柔性管的製造方法
2023-04-23 17:37:21
專利名稱：柔性管的製造方法
技術領域：
本發明涉及由不同材料的多個層形成的成本較低的軟管，這種軟管 適於在海底和陸地上使用。發明內容本發明提出一種柔性管，其包括確定一縱向通道的管狀件；在該 管狀件上纏繞的金屬條；以及在該金屬條上延伸的外套；其中該金屬 條具有恆定的厚度並彎曲以具有 一 個橫截面，該橫截面形成一 大體水 平的內部分以及 一 與該內部分徑向向外間隔開的大體水平的外部分， 該金屬條這樣纏繞成，使得該金屬條的該外部分與其相鄰巻繞件的相 應內部分重疊，並使該金屬條的該內部分由相鄰巻繞件的相應外部分 重疊，以獲得互鎖效果，其特徵在於，所述大體水平的內部分從該金 屬條的一邊緣延伸到該金屬條的彎曲部分，並且所述大體水平的外部 分與該內部分和該彎曲部分整體形成，以及所述大體水平的外部分從該彎曲部分延伸到該金屬條的其他邊緣。本發明提出一種柔性管，其包括確定一縱向通道的管狀件；在該 管狀件上纏繞的金屬條；以及在該金屬條上延伸的外套；其中該金屬 條具有恆定的厚度，並且其特徵在於，該金屬條的橫截面具有凸部分 和凹部分，該凸部分包括經由一大體水平的外部分從該金屬條的一邊 緣延伸到該金屬條的一彎曲部分的第一彎曲區，該凹部分包括經由一 大體水平的內部分從該金屬條的其他邊緣延伸到該金屬條的該彎曲部分的另一彎曲區，該凸部分和凹部分整體形成，該金屬條的該凸部分 與其相鄰巻繞件的相應凹部分重疊，並且該金屬條的該凹部分與其相 鄰巻繞件的相應凸部分重疊，以獲得互鎖效果。本發明提出 一 種製造柔性管的方法，該方法包括提供多個巻曲的 具有大致圓形橫截面的該金屬絲，其特徵在於，將該金屬絲展開，同 時使該金屬絲的展開部分通過相對軋輥，以便使該圓形的橫截面成形 為大致矩形的橫截面，並且圍繞管狀件至少纏繞該金屬絲的 一部分， 以形成第一抗拉伸層。本發明提出 一種製造柔性管的方法，該方法包括提供巻繞的薄板 材料，其特徵在於，將該薄板展開，同時使該薄板的的展開部分通過 在該薄板的運行路徑上的多個間隔開的切割刀具，以便將薄板切割成 多個金屬絲，每一金屬絲具有大致矩形橫截面，並且圍繞管狀件至少 纏繞該金屬絲的一部分，以形成第一抗拉伸層。
圖l是縱向橫截面圖，其示出本發明實施例的柔性管； 圖2是縱向橫截面圖，其示出本發明另一實施例的柔性管； 圖3A-3C是縱向橫截面圖，其示出圖l和圖2所示實施例的管子 的一層的另一實施例。
具體實施方式
圖1示出本發明實施例的柔性管，該柔性管總的用標記IO表示。 該管子10由內部管件形成，該管件最好由塑料套12形成，其管內孔 用於傳送流體。該套可以用常規方式採用聚合物等製成。層14纏繞在套12上，以抵抗內部壓力、液l爭壓力造成的破壞和石皮 裂。層14形成的方法是將一最好由碳鋼做的連續的金屬條螺旋狀地纏 繞，以使相鄰的巻繞層互鎖，形成一柔性層，這種柔性層提供了高的 環向強度和軸向強度。這種層14由本發明的受讓人，即Wellstream，Inc. /〉司，以商標名為"Flexlok"在市場上出售。纏繞的金屬絲組件16在層14上延伸，該組件由一系列金屬絲16a 和另一系列的金屬絲16b組成，前者圍繞層14外部螺旋形地纏繞，以 形成第一抗拉伸層，而後者圍繞第一系列金屬絲16a纏繞，以形成在 第一抗拉伸層上延伸的第二抗拉伸層。該金屬絲16a和16b具有大體 圓形的截面，並以較高的捻向角纏繞，從而形成高的環向強度和軸向 強度。優選的是，金屬絲16a和16b中至少一部分金屬絲用具有陽極鍍層的碳鋼製成。應當注意到，層14可以防止該套12膨脹進入到抗 拉伸層16a和16b的金屬絲之間的間隙中。在金屬絲組件16上螺旋狀地纏繞一層或多層的帶18，該帶可以是 塑料或金屬形成，並可以用玻璃、金屬或強度較大的塑料增強。雖然 在附圖中未示出，但是應當明白，該帶也可以在層14和金屬絲組件16 之間延伸，以及在一系列的金屬絲16a和16b之間延伸。保護性外絕緣管套20在帶18上延伸，該管套最好用常規方法擠壓 在帶18上，該帶具有便於擠壓的光滑表面。管套20是可選擇的，只 在帶18不足夠保護管子10的其餘部件時才需要。圖2示出管子10，，該管子類似於圖1所示的管子10,並包括圖1 所示的一些部件，這些部件用相同的標i己表示。在圖2的實施例中， 金屬絲組件26在層14上延伸，該金屬絲由一系列的金屬絲26a和26b 組成，其橫截面基本上為矩形。金屬絲26a螺旋狀地圍繞層14纏繞， 以形成第一抗拉伸層，而金屬絲26b圍繞第一系列金屬絲26a纏繞， 以形成在第 一抗拉伸層延伸的第二抗拉伸層。按照本發明方法的實施例，金屬絲26a和26b的矩形外形的成形方 法是，將纏繞在心軸等上的巻取金屬絲退巻展開，使金屬絲穿過相對 的軋輥，用軋輥將金屬絲壓成大致矩形的橫截面。按照成形金屬絲26a和26b的另 一種方法，是將細長的金屬板從金 屬絲巻退巻展開，並在金屬板的運行路徑上放置許多間隔開的切割刀 具，將金屬板切成多個金屬絲。這些切割刀具間隔開，以這樣的方式 切割成多個具有矩形橫截面的金屬絲。上述兩種方法均可以避免採用價格貴的專用滾軋機，在這種軋機 中，需要用重複的軋輥成型和熱處理操作來加工圓形碳鋼金屬絲巻。另外，在圖2的實施例中，也應當明白，與帶層18相同的纏繞帶 還可以在層14和金屬絲組件26之間以及在一系列金屬絲26a和26b 之間延伸。按照圖2的實施例，也可以在套12內設置內層28。該內層28最 好由多個螺旋形纏繞的、有波紋的和/或互鎖的條形成，以便提供額外 的抗壓扁和抗徑向壓縮強度。如果設置由內層28,在套12可以在層 28的外表面上4齊壓成形。應當強調指出，金屬絲組件26和內層28 二者均可包括在管子10和/或10，中，或只包含一個，而沒有另一個。圖3A-3C是在管子10和/或管子IO，中使用的層14的另一實施例。 參照圖3A,最好為碳鋼的連續金屬條30,螺旋狀地圍繞相鄰的內部件 (未示出)纏繞。用附圖標記30a和30b表示兩個相鄰的內巻繞件， 而分別用標記30c、 30d和30e表示三個相鄰的外巻繞件。將條30這樣 纏繞成，以使得巻繞件30d疊置在巻繞件30a和30b上，巻繞件30c 疊置在巻繞件30a和其相鄰的內巻繞件(未示出)上，而巻繞件30e 疊置在巻繞件30b和其相鄰的內巻繞件(未示出)上，等等。將條30 按這種方式巻繞在管子10或IO，的整個長度上，應當明白，可以改變 沿徑向隔開的巻繞件的數目，由此可以改變該層的厚度。按照圖3B所示的實施例，圍繞相鄰內部件(未示出)螺旋纏繞連 續的最好是碳鋼的金屬條34 。可用任何已知的方式成型或加工該條34, 使其橫截面具有大體水平的第 一 內部分34a、與第 一 內部分34a徑向向 外間隔開的大體水平的第二內部分34b 、以及在部分和34b之間延 伸的彎曲部分34c，該條34最好是碳鋼條，螺旋地圍繞相鄰的內部件 (未示出)纏繞。將該條34纏繞成，使得部分34b疊置在其相鄰巻繞 件的內部分上，而部分34a由其相鄰巻繞件的外部分疊置，由此獲得 互鎖效果。該條34纏繞在管子10或10，的整個長度上，應當明白，可 以改變徑向隔開巻繞件的數目，由此可以改變形成的層的厚度。按照圖3C的實施例，在相鄰內部件(未示出)上螺旋一大地纏繞最 好是碳鋼的連續金屬條38。可以採用任何已知方法成型或加工該條38， 使其形成的橫截面具有從凹部分38b延伸出的凸部分38a。將該條38 這樣纏繞，以使得該凸部分38a疊置在其相鄰巻繞件的凹部分上，而 使凹部分38a由其相鄰巻繞件的凸部分疊置，由此獲得互鎖效果。該 條38纏繞在管子10和10，的整個長度上，應當明白，可以改變徑向間 隔開的巻繞件的數目，由此可以改變形成的層的厚度。變型1. 在各個上述實施例中，除了管子10中的一系列的金屬絲16a和 16b以及管子10，中一系列的金屬絲26a和26b之外，還可以設置額外 的抗拉伸金屬絲層。2. 可以從上述各個實施例中省去碳鋼條的層14,在這種情況下，可 以將第一抗拉伸層16a直接巻繞在套12上。
3. 如果如變型2中所述，省去碳鋼條，則可以設置可選擇的類似於 帶18的巻繞帶，該巻繞帶可以在套12和第一抗拉伸層16a之間延伸。
4. 形成該層14的條的相鄰巻繞件不一定必須互鎖。
5. 在極端惡劣的條件下，在上述各個實施例中，可以圍繞該層20 設置類似於層14的外層，以增加保護。
6. 在極端惡劣的條件下，可以圍繞該層20設置類似於層14的外層， 以增加保護。應當明白，空間術語例如"在上"、"在下"、"之間"、"外部"、 "內部"和"圍繞"只是用於說明的目的，不限制上述層的特定取向 和位置。因為在上述公開的實施例中，可以進行其它的改變、變型和替換， 所以最好以廣泛的意義和以本發明範圍相一致的方式解釋所附的權利 要求書。
權利要求
1.一種製造柔性管的方法，該方法包括提供多個捲曲的具有大致圓形橫截面的該金屬絲，其特徵在於，將該金屬絲展開，同時使該金屬絲的展開部分通過相對軋輥，以便使該圓形的橫截面成形為大致矩形的橫截面，並且圍繞管狀件至少纏繞該金屬絲的一部分，以形成第一抗拉伸層。
2. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，圍繞該管狀件纏繞該金屬絲的一部分，並且還包括圍繞該金屬絲的纏繞部分的外部纏繞該 金屬絲的另 一部分，以形成在該第一所述抗拉伸層之上延伸的另 一抗 拉伸層。
3. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，其還包括在該纏繞步 驟之前將金屬條巻繞在該管狀件上，該金屬絲纏繞在該金屬條上。
4. 如權利要求3所述的方法，其特徵在於，該金屬條具有恆定的 厚度。
5. 如權利要求3所述的方法，其特徵在於，該金屬條的相鄰巻繞 件是互鎖的。
6. 如權利要求4所述的方法，其特徵在於，該金屬條的橫截面具 有大體水平的內部分、與該內部分徑向向外間隔開的大體水平的外部 分、以及在該內部分與該外部分之間延伸的彎曲部分。
7. 如權利要求6所述的方法，其特徵在於，這樣纏繞該金屬條， 即，使得該金屬條的該外部分與其相鄰春繞件的相應內部分重疊，並 使該金屬條的該內部分與其相鄰巻繞件的相應外部分重疊，以獲得互 鎖效果。
8. 如權利要求4所述的方法，其特徵在於，該金屬條的橫截面具 有從凹部分延伸出的凸部分。
9. 如權利要求8所述的方法，其特徵在於，這樣纏繞該金屬條， 即，使得該金屬條的該凸部分與其相鄰巻繞件的相應凹部分重疊，並 且該金屬條的該凹部分與其相鄰巻繞件的相應凸部分重疊，以獲得互 鎖效果。
10. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，其還包括在該纏繞的 金屬絲之上形成一外套。
11. 一種製造柔性管的方法，該方法包括提供巻繞的薄板材料，其特徵在於，將該薄板展開，同時使該薄板的的展開部分通過在該薄板 的運行路徑上的多個間隔開的切割刀具，以便將薄板切割成多個金屬 絲，每一金屬絲具有大致矩形橫截面，並且圍繞管狀件至少纏繞該金 屬絲的一部分，以形成第一抗拉伸層。
12. 如權利要求11所述的方法，其特徵在於，圍繞該管狀件纏繞 該金屬絲的一部分，並且還包括圍繞該金屬絲的纏繞部分的外部纏繞 該金屬絲的另 一部分，以形成在該第 一 所述抗拉伸層之上延伸的另一 抗拉伸層。
13. 如權利要求11所述的方法，其特徵在於，其還包括在該纏繞步驟之前將金屬條巻繞在該管狀件上，該金屬絲纏繞在該金屬條上。
14. 如權利要求13所述的方法，其特徵在於，該金屬條具有恆定 的厚度。
15. 如權利要求13所述的方法，其特徵在於，該金屬條的相鄰巻 繞件是互鎖的。
16. 如權利要求13所述的方法，其特徵在於，該金屬條的橫截面 具有大體水平的內部分、與該內部分徑向向外間隔開的大體水平的外 部分、以及在該內部分與該外部分之間延伸的彎曲部分。
17. 如權利要求16所述的方法，其特徵在於，這樣纏繞該金屬條， 即，使得該金屬條的該外部分與其相鄰巻繞件的相應內部分重疊，並 使該金屬條的該內部分與其相鄰巻繞件的相應外部分重疊，以獲得互 鎖效果。
18. 如權利要求13所述的方法，其特徵在於，該金屬條的橫截面 具有/人凹部分延伸出的凸部分。
19. 如權利要求18所述的方法，其特徵在於，這樣纏繞該金屬條， 即，使得該金屬條的該凸部分與其相鄰巻繞件的相應凹部分重疊，並 且該金屬條的該凹部分與其相鄰巻繞件的相應凸部分重疊，以獲得互 鎖效果。
20. 如權利要求11所述的方法，其特徵在於，其還包括在該纏繞 的金屬絲之上形成一外套。
全文摘要
一種柔性管(10)的製造方法，按照其方法該管由不同材料的多個層(12、14、16、18、20)形成，該管適於在海底和陸地上的應用。特別是包括提供多個捲曲的具有大致圓形橫截面的該金屬絲，其中將該金屬絲展開，同時使該金屬絲的展開部分通過相對軋輥，以便使該圓形的橫截面成形為大致矩形的橫截面。
文檔編號F16L11/04GK101255934SQ20081008318
公開日2008年9月3日 申請日期2000年11月4日 優先權日1999年11月5日
發明者A·麥科尼, D·J·弗拉澤爾, M·D·卡爾曼, R·G·赫夫林 申請人:韋爾斯特裡姆國際有限公司