)和/或固紧构件(36)具有球头(130)。13.根据前述权利要求中任一项所述的接头(14)，其特征在于，接头具有围绕管状的包覆层(20)进行密封的密封装置(54)，密封装置在紧固支座(62，64)的前侧轴向错开。14.根据前述权利要求中任一项所述的接头(14)，其特征在于，接头具有:第一抗拉铠装层(24)的铠装元件(29)的多个端部段(34)，限定在接头(14)的整个长度上直径基本恒定的第一圆柱形壳体；以及第二抗拉铠装层(25)的铠装元件(29)的多个端部段(34)，限定在接头(14)的整个长度上直径基本恒定、且直径大于第一圆柱形壳体的直径的第二圆柱形壳体， 其特征还在于，接头(14)具有用于紧固第一抗拉铠装层(24)的第一紧固支座(62)，第一紧固支座相对于端部拱形件(50)和/或相对于盖罩(51)沿流体输送软管(10)的轴线(A-A’)固定安装，第一抗拉铠装层的铠装元件(29)的每个端部段(34)通过枢接或球窝接合被紧固在第一紧固支座(62)上， 接头具有用于紧固第二抗拉铠装层(25)的第二紧固支座(64)，第二紧固支座相对于端部拱形件(50)和/或相对于盖罩(51)沿流体输送软管(10)的轴线(A-A’)固定安装，第二抗拉铠装层(25)的铠装元件(29)的每个端部段(34)通过枢接或球窝接合被紧固在第二紧固支座(64)上。15.一种流体输送软管(10; 120; 130)，其特征在于，流体输送软管具有: 一管状的包覆层(20)， 一至少一个抗拉铠装层(24，25)，抗拉铠装层相对于管状的包覆层(20)布置在外侧，抗拉铠装层(24，25)具有多个丝状的铠装元件(29)， 一根据前述权利要求中任一项所述的接头(14)，接头安装于管状的包覆层(20)的端部处。16.根据权利要求15所述的流体输送软管，其特征在于，每个抗拉铠装层(24，25)在与接头(14)相邻的中部段(12)中限定直径基本恒定的中间圆柱形壳体，每个抗拉铠装层(24，25)的铠装元件(29)的端部段(34)在接头(14)的整个长度上限定直径基本等于中间圆柱形壳体的直径的圆柱形壳体。
【专利摘要】本发明涉及软管，其具有至少一个管状包覆层(20)和至少一个相对于管状包覆层(20)布置在外侧的抗拉铠装层(24，25)。铠装层(24，25)具有多个丝状铠装元件(29)，接头(14)具有：每个铠装元件(29)的多个端部段(34)；端部拱形件(50)和固定在端部拱形件(50)上的盖罩(51)，端部拱形件(50)和盖罩(51)之间限定用于接纳端部段的腔室(52)；和每个铠装层(24，25)的至少一个紧固支座(62，64)，其相对于端部拱形件(50)和/或相对于盖罩(51)沿软管的轴线(A-Aˊ)固定安装。每个端部段(34)通过枢接或球窝接合被紧固在紧固支座(62，64)上。
【IPC分类】F16L33/01
【公开号】CN105492816
【申请号】CN201480042816
【发明人】G·肖代, J-C·布尔热
【申请人】泰克尼普法国公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年7月17日
【公告号】EP3022477A1, WO2015007854A1
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