用于输送流体的柔性管的端接件、相关的柔性管和方法与流程

本发明涉及一种用于输送流体的柔性管的端接件，包括：-柔性管的聚合物护套的至少一个端部区域；-柔性管的铠装元件的端部区段，围绕聚合物护套的端部区域布置或布置在聚合物护套的端部区域中；-端部拱，限定用于允许流体流动的中心孔道，中心孔道沿中心轴线延伸；-罩盖，罩盖与端部拱一起限定用于接收铠装元件的端部区段的腔室；-至少一个密封组件，包括至少一个压接环，压接环包括径向插入到聚合物护套中的至少一个凸起；-环形密封件，远离压接环布置成与聚合物护套接触。

背景技术：

1、这种管尤其是用于通过水体如洋、大海、湖泊或河流输送碳氢化合物的无粘结柔性管。

2、例如，根据美国石油学会制定的规范性文件api 17j(2014年5月，第四版)和apirp 17b(2014年5月，第五版)生产此类柔性管。

3、管通常由一组同心的叠置层形成。只要管的至少一层被构造成在管弯曲期间相对于相邻层纵向移动，则这种管就被视为是如本发明定义的“无粘结”管。更具体地，无粘结管是不具有连接形成管的多层的粘结材料的管。

4、管通常穿过水体布置在用于收集在水体底部提取的流体的底部单元与用于收集和分配流体的浮式表面单元之间。表面单元可以是半潜式平台、fpso(浮式生产储油装置)或其他浮式单元。

5、以已知的方式，管包括由聚合物制成的压力护套、中间护套(如果合适的话)、以及外护套，压力护套用于容纳管所输送的流体，外护套用于从外部保护管。

6、管端部具有用于连接到底部单元和表面单元的端接件。

7、每个护套的端部区域被接收在管的端接件中，并且以密封方式安装在端接件内。

8、为此，一种用于进行密封连接的已知方案是围绕护套的外表面压接金属环，以便该环部分地穿插到护套壁的厚度中。

9、压接环通常呈环绕护套的中空锥体的形式，该锥体与护套同轴地布置。在压接期间，在端接件主体中机加工成的锥形支承面被轴向地推压到锥体周围，锥形支承面也与待压接的护套和锥体同轴。

10、在这种推压期间，锥体相对于护套轴线被径向挤压，其直径减小，并且锥体通过部分地穿插到护套内而塑性变形。压接操作同时提供锥体与护套之间的金属/聚合物密封、以及锥体与端接件主体之间的金属/金属密封。

11、这种方案能够在较宽的温度范围(高达130℃及以上)内承受非常高的内部压力(超过1000巴)。当护套内的压力大于护套外的压力时，该方案特别有效，因为压力差趋向于增大护套直径。结果使得护套和压接环之间的接触压力增加，并且压接环和端接件主体之间的压力也增加，从而增强了组件的密封性。

12、在压力护套的情况下，内部压力通常远高于外部压力，从而增强了密封性，但压力梯度有时会逆反，例如在停产后减压期间。

13、当压力梯度逆反时，就会出现与上述效果相反的效果。压接环和护套之间的接触压力降低，组件的密封性降低。在特定情况下，可能会由此产生微泄漏。

14、在外护套的情况下，这个问题更为严重，因为压力梯度通常是持久性逆反的，特别是当端接件浸没于很大深度时。在这种情况下，施加在外护套外表面上的静水压力明显高于施加在外护套内表面上的管壁中存在的压力。

15、为克服这些问题，例如从wo2019/137591中已知在待实现其密封的护套和端接件拱之间，除聚合物压接环之外，还要增加密封环。

16、在一些情况下，环形密封件可以包括径向上位于弹性体环外侧的外部径向加强区域。

17、这样的方案并不完全令人满意。在一些情况下，施加在聚合物护套上的接触压力不足以大到维持密封性。此外，上述文献中提出的方案仅适用于压力护套，而不一定适用于柔性管内可能存在的中间护套或外护套。

技术实现思路

1、因此，本发明的一目的是提供一种用于输送流体的柔性管的端接件，其中，无论施加到管上的压差条件如何，以及无论在端接件中围绕其进行密封的护套的类型如何，聚合物护套和端接件的拱之间的密封性都得到改善。

2、为此，本发明的主题是一种上述类型的用于输送流体的柔性管的端接件，其特征在于，环形密封件包括能朝向聚合物护套径向变形的环形中心区域、以及沿中心轴线位于环形中心区域两侧上的两个加强的环形周边区域，两个环形周边区域能朝向彼此移动，以致动环形中心区域从息止构型到围绕聚合物护套密封的工作构型的朝向聚合物护套的径向变形。

3、根据本发明的端接件可以包括单独地或根据任何技术上可能组合选用的以下特征中的一个或多个：

4、-至少在工作位置，环形中心区域限定径向尖端，径向尖端朝向聚合物护套突伸超过每个环形周边区域；

5、-在息止构型，环形中心区域具有所述径向尖端；

6、-环形中心区域由弹性体制成，特别是由氟橡胶如fkm、ffkm或fvmq制成，或者由丁腈橡胶如nbr或hnbr制成，每个环形周边区域由金属制成或由比弹性体更刚性的聚合物制成，特别是由pek、peek、peekk、pekk、pekekk制成，或者由含氟聚合物如四氟化聚乙烯(ptfe)制成；

7、-端接件限定用于接收环形密封件的座槽，座槽由用于致动环形密封件的横向致动表面界定，横向致动表面位于端部拱上或位于相对端部拱固定的部件上，横向致动表面面对第一环形周边区域延伸，座槽还由用于推动环形密封件的横向推力表面界定，横向推力表面与横向致动表面相对地位于用于致动对环形密封件进行挤压的附加部件上，横向推力表面面对第二环形周边区域延伸，横向致动表面和横向推力表面至少在端接件装配期间能相对于彼此移动，以使环形密封件从息止构型切换到工作构型；

8、-附加部件固定到压接环上；

9、-端接件限定用于将外部压力传递到柔性管的通道，通道在横向致动表面和第一环形周边区域之间通到座槽中；

10、-第一环形周边区域和/或第二环形周边区域组装在环形中心区域的表面上；

11、-环形中心区域具有相对于垂直于中心轴线的平面成非零角度的第一倾斜表面，第一环形周边区域具有直接安装到第一倾斜表面上的第一互补倾斜表面，当在第一倾斜表面上朝向中心轴线径向移动时，第一倾斜表面的倾斜指向第二环形周边区域；

12、-环形中心区域具有相对于垂直于中心轴线的平面成非零角度的第二倾斜表面，第二倾斜表面沿中心轴线与第一倾斜表面相对地就位，第二环形周边区域具有固定于第二倾斜表面的第二互补倾斜表面，环形中心区域有利地具有梯形截面；

13、-第一环形周边区域和第二环形周边区域各具有埋置于形成环形中心区域的材料中的连续或断续的环形构件；

14、-聚合物护套的端部区域是：柔性管的压力护套的端部区域，压力护套限定用于允许流体流动的内部通道；柔性管的外护套的端部区域，外护套限定柔性管的外表面；和/或中间护套的端部区域，中间护套位于压力护套和外护套之间的环形空间中。

15、本发明的另一主题涉及一种柔性管，该柔性管包括中心区段，该中心区段包括至少一个聚合物护套和围绕聚合物护套布置或布置在聚合物护套中的多个铠装元件，该柔性管包括安装在中心区段一端处的至少一个如上文所定义的端接件。

16、本发明的另一主题是一种用于组装柔性管的方法，该方法包括以下步骤：

17、-提供柔性管的聚合物护套的端部区域和柔性管的铠装元件的端部区段，端部区段围绕聚合物护套的端部区域布置或布置在聚合物护套的端部区域中；

18、-装配端部拱和罩盖，端部拱限定用于允许流体沿中心轴线流动的中心孔道，罩盖与端部拱一起限定用于接收铠装元件的端部区段的腔室；

19、-组装至少一个密封组件，密封组件包括至少一个压接环，压接环包括径向插入到聚合物护套中的至少一个凸起；

20、-远离压接环将环形密封件布置成与聚合物护套接触；

21、其特征在于，环形密封件包括能朝向聚合物护套径向变形的环形中心区域、以及沿轴向位于环形中心区域两侧上的两个加强的环形周边区域，所述方法包括使两个环形周边区域朝向彼此移动，以致动环形中心区域从息止构型到围绕聚合物护套密封的工作构型的朝向聚合物护套的径向变形。

22、根据本发明的方法可以包括单独地或根据任何技术上可能组合选用的以下特征中的一个或多个：

23、-端接件限定用于接收环形密封件的座槽，座槽由用于致动环形密封件的横向致动表面界定，横向致动表面位于端部拱上或位于相对端部拱固定的部件上，横向致动表面面对第一环形周边区域延伸，座槽还由用于推动环形密封件的横向推力表面界定，横向推力表面与横向致动表面相对地位于用于致动对环形密封件进行挤压的附加部件上，横向推力表面面对第二环形周边区域延伸，使两个环形周边区域朝向彼此移动包括使横向致动表面和横向推力表面相对于彼此进行相对移动，以使环形密封件从息止构型切换到工作构型；

24、-该方法包括将外部压力传递到柔性管直至横向致动表面和第一环形周边区域之间的间隙，以使第一环形周边区域更靠近第二环形周边区域。