可卷繞本體、裝置及其生產(chǎn)方法
【專利說明】可卷繞本體、裝置及其生產(chǎn)方法
[0001]本發(fā)明涉及用于制造柔性導(dǎo)管以及用于提供螺旋形復(fù)合本體的方法和裝置。具體地，但是非排他地，本發(fā)明涉及使用本體的方法，該本體在固有狀態(tài)中具有螺旋形狀，其可圍繞下面的層卷繞以形成柔性導(dǎo)管的防護層。
[0002]傳統(tǒng)上，柔性導(dǎo)管用于將諸如油和/或氣體和/或水的產(chǎn)出流體從一個位置運輸?shù)搅硪粋€位置。已發(fā)現(xiàn)柔性導(dǎo)管在將海底位置連接到海平面位置時是有用的。柔性導(dǎo)管通常形成為柔性導(dǎo)管本體和一個或多個端部接頭的組件。導(dǎo)管本體常規(guī)地形成為分層材料的組合，該組合形成包含壓力的管道。導(dǎo)管結(jié)構(gòu)允許在使用中的大的偏轉(zhuǎn)而不引起彎曲應(yīng)力，彎曲應(yīng)力在導(dǎo)管的壽命期間損害其功能。導(dǎo)管本體大體構(gòu)建為包括管狀金屬和典型地彼此非粘著的聚合物層的組合結(jié)構(gòu)。
[0003]這種非粘著柔性導(dǎo)管已用于深水(小于3300英尺(1005.84米))和超深水(大于3300英尺(1005.84米))開發(fā)。當(dāng)然，柔性導(dǎo)管也可用于淺水應(yīng)用(例如，小于大約500米深度)或甚至用于岸上(陸上)應(yīng)用。
[0004]通常，常規(guī)非粘著柔性導(dǎo)管包括配置在下面的層周圍的金屬加強“線”(諸如熱塑性襯墊)以承載箍和由柔性導(dǎo)管經(jīng)受的軸向負(fù)載。典型地，可具有矩形截面或互鎖截面的這些線由金屬材料(諸如鋼)形成，然而，已建議可使用復(fù)合結(jié)構(gòu)。然而，復(fù)合結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為幾乎完全是彈性地且在制造期間不能塑性變形，因此不能容易地制造出適合于構(gòu)建非粘著柔性導(dǎo)管的形狀。事實上，常規(guī)地，這種復(fù)合結(jié)構(gòu)通常必須就地模制。
[0005]某些解決方案已通過將預(yù)先固結(jié)的薄帶堆疊在一起以及將它們結(jié)合到“線”配置內(nèi)而創(chuàng)造出這種結(jié)構(gòu)。其然后作為復(fù)合線卷繞以形成柔性導(dǎo)管層。如通常的防護線卷繞的那樣以常規(guī)技術(shù)執(zhí)行卷繞。然而所有這些建議的解決方案都呈現(xiàn)出其自身的缺點。例如，生產(chǎn)速度是抑制因素，以及，仍然存在保留在防護層中的殘余應(yīng)力，其可最終導(dǎo)致導(dǎo)管失效。
[0006]本發(fā)明的目標(biāo)是至少部分地緩和上述問題。
[0007]本發(fā)明的某些實施例的目標(biāo)是提供拉擠成型工藝，其可用于制造具有固有螺旋形狀的復(fù)合本體。
[0008]本發(fā)明的某些實施例的目標(biāo)是提供可螺旋地卷繞在柔性導(dǎo)管中的復(fù)合線，該線可經(jīng)由比常規(guī)技術(shù)更快的生產(chǎn)工藝制造。
[0009]本發(fā)明的某些實施例的目標(biāo)是提供一種用于使用拉擠成型工藝提供螺旋復(fù)合本體的方法和裝置，在拉擠成型工藝期間，拉擠成型工藝的參數(shù)是變化的，使得固化復(fù)合本體的最終產(chǎn)品提供成帶有螺旋形狀。
[0010]本發(fā)明的某些實施例的目標(biāo)是提供柔性導(dǎo)管本體，其中，防護層中的一個或多個線或所有線通過具有固有螺旋形狀的復(fù)合本體提供。
[0011]本發(fā)明的某些實施例的目標(biāo)是使用螺旋形的復(fù)合本體用于制造一個或多個層的柔性導(dǎo)管的目的。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種制造柔性導(dǎo)管本體的方法，所述方法包括卷繞至少一個復(fù)合本體的步驟，該至少一個復(fù)合本體在下面的導(dǎo)管層周圍具有大致螺旋的固有形狀。
[0013]該方法還適宜地包括將多個螺旋復(fù)合本體同時卷繞在下面的層周圍以提供防護層。
[0014]該方法還適宜地包括通過卷繞該多個螺旋復(fù)合本體來提供壓力防護層或拉伸防護層。
[0015]該方法還適宜地包括卷繞螺旋復(fù)合本體，該螺旋復(fù)合本體在防護層形成時具有與防護層的相鄰繞線互鎖的截面輪廓。
[0016]該方法還適宜地包括卷繞螺旋復(fù)合本體，該螺旋復(fù)合本體沿著本體的長度具有足夠的軸向剛度以將防護層中的相鄰繞線之間的間隙維持得低于預(yù)定最大間隙距離。
[0017]該方法還適宜地包括卷繞中空復(fù)合本體。
[0018]該方法還適宜地包括卷繞具有至少部分地填充內(nèi)部區(qū)域的氣凝膠材料的至少一個中空復(fù)合本體。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種提供螺旋復(fù)合本體的方法，其包括如下步驟:通過牽拉至少一個纖維元件穿過樹脂池提供樹脂浸漬纖維，且通過在線性模具中固化樹脂浸漬纖維提供固化的復(fù)合本體；由此，通過確定與模具中的浸漬纖維相關(guān)聯(lián)的至少一個參數(shù)以螺旋形狀提供固化復(fù)合本體。
[0020]該方法還適宜地包括通過改變與固化浸漬纖維的步驟相關(guān)聯(lián)的至少一個操作參數(shù)來確定所述至少一個參數(shù)。
[0021]該方法還適宜地包括通過使纖維元件上的牽拉力的作用位置從與模具關(guān)聯(lián)的直通路徑偏移來改變所述至少一個操作參數(shù)。
[0022]該方法還適宜地包括通過使?fàn)坷袒瘡?fù)合本體的牽拉單元關(guān)于模具選擇性地旋轉(zhuǎn)來改變所述至少一個操作參數(shù)。
[0023]該方法還適宜地包括通過在模具的至少一個區(qū)域中選擇變化的溫度輪廓來改變所述至少一個操作參數(shù)。
[0024]該方法還適宜地包括在模具的至少一個區(qū)域中提供有差別的溫度輪廓。
[0025]該方法還適宜地包括通過改變沿著浸漬纖維的長度和/或?qū)挾鹊妮S向和/或扭轉(zhuǎn)剛度來確定所述至少一個參數(shù)。
[0026]該方法還適宜地包括提供帶有浸漬纖維的至少一個橫向纖維和/或橫向織物。
[0027]該方法還適宜地包括在線過程。
[0028]該方法適宜地包括連續(xù)生產(chǎn)過程。
[0029]該方法適宜地包括拉擠成型方法。
[0030]該方法適宜地提供:固化復(fù)合本體是伸長本體，其具有沿著復(fù)合本體的長度的大致共同的截面。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了用于提供螺旋復(fù)合本體的裝置，其包括用于固化從樹脂池提供的樹脂浸漬纖維的線性模具；以及從線性模具牽拉固化復(fù)合本體的牽拉單元;其中，通過牽拉單元提供的牽拉力的作用位置從與模具關(guān)聯(lián)的直通路徑偏移，和/或牽拉單元和模具可關(guān)于彼此選擇性地旋轉(zhuǎn)，以提供具有固有螺旋形狀的復(fù)合本體。
[0032]該牽拉單元適宜地是夾固和牽拉單元，其關(guān)于模具的出口孔口具有可選擇的位置。
[0033 ] 牽拉單元適宜地可圍繞縱向牽拉單元軸線旋轉(zhuǎn)。
[0034]模具適宜地包括至少兩個間隔開的加熱器元件以在模具中提供至少兩個溫度受控區(qū)。
[0035]裝置還適宜地包括樹脂池，該樹脂池包括樹脂源。
[0036]裝置還適宜地包括在樹脂池和模具之間的至少一個張力/引導(dǎo)板。
[0037]裝置還適宜地包括至少一個線軸架元件，其包括單向或多向加強件。
[0038]裝置還適宜地包括至少一個加強元件，其包括纖維墊或纖維粗紗或碳纖維或無紡面紗。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了大致如前文參考附圖描述的那樣構(gòu)造和配置的裝置。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了大致如前文參考附圖描述的方法。
[0041]本發(fā)明的某些實施例可提供用于提供螺旋復(fù)合本體的方法和裝置。通過在復(fù)合本體中產(chǎn)生螺旋形狀，該本體可在下面的結(jié)構(gòu)周圍螺旋地卷繞，且只要繞線的節(jié)距大致匹配復(fù)合本體的固有狀態(tài)的節(jié)距，則繞線和層中由多個這種繞線產(chǎn)生的應(yīng)力和應(yīng)變幾乎完全或完全地消除。
[0042]本發(fā)明的某些實施例可提供用于經(jīng)由拉擠成型工藝制造螺旋本體的方法和裝置。因此，可用于形成柔性導(dǎo)管繞線的復(fù)合本體的制造速率相對于現(xiàn)有技術(shù)極大地提高。
[0043]本發(fā)明的某些實施例可用于形成非粘著柔性導(dǎo)管，其具有帶有減小的比重的柔性導(dǎo)管本體?？梢雴为毜膹?fù)合加強元件來替換等同的常規(guī)功能金屬元件以形成完全或部分(混合式)復(fù)合非粘著柔性導(dǎo)管。
[0044]本發(fā)明的某些實施例可提供具有可根據(jù)用途按照需要選擇的截面的螺旋復(fù)合本體的方法。例如，在制造期間在螺旋復(fù)合本體中可形成方框形截面或大致Z形截面或C形截面。
[0045]本發(fā)明的某些實施例可對另外的平面區(qū)段拉擠成型件以彎曲和扭曲方式模制，以在將本體應(yīng)用到柔性導(dǎo)管(諸如拉伸或壓力防護卷繞)時有助于使所應(yīng)用的彎曲應(yīng)變和所發(fā)生的扭曲盡可能小。這排除了對于這種目的使用直拉擠成型的缺點，直拉擠成型具有在加載為導(dǎo)管結(jié)構(gòu)的部分之前在彎曲和扭曲情況下利用拉擠成型件的部分內(nèi)在強度的缺點。相對于本發(fā)明所提供的解決方案，直拉擠成型的使用導(dǎo)致較低的效率且因此在較低的總體應(yīng)用負(fù)載下失效。
[0046]現(xiàn)在將參考附圖僅通過示例在下文中描述本發(fā)明的實施例，在附圖中:
圖1示出柔性導(dǎo)管本體；
圖2示出柔性導(dǎo)管的使用；
圖3示出拉擠成型工藝的示意圖；
圖4示出線性模具中的兩個加熱區(qū)；
圖5示出在復(fù)合本體中形成彎曲；
圖6示出