專利名稱：一種特殊的多層柔性管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及一種多層柔性管。
背景技術(shù)：
多層柔性管是一種具有內(nèi)管件和外罩管件的結(jié)構(gòu)。內(nèi)管容納被輸送的流體，而外管是用來保護管本體的護罩。在兩層管之間有多層螺旋纏繞的柔性材料，其向管結(jié)構(gòu)添加了不同的功能，包括管的環(huán)向強度、或軸向強度，以及絕緣。這些層是向管提供強度的最有效途徑。執(zhí)行結(jié)構(gòu)分析以確保管的設(shè)計能使增強材料使用最有效。
這種管可以用來輸送腐蝕性流體，也可以用在腐蝕性環(huán)境中。這種管具有長的使用壽命并且能被回收、整修及重新裝配。


圖1顯示了第一螺旋纏繞增強層；圖2顯示了第二螺旋纏繞增強層；圖3顯示了第三螺旋纏繞增強層；圖4顯示了第四螺旋纏繞增強層；圖5顯示了聚合物層；圖6顯示了可選的環(huán)向增強層。
具體實施例方式
所述特殊的多層柔性管由很多管件和螺旋纏繞增強件組成。為了描述管的主要結(jié)構(gòu)，從內(nèi)層向外層依次描述每一層。
圖1中，內(nèi)管件(記作層A)被第一螺旋增強層(層B)覆蓋，該增強層相對管軸線以30度和70度之間的鋪設(shè)角度纏繞。該螺旋層為管提供軸向和環(huán)向強度。根據(jù)設(shè)計，層的增強帶條數(shù)目從2至8不等。典型地，螺旋纏繞層B將覆蓋層A管件面積的90％。圖1中所示的管是一種典型設(shè)計。因此，層B的每根帶條之間有間隙。面積覆蓋率可以在50％至150％之間變動。使得在更一般結(jié)構(gòu)的情形下具有半帶寬的間隙或50％的重疊。
第二螺旋纏繞層(層C)沿與層B相反的方向纏繞，如圖2所示。與層B作用相同，層C也為管提供軸向和環(huán)向強度。除了纏繞方向相反外，層C的其它螺旋特性與層B相同。由于反向，層C提供了與層B引起的扭矩相反的扭矩，使得管處于扭矩平衡狀態(tài)。圖2顯示了一種典型的設(shè)計。如圖2所示，層A暴露的地方形成菱形間隙。
圖3中，層D沿與層C相反而與層B相同的方向纏繞。層D這樣纏繞使得菱形間隙被覆蓋。除了纏繞直徑略大外，層D的其它螺旋特性與層B相同。
層E沿與層D相反的方向纏繞，如圖4所示。層E與層C纏繞方向相同。層E這樣纏繞使得層C和層D之間形成的菱形間隙被覆蓋。除了纏繞直徑略大外，層E的其它螺旋特性與層C相同。
圖5顯示了纏繞在最外面增強層上的層F。
層B和層C構(gòu)成管的螺旋增強件的扭矩平衡副。
層D和層E構(gòu)成管的螺旋增強件的附加扭矩平衡副。
如需要低壓管，僅需要層B和層C構(gòu)成管的增強層。如果需要高壓管，則可加入層D和層E。
如需要超高壓管，可在管上增加另一副層B和層C。換句話說，可在管上反復(fù)增加層B和層C副以及層D和層E副，以滿足高壓管設(shè)計的需要。
對于一種非常高的壓力設(shè)計，一種替代方式是在層B之前纏繞層Z，從而不再需要層D和層E，如圖6所示。
一旦確定了增強層，如果結(jié)構(gòu)中沒有內(nèi)部絕緣層，在壓制外罩層前，將聚合物帶纏繞在增強層的外表面上。
在對所有的內(nèi)層處理完后壓制外罩層(層G)。
絕緣層可以纏繞在外罩層的內(nèi)部或外部。如果它纏繞在罩層的內(nèi)部，則可以除去聚合物帶層F。外罩層可以直接壓制在絕緣層上。絕緣層可由任意類型的泡沫或成形絕緣材料制得。
如果需要電加熱，一副螺旋增強件可以用金屬帶條制造。在每兩層螺旋增強件之間纏繞電絕緣層，從而在金屬層之間形成電屏蔽。
如果用于海洋應(yīng)用，可以增加增重層以解決底端穩(wěn)定性要求。該增重層可以由金屬或其它重材料制成。對于深水，在內(nèi)管件(層A)的內(nèi)部插入防塌層抵抗設(shè)計水深下的外部水壓。
變型和等同下面對本發(fā)明的微小改變被認為是本發(fā)明的變型和等同設(shè)計。
A)帶條材料的改變螺旋增強層所用的材料可以是金屬帶條，包括鋼、合金、鋁以及銅合金。也可以是由復(fù)合材料或纖維增強聚合物制成的材料。
B)管結(jié)構(gòu)的改變應(yīng)該理解，對于超高壓設(shè)計，可以在層B的內(nèi)部增加另一增強層。該層Z可以直接重疊地纏繞在層A的外面(見圖6)。本發(fā)明的最簡單的設(shè)計僅包括層A、B、C和外罩層。對于中等壓力的設(shè)計，結(jié)構(gòu)可以包括層A、Z、B、C和外罩層或者層A、B、C、D、E和外罩層。對于高壓結(jié)構(gòu)，可以使用所有層(A、Z、B、C、D和E)。對于超高壓結(jié)構(gòu)，層副(B、C或D、E)可以重復(fù)任意次以滿足設(shè)計的需要。根據(jù)具體設(shè)計不同，纏繞在螺旋增強層最外面的聚合物層F可以去除。
熱絕緣層是可以手工或機器纏繞的任意類型的泡沫材料。
C)帶條橫截面形狀的改變帶條的橫截面形狀通常是矩形，但可以是任意其它的形狀。
D)層面積覆蓋率的改變典型的面積覆蓋率大約為90％至95％，在螺旋增強層的相鄰纏繞帶之間有間隙。然而，在更一般的設(shè)計情形下，面積覆蓋率可以從50％(相鄰纏繞之間有間隙)變化到150％(存在重疊)。
E)外罩的改變外罩可以是完全壓制層G或纏繞帶條層。
權(quán)利要求
1.一種特殊多層柔性管，包括為內(nèi)部流體提供縱向通道的管件；螺旋地纏繞在所述管件上的第一柔性螺旋增強層(層B)，所述第一柔性螺旋增強層以使帶條之間形成小間隙或重疊邊界的方式纏繞；沿與第一螺旋增強層相反的方向環(huán)繞所述第一螺旋增強層螺旋地纏繞的第二柔性螺旋增強層(層C)，所述第二柔性螺旋增強層以使層之間形成小間隙或重疊邊界的方式纏繞；典型設(shè)計中的菱形間隙由層B和層C形成，通過從內(nèi)管件擠壓可對這些間隙進行充填以形成將層B和層C鎖定在適當(dāng)?shù)奈恢玫耐蛊?；以及一壓制或纏繞的外罩層(層G)。
2.如權(quán)利要求1所述的多層柔性管，其特征在于，還包括形成管的附加增強件的層D和層E副以適應(yīng)高壓設(shè)計；其中，沿與第二螺旋增強層相反的方向環(huán)繞所述第二螺旋增強層螺旋地纏繞第三柔性螺旋增強層(層D)，以使第一和第二層形成的菱形間隙被所述第三層的帶條覆蓋的方式纏繞；沿與第三螺旋增強層相反的方向環(huán)繞所述第三螺旋增強層螺旋地纏繞第四柔性螺旋增強層(層E)，以使第二和第三層形成的菱形間隙被所述第四層的帶條覆蓋的方式纏繞。
3.如權(quán)利要求1所述的多層柔性管，其特征在于，在層B前面纏繞附加層(層Z)以適應(yīng)非常高壓的設(shè)計。
4.如權(quán)利要求1所述的多層柔性管，其特征在于，可還包括一可選聚合物層(層F)，所述聚合物層(層F)相對管軸線以大的鋪設(shè)角度螺旋地纏繞在增強層的外部，該層以沒有間隙的重疊方式纏繞。
5.如權(quán)利要求1所述的多層柔性管，其特征在于，在層A的內(nèi)部插入有防塌層以適應(yīng)海洋應(yīng)用。
6.如權(quán)利要求1所述的多層柔性管，其特征在于，在外罩層(層G)的內(nèi)部或外部纏繞有絕緣層。
7.如權(quán)利要求5所述的多層柔性管，其特征在于，有一增重層以滿足底端穩(wěn)定性要求。
8.如權(quán)利要求1-6中任一項所述的多層柔性管，其特征在于，每一層從管的一端向另一端延伸。
9.一種制造特殊設(shè)計柔性管道的方法，包括沿與環(huán)向保護層的方向相反或相同的方向?qū)⒌谝宦菪鰪妼永p繞在管件或環(huán)向保護層上，以一種使層之間形成小間隙或重疊邊界的方式纏繞；沿與第一螺旋增強層的方向相反的方向?qū)⒌诙菪鰪妼永p繞在第一螺旋增強層上，以一種使層之間形成小間隙或重疊邊界的方式纏繞。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，還包括一副附加增強層D和E沿與第二螺旋增強層的方向相反的方向?qū)⒌谌菪鰪妼永p繞在第二螺旋增強層上，以一種使由第一增強層形成的小間隙或重疊邊界被第三層的帶條覆蓋的方式纏繞；沿與第三螺旋增強層的方向相反的方向?qū)⒌谒穆菪鰪妼永p繞在第三螺旋增強層上，以一種使由第二增強層形成的小間隙或重疊邊界被第四層的帶條覆蓋的方式纏繞。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，可選帶條層Z以重疊的方式繞管件纏繞柔性環(huán)向增強層以去除間隙。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，可任選帶條層F以重疊的方式繞最外面的螺旋增強層纏繞聚合物帶條，這樣就不會形成間隙。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，可選防塌層在管件(層A)內(nèi)部插入防塌層。
14.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，可任選絕緣層在外罩層的內(nèi)部或外部纏繞絕緣層。
15.如權(quán)利要求9至14中任一項所述的方法，其特征在于從管的一端向其另一端纏繞每一層。
全文摘要
一種包含輸送流體的管件的特殊多層柔性管。管件可以由一種材料或很多不同的材料制成。管的中間壁由繞管件螺旋纏繞的多層組成，以提供環(huán)向強度和軸向強度。外罩是另一管件，用于保護管本體免受外部環(huán)境的破壞。熱絕緣層可以在外罩的內(nèi)部或外部添加到管上。
文檔編號F16L11/00GK1873280SQ20051007886
公開日2006年12月6日 申請日期2005年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月3日
發(fā)明者陳斌 申請人:陳斌