纤维增强管制造技术

已经发明专利技术了用于传输流体的柔性纤维增强管。该管的柔性足以可缠绕，甚至是在冬天的温度条件下。在埋入地下、不受限制和弯曲时，该管可容忍压力。该管在正常处理之下显示了抗冲击性并且能利用连续的工序形成，以使得其能被放置的同时进行制造。一种柔性纤维增强管包括具有内表面和外表面的内管状衬套；螺旋地包裹在内衬套周围并与之直接接触的第一增强纤维层；螺旋地包裹在增强纤维下层周围并与之直接接触的外层；以及施加在增强纤维外层之上并与之直接接触的外管状护套。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
需要用柔性管来在压力之下传送流体，比如酸性气体(sour gas)、二氧化碳和碳氢化合物。期望管能不塌陷或隆起地缠绕，甚至在低温环境中。管必须还能在使用条件下容纳高压流体，比如在埋入地下、不受限制和弯曲时。
技术实现思路
已经专利技术了用于传输流体的柔性纤维增强管。该管的柔性足以可缠绕，甚至是在冬天的温度条件下。在埋入地下、不受限制和弯曲时，该管可容忍压力。该管在正常处理之下显示了抗冲击性并且能利用连续的工序形成，以使得其能被放置的同时进行制造。根据本专利技术的一个方面，提供了一种柔性纤维增强管，其包括具有内表面和外表面的内管状聚合衬套；以第一螺旋方向螺旋地包裹在内管状衬套周围并与之直接接触的第一增强纤维层；螺旋地包裹在增强纤维下层周围并与之直接接触的外层，至少一层增强纤维以与第一螺旋方向相反的第二螺旋方向螺旋地包裹；以及施加在增强纤维外层之上并与之直接接触的外管状护套。增强纤维下层可以是第一增强纤维层或施加在第一层和外层之间的增强纤维中间层。根据另一方面，提供了一种柔性纤维增强管，包括内管状聚合衬套；螺旋地包裹在内管状衬套周围的第一增强纤维层；螺旋地包裹在第一增强纤维层周围并位于其外面的增强纤维外层以及施加在增强纤维外层之上的外覆层，第一增强纤维层和增强纤维外层每个都在内管状衬套和外覆层之间基本上自由地漂移并且该管包括至少一层以第一螺旋方向包裹的增强纤维层以及至少一层以第二螺旋方向包裹的增强纤维层。根据另一方面，提供了一种柔性纤维增强管，包括内管状聚合衬套、螺旋地包裹在内管状衬套周围并将其覆盖的第一增强纤维层，该第一增强纤维层包括基本上连续且干燥的纤维、螺旋地包裹在第一增强纤维层周围并位于其外面的增强纤维外层，该增强纤维外层包括基本上连续且干燥的纤维、以及施加在增强纤维外层之上的外覆层，该管包括至少一层以第一螺旋方向包裹的增强纤维层以及至少一层以第二螺旋方向包裹的增强纤维层。根据另一方面，提供了一种柔性纤维增强管，包括内管状聚合衬套、螺旋地包裹在内管状衬套周围的第一增强纤维层、螺旋地包裹在第一增强纤维层周围并位于其径向外面的增强纤维外层、以及施加在增强纤维外层之上的外覆层，该管包括至少一层以正螺旋方向包裹的增强纤维层以及至少一层以负螺旋方向包裹的增强纤维层，其中第一层和外层给管提供了受控的载荷下径向增长和受控的载荷下轴向增长。一层或更多层中间纤维增强层可施加在第一层和外层之间。当管除了第一层和外层之外还包括一层或更多层中间纤维增强层时，必须是至少一层增强纤维层以正螺旋方向包裹并且至少一层增强纤维层以负螺旋方向包裹。当管仅包括两层增强纤维(第一层和外层)时，外层以与第一层相反(顺时针或逆时针)的螺旋方向包裹。内管状衬套可由至少一层热塑性塑料或弹性体构成。外管状护套可以是热塑性塑料或弹性体。增强纤维可以是玻璃。在一个实施例中，增强纤维基本上连续。在一个实施例中，第一层和外层包括基本上相等但方向相反的缠绕角度以及以基本上相等数量应用的纤维。附图说明图1是根据本专利技术一个实施例的管的侧视图，在连续层中部分地切除。图2是沿着图1中II-II线的剖面图。图3是根据本专利技术另一个实施例的管的侧视图，在连续层中部分地切除。具体实施例方式参考图1和2，其中示出了根据本专利技术的管。该管包括具有内表面12和外表面14的内管状衬套10、螺旋地包裹在内衬套周围并且与其外表面直接接触的第一增强纤维层16、螺旋地包裹在与其直接接触的第一增强纤维层周围的第二增强纤维层18以及施加在第二层之上并且与第二增强纤维层直接接触的外护套20。第一纤维增强层被顺时针或逆时针地包裹并且第二层以与第一层相反的另一顺时针或逆时针方向被包裹。因而，可以说一层以正螺旋角包裹并且另一层以负螺旋角包裹。内管状衬套10很少或没有为管提供了结构支承。优选地，衬套被选择为支承由于外层在其周围的施加而在外护套20的缠绕过程和后续挤压中所引起的负载。而且，衬套被选择为用作渗过和透过囊状物。衬套应当由最分子地密封的聚合物制成，这种聚合物符合可接受的材料成本，如同通过成本效益分析所确定的。通常，衬套应当被选择为使得仅有的泄漏是待传送流体的气体成分的扩散。显然，通过衬套消除气体扩散是优选的。如同可以理解的，衬套被选择为通过待穿过其中的流体基本上抵抗降解(degradation)。衬套由弯曲应变约为2至5个百分比的聚合物构成，比如热塑性塑料或弹性体。热塑性塑料可包括，例如，尼龙、交联聚乙烯(PEX)、聚四氟乙烯(PTFE)、高温工程加固的聚合物或高密度聚乙烯(HDPE)。弹性体可包括，例如，橡胶和腈类。对于石油操作，HDPE尤其有用，因为其以低成本提供了与很多油田化学物质兼容的良好化学性质。在一些实施例中，衬套是多层的。多层衬套可包括，例如，多于一层的相同或不同的热塑性塑料或弹性体。热塑性塑料可包括，例如，尼龙、交联聚乙烯(PEX)、聚四氟乙烯(PTFE)、高温工程加固的聚合物或高密度聚乙烯(HDPE)。弹性体可包括，例如，橡胶和腈类。多层衬套能例如通过各层的共挤而制成，如同现有技术中已知的。这些层被选择为赋予衬套各种性能特点。例如，多层衬套中的一层可赋予抵抗待传送流体的降解，并且另一层可赋予抵抗待传送流体的气体成分的扩散。在一些实施例中，衬套或其一层填充有，例如非晶态粘土、碎玻璃或碳纤维。这些材料能提高衬套例如防止低温破裂、防止聚合物蠕变的很长时间上的稳定性并且可提高衬套后续挤压的初始强度。纤维可以是对齐的或随机的。外护套20包围增强纤维层16、18。虽然该管将用来包含受压流体而无需外护套，但是外护套是有用的，因为其用来防止增强纤维受损，比如由于磨损，以及帮助将纤维稳定和保持在合适位置。外护套可由任何能在一定程度上保护增强纤维的柔性材料构成。外护套可以是，例如，比如热塑性塑料或热弹性体等聚合物并且如果希望可以填充纤维。一些有用的聚合物为，例如，聚乙烯或尼龙，由于它们的抗磨性以及低成本，因此就非常有用。考虑到管的计划用户，可以理解到，外护套20可以被选择为基本上抵抗由于环境影响(例如紫外线光、天气等)以及与其相接触的化学物质所导致的降解。如同期望的，外护套可包括或具有附加在其上的标识符，比如油漆、染色、条形编码、芯片等，或者方便使用或安装的材料，比如电导线或可探测定位的金属零件。然而在使用会磨损增强纤维的材料时，材料应当被间隔或屏蔽为不与增强纤维相接触，如通过嵌入或封入外护套内。在如图1所示的双层管中，增强纤维层16、18被构造为具有一个在正向或顺时针螺旋方向缠绕的层以及另一个在反向或逆时针螺旋方向缠绕的层。层是一根或多根以相同角度和方向缠绕到衬套或下面纤维上的基本上连续的增强纤维。如同可以理解的，基本上连续的增强纤维长度很长，沿着增强捆束的长度延伸，而非由通过缠结、编织或其它方式而被保持在一起的切短或离散纤维所构成。从一根管到另一根管以及从一层到另一层，层16、18可以以不同的方式构造。例如，任一管中的增强纤维层可以变化增强捆束(也称为纤维束)中纤维的数目和布置、纤维类型、缠绕张力、缠绕的螺旋角和/或任一层中的纤维数量和管特性能通过选择这些因素进行控制。管中的纤维层用来反抗由于例如内压力和拉伸载荷所引起的轴向和径向载荷。主要载荷在纤维张力方向，因为通常操作条件很少产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性纤维增强管，包括：具有内表面和外表面的内管状聚合衬套；以第一螺旋方向螺旋地包裹在内管状衬套周围并与之直接接触的第一增强纤维层；螺旋地包裹在增强纤维下层周围并与之直接接触的增强纤维外层，至少一层增强纤维以与第一螺旋方向相反的第二螺旋方向螺旋地包裹；以及施加在增强纤维外层之上并与之直接接触的外管状护套。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：CA伦德伯格，DW迈克雷奥德，SG布伊，
申请(专利权)人：软管系统公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]