CN102066824B - 隔离管或其元件的制造和安装 - Google Patents

隔离管或其元件的制造和安装 Download PDF

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Abstract

一种被隔离管系统或组件，包括：颗粒状、合成、或单片的隔离气凝胶材料。描述了用于安装或制造这种系统或组件的技术，以及有利于安装或制造工艺的部件。

Description

隔离管或其元件的制造和安装
相关申请
本申请根据美国法典第35部分§119(e)要求2008年5月1日提交的美国临时专利申请No.61/049,483和2009年2月12日提交的美国临时申请No.61/152,122的利益，两者的内容通过引用整体并入本文。
背景技术
在深水碳氢化合物(例如油、气体或其混合物)的取出中，从海底下方取出原油或气体，并经由管道系统将之转移至水面。将在管道中流动的通常在高温下取出(例如60～300℃)的油或气体的温度维持在约40℃以上非常重要，以避免固体材料和氢氧化物的析出，否则可能导致管道的堵塞，从而妨碍生产。由于很深处的水温略高于冰点(例如约为4℃)，必须提供措施来隔离管道。
此外，如果必须截断油流或气流来维修井穴或者由于严酷的天气条件影响表面平台并中断泵送操作，则将管道和管道系统的其它部件(例如采油树、或水下采油树、提升管等)内的残余原油和气体的温度维持在被取出的特定原油或气体的析出温度以上很重要，以最小化或完全避免在继续生产前清通和/或冲洗管道系统的昂贵且中断生产的必要性。
为此，已付出许多努力，来为水下油气管道系统的隔离问题提供经济有效的解决方案。一种被广泛接受的方法是提供一种包括管中管系统的管道，在该管中管系统中，内管被用作输送管(carrier pipe)的外管包围，并且由内管和外管限定出的环形空间容纳隔离材料。例如，美国专利No.6,145,547公开了一种管中管组件，其包括多微孔材料的自持板，该自持板包围内输送管、并被外输送管包住，其中为纵向气流设置有自由通路。该组件保持在降低的压力，以改善隔热性。
美国专利申请2004/0134556A1公开了一种隔热系统，用于筒状体(例如管中管组件)，其包括至少两个重叠的被抽过气(evacuated)板材，其中的每个板材独立地围绕管中管组件的内管放置，并且所述至少两个板材的每一个的限定间隙的两个相对边缘放置成不重合，从而消除在内外管之间用于热传递的连续通路。
相似地，用于传送液化碳氢化合物(例如液化天然气、液化丙烷气)的管道也广受关注。在该情况下，需要隔热来使液化天然气维持低温(-163℃)，以避免液体由于周围较热环境的传热而发生汽化。
此外，随着油气田被逐渐耗尽，经常采用蒸汽注入，来维持油气田中的储层压力，从而维持经济的生产。在这种技术中，必须将蒸汽传送至生产场所，而生产场所通常是远离蒸汽生成场所的。因此，蒸汽输送管需要隔热，以防止蒸汽的凝结。
在管中管系统中使用聚氨酯泡沫是本领域的公知常识。一些聚氨酯泡沫管中管系统以粘合方式结合内外管，以实现载荷转移。虽然该方法是可接受的，但是一旦过大的作用力破坏了粘性结合，则将失去纵向载荷转移(潜在地，径向载荷转移)的价值。
在工厂、HVAC(加热、通风和空气调节)系统、用于公司、市政或大学校园和建筑的蒸汽加热系统、以及许多其它环境中的热流体和低温流体(例如，诸如氧气、氮气、氩气和氢气等工业气体)的传输也需要隔离。在这些情况的一部分中，外管只是包括例如铝包覆管或PVC管(聚氯乙烯管)等材料的简单覆盖物。
许多隔离管中管组件的现有方法在多方面存在不足。预先形成的隔离板材等当放置在管中管组件内时，必然在隔离体中在它们的相对边缘之间以及端对端安放时的端部之间保持有间隙，使得内外管之间发生传热，降低了隔离效率、并需要更多量的隔离材料。
在一些管中管组件的环形空间内维持降低的压力对形成真空密闭组件的要求极高，并在真空发生损失时使组件的性能处于风险。一些隔离材料例如聚氨酯泡沫在使用寿命期失去隔离效率和/或形状。另一些隔离材料，由于隔离能力的效率较低，需要使用较大直径的外管，以容纳充分的隔离材料。
发明内容
例如2006年12月7日公开的属于Dinon等人的名为Insulated Pipe andMethod for Preparing Same的公开号为2006/272727A1的美国专利申请所公开的管中管组件，相对于现有配置提供了许多优点。由于它们极具吸引力的特征，处理这种组件或其部件的设计、制造和安装的方法和系统继续被需要。还需要的是进一步发展用于隔离管和制造工艺的设计。
在一些方面，本发明涉及管和管组件、或其部件。在另一些方面，本发明涉及制造能够用于向管中管配置或其它间隙空间提供隔离的隔离元件。隔离元件的示例包括包装物(pack)，本文也称为容器。在再一些方面，本发明涉及已被隔离的管中管的组装方法。在一个实施例中，一种系统包括：内管结构；外管结构；和具有多个孔、用于在内管结构和外管结构中的至少一个的移动表面引导气体的插入物。
在另一实施例中，一种被隔离管结构包括：具有外表面的管；缠绕在该外表面上用于形成隔离层的隔离材料；和包围隔离层的外表面的至少一个层。
在再一实施例中，一种被隔离管结构包括：具有外表面的管；位于该外表面的隔离材料，其中隔离材料处于有切口的容器或气泡袋容器中；和可选的覆盖层。
在又一实施例中，一种管中管组件的制备方法包括：扩张流管(flowpipe)，以缩小流管与外管之间的环形空间，从而压缩存在于环形空间中的隔离材料。
在另一实施例中，一种用于向管中管组件中装设隔离材料的结构包括：容纳处于被压缩状态的隔离材料的容器；和包围容器的外表面并在多个分离位置附接至容器的鞘套(sheath)。
在又一实施例中，一种用于向管中管组件中装设隔离材料的方法包括：使保持有被压缩隔离材料并且外表面被鞘套包围的容器破裂，其中鞘套的尺寸形成为允许隔离材料的有限扩张，并且鞘套在多个分离位置附接至容器。
在再一实施例中，一种用于生成管中管组件的方法包括：用鞘套包封保持有被压缩隔离材料的包装物，其中鞘套的尺寸形成为能够以期望直径容纳被装设的隔离材料；以及破开(breach)容器来将隔离材料装设到鞘套内。
在又一实施例中，一种用于生成容器的方法包括：用颗粒状隔离材料填充箱体；封闭箱体以形成封闭容器；在模具中挤压封闭容器以形成成形的容器；以及向成形的容器施加真空以降低容器内的压力。
在再一实施例中，一种用于压缩拱形容器的方法包括：向处于拱形容器的顶部区域的铰链施加压力；使拱形容器的边缘从松弛位置移动至约束位置，从而压缩拱形容器。
在另一实施例中，一种用于制造处于被压缩构造的柔性容器的方法包括：模制处于未压缩构造的容器，以在容器的一个表面形成凹部，从而压缩处于未凹入区域中的隔离材料。
在又一实施例中，一种防热系统包括：容纳有一个或多个热分配板材的袋体，该袋体能够缠绕在使管隔离的容器上。
在又一实施例中，一种用于在焊接期间保护被隔离管的方法包括：将包括有一个或多个热分配板材的袋体缠绕在使管隔离的容器上。
本发明能够用于简化管中管配置的制造和/或安装。在一些方面，使用缠绕在流管上的合成气凝胶材料能够消除对外管的需要。本文所公开的技术有助于隔离系统的组装，并且特别有利于处理和滑动重型管道系统。当隔离材料自身有助于应力转移时，管中管设计能够更薄，并且/或者能够包括更少的隔板和/或分隔物。由于与例如气凝胶等隔离材料相比，隔板和分隔物基本是由隔离性能显著较弱的材料制成的，所以在系统的整个长度上减少隔板和分隔物的数量和/或宽度会改善热性能同时降低成本和复杂性。
通过使用机械结合而不是粘性结合、并且由于它们的“回弹”性质，所使用的材料即使在经受现有聚氨酯泡沫系统所采用的能够破坏粘性结合的压缩类型后，也能弹回它们的初始形状，因此能够继续机械地结合系统。
通过对本发明各种实施例的详细描述，许多其它优点将变得清楚明了。
附图说明
在附图中，相同附图标记在不同视图中指代相同部分。附图并不一定是成比例的，相反重点在于说明本发明的原理。附图中：
图1示出了在本发明的背景中有用的密封容器的一个实施例。
图2、3和4是显示约束层在分离点附接至一个或两个半壳容器的截面图。
图5示出了一种管中管组件，其中使用套筒或鞘套来约束多孔、具有弹性、且体积上可压缩的材料，以在套筒与外管之间存在一个空隙空间。
图6是形成在本发明的背景中有用的密封容器的一个工艺的开始和结束时的模具设备的示意性截面图。
图7A和7B是压缩半壳容器的一个实施方式的截面图。
图8A和8B是用于压缩扁平包装物并向扁平包装物中引入凹部的一个工艺的开始和结束时的模具设备的截面图。
图9A和9B是用于压缩扁平包装物并向扁平包装物中引入凹部的一个工艺的开始和结束时的另一模具设备的截面图。
图10A示出了在一侧具有凹部的包装物。
图10B是沿图10A所示包装物的平面AA的截面图。
图10C示出了图10A和10B所示包装物已被缠绕在管上的系统。
图11示出了适于生成气凝胶填充气泡袋的系统。
图12A是能够用于向外管中安装内管结构的配置的截面图。
图12B是可用于向外管中安装内管结构的插入物的视图。
图13A示出了包括附着至包围容器的鞘套的集中器的配置。
图13B、13C和13D示出了可用于图13A所示配置的集中器设计。
图13E是通过图13A的配置得到隔离的管的截面图。
图14是可在安装接头(field joint)焊接期间采用的防热系统的截面图。
图15A示出了图1所示实施例的两个密封容器被定位成围绕内筒状构件的截面图。
图15B示出了具有内管5、外管6和图1所示实施例的两个密封容器的管中管组件，这两个密封容器包括多孔、具有弹性、且体积上可压缩的材料，放置在由内管和外管限定出的环形空间内。
图15C示出了对两个密封容器进行压力平衡后的图13的管中管组件。
图16示出了通过扩张流管来压缩松隔离材料所进行的步骤。
图17示出了可用于扩张流管的筒体扩张器。
图18A和图18B是扩张流管以压缩环形空间中的隔离材料的开始和结束时的设备的截面图。
图19示出了通过扩张流管来压缩单片隔离材料所进行的步骤。
图20是本发明的被隔离管配置的纵截面图。
具体实施方式
下面将参考附图详细描述、并在权利要求中指出包括各种结构细节和部件组合的本发明的上述和其它特征、以及其它优点。应该理解的是，实施本发明的特定方法和装置只是示例性的，而不是用于限制本发明。本发明的原理和特征能够在不背离本发明范围的情况下以各种各样的实施例来实施。
本发明主要涉及被隔离管配置，例如管中管或其它组件或系统，其适于传送温度与或可能与周围环境不同的流体。本文所述的许多被隔离管特别有利于从取出点向存储或处理场所传送碳氢化合物(例如原油和天然气)，以及用于从点到点传送液化天然气。
对于本申请，术语“流体”包括气体和/或液体、以及超临界流体。如本文所使用的，术语“组件”或“系统”包括被隔离管的任意适当的长度。例如，它们可指代用于预期目的的管中管的全长。它们也可指代可接合在一起以形成更长被隔离管道系统例如管中管的各个区段。
在本文所公开的被隔离管配置中，被隔离管中管组件包括内管、外管、和位于内管的外表面与外管的内表面之间的隔离材料。管中管组件可包括一个或多个附加的管，其可配置在由内管的内表面限定出的空间内，和/或配置在包围外管的外表面的外部区域。可选地，在内管和/或外管与附加管之间可采用相同或不同的隔离材料。也可采用衬覆有隔离材料的单个管。
在特定方面，本发明涉及2006年12月7日公开的属于Dinon等人的名为Insulated Pipe and Method for Preparing Same的公开号为2006/0272727A1的美国专利申请所描述的管中管组件及其制备方法，其教导通过引用整体并入本文。
如美国专利申请公开号2006/0272727 A1所述，一种被隔离管中管组件包括：(a)具有外表面的至少一个内管；(b)围绕所述至少一个内管设置的具有内表面的外管；(c)位于外管的内表面与所述至少一个内管的外表面之间的环形空间；(d)设置在环形空间中的多孔、具有弹性、且可压缩的材料；和(e)先前定位在环形空间中并且先前以小于可压缩材料在环形空间中的体积的体积保持可压缩材料的容器的残余部分(remnant)。
在另一实施例中，一种被隔离管中管组件包括：(a)具有外表面的至少一个内管；(b)围绕所述至少一个内管设置的具有内表面的第一外管或其它约束工具；(c)位于外管的内表面与所述至少一个内管的外表面之间的环形空间；(d)至少一个附加外管，围绕第一外管定位以在第一外管的外表面与附加外管的内表面之间生成附加的环形表面；(e)设置在一个或多个环形空间中的多孔、具有弹性、且可压缩的材料；和(f)先前定位在一个或多个环形空间中并且先前以小于可压缩材料在环形空间中的体积的体积保持可压缩材料的容器的残余部分。
在再一实施例中，一种被隔离管中管组件包括：(a)具有外表面的至少一个内管；(b)围绕所述至少一个内管设置的具有内表面的外管；(c)位于外管的内表面与所述至少一个内管的外表面之间的环形空间；和(d)设置在环形空间中的多纳米孔硅石，其中多纳米孔硅石的密度在80kg/m3与约140kg/m3之间，而热传导率在约0℃的表面与约25℃的表面之间测量时约为20mW/mK或更小。
还如美国专利申请公开号2006/0272727 A1所述，一种被隔离管中管组件的制备方法包括：(i)提供一种包括以下部分的组件：(a)至少一个内管，(b)围绕所述至少一个内管定位以在所述至少一个内管的外表面与外管的内表面之间生成环形空间的外管，和(c)包括多孔、具有弹性、且体积上可压缩的材料的至少一个容器，其中可压缩材料被约束在容器内并具有第一体积，可压缩材料的第一体积小于可压缩材料的无约束体积，并且所述至少一个容器设置在环形空间中；以及(ii)变更(altering)所述至少一个容器，以减小对可压缩材料的约束水平，来增大可压缩材料的体积至大于第一体积的第二体积，从而形成被隔离的管中管组件。
在另一实施例中，一种被隔离管中管组件的制备方法包括：(i)提供一种包括以下部分的组件：(a)至少一个内管，(b)围绕所述至少一个内管定位以在所述至少一个内管的外表面与外管的内表面之间生成环形空间的第一外管(或其它约束工具)，(c)可选地，至少一个附加外管，其围绕第一外管定位以在第一外管的外表面与附加外管的内表面之间生成环形空间；和(d)包括多孔、具有弹性、且体积上可压缩的材料的至少一个容器，其中可压缩材料被约束在容器内并具有第一体积，可压缩材料的第一体积小于可压缩材料的无约束体积，并且所述至少一个容器设置在环形空间(中的至少一个)中；以及(ii)变更所述至少一个容器，以减小对可压缩材料的约束水平，来增大可压缩材料的体积至大于第一体积的第二体积，从而形成被隔离的管中管中管组件。
管中管组件或系统中所采用的内管、外管和任意附加的管可具有任意适当的长度。长度的选择至少部分取决于制造技术和/或传送方法所施加的制约。如本领域已知的，管段可通过例如焊接或其它适当的技术接合在一起，来形成更长的管道系统。
管直径可根据应用而选择，并且沿管的长度可相同或发生变化。
内管可以任意适当的配置设置在外管内，并且内管和外管均可具有任意适当的截面形状。在多数情况下，管具有圆形截面，但是也可具有扁平、椭圆、不规则的形状或其它形状。如果管中管配置包括单个内管，则内管可在外管的直径内同心地设置、非对称地设置、或自由地采取任意设置方式。
如果管中管设备包括多个内管，则一个内管可以任意适当的位置放置在下一外管内。在其它实施例中，外管可形成用于一组彼此邻近的管的导管。有利于进行流体传送的线材、线缆或其它装置也可存在，例如它们设置在外管中。
内管和外管可由任意适当的材料制成，并且可由相同或不同的材料制成。对于水下油气传送的应用，管通常由金属或金属合金尤其是碳钢、镍钢或不锈钢制成。在其它实施例中，非金属材料也是适当的。适当的管材料的非限制性示例包括玻璃纤维、弹性体、热固性聚合物、热塑性塑料聚合物、和合成物(例如纤维增强聚合物)。
在一些实施例中，外管包括能够在施压后经受弹性变形的柔性材料。压力可施加至外管的外表面，例如在管中管设备沉入水下时。压力也可施加至外管的内表面，例如在可压缩隔离材料从管中管设备的环形空间内抵抗外管发生扩张时。
内管也可包括柔性材料。当内管和外管均包括柔性材料时，管中管组件自身将是柔性的。柔性管中管组件能够轻松地装设、卷绕和/或装配在非线性布局中，例如在工厂和其它应用中可看到的。
内管、外管和任意附加管的壁厚可为任意适当的值，通常选择成能在操作期间提供充分的强度。内管通常具有能提供充分强度的壁厚，以容纳液体或气体等流体的流动所生成的压力，可高达140MPa(20000psi)。外管可具有任意的强度例如壁厚，用于预期用途。例如，在一些深海应用中，外管可具有足以基本抵抗管在高水压下发生变形的壁厚。在浅水应用中、或在大气压(例如干旱地)使用时，外管的壁厚可相对较薄。
更薄的内管和/或外管可与隔离材料一起使用，隔离材料为内管和/或外管提供至少部分机械支持。
在再一些应用中，外管可以是弹性的，在该情况下，壁厚取决于制造外管时所使用的特定材料、以及外管受到的压力。
外管的内表面定位成围绕具有外表面的内管。或者，内管的外表面定位在具有内表面的外管内。内管的外表面与外管的内表面之间、或者外管的外表面与附加外管的内表面之间的空隙或间隙空间在本文中限定为“环形”空间。在许多配置中，环形空间呈环状形状。环形空间也可呈其它形状，如本文所使用的，术语“环形”是指同心、偏心、不规则的空间或呈其它几何形状的空间。
环形空间可处于真空状态，也可容纳处于适当气体压力的气体。在一些实施例中，环形空间中的压力在制造过程中发生改变。通常，环形空间内的气体压力在制造组件期间和/或后处于大气压。在一些示例中，压力在制造期间下降，当完成组件的制备后可低于大气压。在另一些示例中，制造期间和/或后的压力小于大气压。也可存在高于大气压的压力。
通常，环形空间容纳空气。也可采用其它适当的气体。在一些实施例中，例如，气体的热传导率比空气的低。这种气体的示例包括氩气、氪、二氧化碳、氢氯烃(hydrochlorocarbons)、氢氟烃(hydrofluorocarbons)、氢氯氟烃(hydrochlorofluorocarbons)、全氟代烃(perfluorohydrocarbons)、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、和其混合物。
本文描述的被隔离管系统包括隔离材料。例如，在管中管组件中，隔离材料存在于至少一个环形空间中。在本发明的一些方面，隔离材料被保持在容器中，容器在本文也称为包装物。
在一些实施方式中，隔离材料降低热能在内管与周围环境之间的转移(例如隔热)。所采用的材料优选在约0℃的表面与约25℃的表面之间测量时，具有小于等于约20(mW)/m·K(例如约12(mW)/m·K～约20(mW)/m·K)的热传导率。可根据例如ASTM C518来测量热传导率。
在另一些实施方式中，隔离材料降低其它类型的能量例如声音能量在内管与周围环境之间的转移。
在本发明的特定方面，隔离材料是多孔的，例如多微孔(microporous)或多纳米孔(nanoporous)。如本文所使用的，术语“多微孔”是指材料具有大于等于约1微米的小孔，而术语“多纳米孔”是指材料具有小于约1微米优选小于约0.1微米的小孔。小孔尺寸可通过本领域已知的方法来确定，例如水银侵入测孔术或显微术。在一些示例中，小孔的平均小孔尺寸(例如平均小孔直径)为小于等于约25微米(例如，小于等于约15微米，或小于等于约10微米，或即使小于等于约1微米)。优选地，小孔是相互连接的，导致开放式多孔性。
多微孔或多纳米孔材料可以是诸如硅、铝、锆、钛、铪、钒、钇等金属的氧化物和/或其混合物。
特别优选的隔离材料包括气凝胶和/或干凝胶。
气凝胶是低密度多孔固体，使用气体而不是液体作为分散剂。通常，它们通过从湿凝胶去除小孔液体而生成。然而，干燥工艺可被凝胶小孔中的毛细作用力复杂化，可导致凝胶收缩或稠化。在一个制造途径中，三维结构的崩溃通过使用超临界干燥基本得到消除。湿凝胶也可通过环境压力得到干燥，也称为非超临界干燥工艺。当应用于例如硅石基湿凝胶时，在干燥前进行的表面改性例如封端(end-capping)能防止被干燥产品的永久收缩。凝胶在干燥期间仍然发生收缩，但能回弹恢复其从前的多孔性。
称为“干凝胶”的产品也是从湿凝胶中去除液体而获得的。该术语通常指在干燥期间被毛细作用力压缩的干燥凝胶，特征在于固体网络的永久改变和崩溃。
为方便起见，本文以广义使用术语“气凝胶”，指代“气凝胶”和“干凝胶”两者。
气凝胶通常具有低的体积密度(约0.15g/cm3或更小，优选为约0.03～0.3g/cm3)、非常高的表面面积(大致为约300～约1000平方米每克(m2/g)和更高，优选为约600～约1000m2/g)、高的多孔性(约90％和更大，优选大于约95％)、和相对较大的小孔体积(约3毫升每克(mL/g)，优选约3.5mL/g和更高)。气凝胶可具有小孔小于1微米(μm)的多纳米孔结构。通常，气凝胶的平均小孔直径约为20纳米(nm)。在非晶态结构中这些性质的组合为任意粘着的固体材料提供最低的热传导率值(例如在37℃的平均温度和1个大气压，为9～16(mW)/m·K)。气凝胶可以是几乎透明的或半透明的，散射蓝光，也可以是不透明的。
常见类型的气凝胶是硅石基的。也可使用基于除硅外的金属例如铝、锆、钛、铪、钒、钇等的氧化物或其混合物的气凝胶。
另外已知的有有机气凝胶，例如与甲醛结合的三聚氰胺或间苯二酚、枝状聚合物(dendredic polymer)等等，本发明也可使用这些材料来实施。
在本发明的特定方面，所采用的气凝胶材料是疏水的。如本文所使用的，术语“疏水的”和“疏水”是指部分以及完全疏水的气凝胶。部分疏水的气凝胶的疏水性可被进一步增大。在完全疏水的气凝胶中，到达了最大的覆盖度，并且基本上所有能以化学方法获得的组均得到改性。
疏水性可通过例如接触角测量法等本领域已知的方法、或通过甲醇(MeOH)润湿性来确定。关于气凝胶的疏水性的论述可在2004年3月23日颁给Hrubesh等人的美国专利No.6,709,600 B2中找到，其教导通过引用整体并入本文。
疏水气凝胶可通过使用疏水化剂，例如甲硅烷基化剂、诸如含氟烷氧基硅烷或烷氧基硅氧烷(例如三氟丙基三甲氧基硅烷(TFPTMOS))等含卤素具体说含氟化合物、和本领域已知的其它疏水化化合物，来生成。疏水化剂可在气凝胶的形成期间和/或后续处理步骤例如表面处理时使用。
例如硅烷、卤代硅烷(halosilanes)、卤烷基硅烷(haloalkylsilanes)、烷氧基硅烷(alkoxysilanes)、烷氧基烷基硅烷(alkoxyalkylsilanes)、烷氧基卤代硅烷(alkoxyhalosilanes)、二硅氧烷(disiloxanes)、二硅氮烷(disilazanes)等甲硅烷基化化合物是优选的。适当的甲硅烷基化剂的示例包括但不局限于：二乙基二氯硅烷(diethyldichlorosilane)、烯丙基甲基二氯硅烷(allylmethyldichlorosilane)、乙基苯基二氯硅烷(ethylphenyldichlorosilane)、苯基乙基二乙氧基硅烷(phenylethyldiethoxysilane)、三甲基烷氧基硅烷(trimethylalkoxysilanes)、例如三甲基丁氧基硅烷(trimethylbutoxysilane)、3，3，3-三氟丙基甲基二氯硅烷(3，3，3-trifluoropropylmethyldichlorosilane)、均二苯基四甲基二硅氧烷(symdiphenyltetramethyldisiloxane)、三乙烯基三甲基环三硅氧烷(trivinyltrimethylcyclotrisiloxane)、六乙基二硅氧烷(hexaethyldisiloxane)、戊基甲基二氯硅烷(pentylmethyldichlorosilane)、二乙烯基二丙氧基硅烷(divinyldipropoxysilane)、乙烯基二甲基氯硅烷(vinyldimethylchlorosilane)、乙烯基甲基二氯硅烷(vinylmethyldichlorosilane)、乙烯基二甲基甲氧基硅烷(vinyldimethylmethoxysilane)、三甲基氯硅烷(trimethylchlorosilane)、六甲基二硅氧烷(hexamethyldisiloxane)、己烯基甲基二氯硅烷(hexenylmethyldichlorosilane)、己烯基二甲基氯硅烷(hexenyldimethylchlorosilane)、二甲基氯硅烷(dimethylchlorosilane)、二甲基二氯硅烷(dimethyldichorosilane)、巯基丙基甲基二甲氧基硅烷(mercaptopropylmethyldimethoxysilane)、双{3-(三乙氧基硅)丙基}四硫化物(bis{3-(triethoxysilyl)propyl}tetrasulfide)、六甲基二硅氮烷(hexamethyldisilazane)、及其组合。
多孔材料可包括一种或多种添加剂，例如纤维、不透明剂、着色颜料、染料、和其混合物。例如，作为硅石气凝胶的多纳米孔材料可容纳例如纤维和/或一种或多种金属或其化合物等添加剂。特定示例包括铝、锡、钛、锆或其它非硅质金属、和其氧化物。
多孔材料可生成为粒状、丸状、珠状、粉末状等颗粒形状，并生成为适于预期用途的任意颗粒尺寸。例如，颗粒可处于约0.01微米～约10.0毫米(mm)的范围内，优选具有处于0.3～3.0mm范围内的平均颗粒尺寸。
隔离材料也可生成为单片形状，例如作为刚性、半刚性或柔性结构。
被隔离管配置，例如管中管组件，可采用包括纤维的垫子形合成物。在一特定示例中，本发明用于生成裂开的单片材料，正如1998年8月4日颁布给Frank等人的美国专利No.5,789,075所描述的，其教导通过引用整体并入本文。优选地，裂纹包围被纤维连接的气凝胶片段(fragment)。气凝胶片段可具有0.001mm3～1cm3的平均体积。在一个合成物中，气凝胶片段具有0.1mm3～30mm3的平均体积。
在其它示例中，本文所公开的被隔离管配置可使用由湿凝胶结构生成的气凝胶片材(sheet)或毯材(blanket)，正如2005年3月3日公开的公开号为2005/0046086A1和2005年8月4日公开的公开号为2005/0167891A1的均属于Lee等人的美国专利申请所描述的，其教导通过引用整体并入本文。
这种配置，例如管中管系统，可使用合成材料，例如包括气凝胶材料、粘结剂和至少一种纤维材料的合成物，正如2005年5月3日颁布给Frank等人的美国专利No.6,887,563所描述的，其教导通过引用整体并入本文。
可使用的气凝胶基材料的其它特定示例有包括双组分纤维的纤维网/气凝胶合成物，正如1998年7月28日颁布给Frank等人的美国专利No.5,786,059所公开的，其教导通过引用整体并入本文。这种合成物使用纤维网和气凝胶颗粒的至少一个层，其中纤维网包括至少一种双组分纤维材料，双组分纤维材料具有低熔化区和高熔化区，而网中的纤维通过纤维材料的低熔化区，不但与气凝胶颗粒结合，而且还彼此结合。在一些应用中，双组分纤维是制造的纤维，由两种化学和/或物理构造不同的彼此牢固互连的聚合物组成，并具有熔点互不相同的区域，即低熔化区和高熔化区。
正如上面引用的专利所描述的，双组分纤维可具有芯鞘(core sheath)结构。纤维的芯子是聚合物，优选为热塑性聚合物，其熔点高于形成鞘套的热塑性聚合物的熔点。双组分纤维优选为聚酯/共聚酯双组分纤维。也可使用由聚酯/聚烯烃例如聚酯/聚乙烯或聚酯/共聚烯烃组成的双组分纤维变种、或者具有弹性鞘套聚合物的双组分纤维。也可采用并排的双组分纤维。
纤维网还可包括至少一种简单的纤维材料，其在热固结过程中结合至双组分纤维的低熔化区。简单纤维是有机聚合物纤维，例如聚酯纤维、聚烯烃纤维和/或聚酰胺纤维，优选为聚酯纤维。纤维的截面可呈圆形、三叶形、五叶形、八叶形、带形、采油树形状、哑铃形或星形。同样也可使用中空纤维。这些简单纤维的熔点应该高于双组分纤维的低熔化区的熔点。
在本发明的一些方面，隔离材料优选在体积上是可压缩的。同样优选的是弹性隔离材料。通过弹性，意味着可压缩材料将具有弹性可压缩性，其中向可压缩材料的大部分施加压力将使可压缩材料占据的体积减小，而释放压力后可压缩材料的体积将增大并如期望地恢复成大致与施加压力前相同的值。
在特定实施例中，隔离材料包括体积上可压缩且具有弹性的多孔颗粒。体积上可压缩且具有弹性的多孔颗粒在隔离材料中的存在量可在0％～100％的范围内变化。在优选示例中，隔离材料将包括至少一部分多孔颗粒(例如约大于等于5％)，并可基本由多孔颗粒组成，或者甚至由多孔颗粒组成(例如约100％)。
如上所述的材料的颗粒、具体说多纳米孔颗粒是优选的。多纳米孔硅石颗粒的非限制性示例包括通过溶胶凝胶工艺制成的硅石气凝胶、通过共熏(co-fuming)工艺制成的多纳米孔硅石、和通过共熏硅石与碳黑然后使碳热解制成的多纳米孔硅石。多孔颗粒最好是气凝胶颗粒。
适当的多孔、具有弹性、且体积上可压缩的隔离性材料，例如气凝胶具体说Nanogel气凝胶(可从马萨诸塞州波士顿的Cabot公司获得)，具有类似弹簧的性质，因此材料中可具有作用于内外管两者的残余作用力，尤其是在无约束隔离材料基本填满(或者甚至过度填满)环形空间的情况下。该残余作用力类似于弹簧在受压时施加的作用力，但在该材料的情况下，作用力可以是双向的、三向的、甚至全向的，而不是单向的。该残余作用力能使隔离材料在内管与外管之间或者外管之间形成机械“结合”(通过摩擦)。
该结合的强度可取决于例如环形空间中的材料量、材料的性质和管材料。也就是说，环形空间中被压缩材料填充的百分比越高，则无约束材料的包装越多，因此“结合”越强。
该“结合”进而转移管中管组件在安装时(例如在所谓的“卷轴布置(reel-lay)”情况下围绕卷轴进行弯曲、在所谓的“J布置(J-lay)”情况下当组件布置在海底上时进行弯曲、在所谓的“S布置(S-lay)”情况下在布置驳船的后背附近进行弯曲)以及使用中(例如内管的热胀冷缩)面对的纵向和/或径向压力。在没有例如这种“结合的”隔离系统的情况下，纵向压力通常由将内外管保持在一起的隔板处理，而径向压力有时由使管保持大致同心对齐的集中器(也称为分隔物)处理。
也可采用非颗粒状隔离材料。优选地，使用的非颗粒状材料具有弹性而且体积上可压缩。非颗粒状的、具有弹性的、体积上可压缩的材料的非限制性示例包括泡沫、包含纤维的材料、和其合成物。
包含纤维的可压缩材料的非限制性示例包括包含纤维的合成材料和气凝胶(例如纤维增强气凝胶)、和可选的至少一种粘结剂。纤维可具有任意适当的结构。例如，纤维可没有结构(例如无缔合性纤维)。纤维可具有矩阵结构或相似的垫子状结构，其可以是形成图案的或不规则和随机的。包含纤维的材料的优选合成物包括由气凝胶和纤维形成的合成物，其中纤维呈蓬松弹性纤维结构形式、棉絮状、或类似钢丝绒垫块的形式。蓬松弹性纤维结构的特征在于，施加压力后，蓬松弹性纤维结构的体积减小，而去除压力后，蓬松弹性纤维结构将回弹至至少大于受压时的体积的体积，最好回弹至初始无约束的体积。适用于制备蓬松弹性纤维结构的材料的示例包括玻璃纤维、有机聚合物纤维、硅石纤维、石英纤维、有机树脂基纤维、碳纤维等。虽然具有蓬松弹性纤维结构的材料自身就适用于本发明的方法，但具有蓬松弹性纤维结构的材料优选还包括第二、开孔(open-cell)的材料。用于本发明方法的开孔材料的优选示例为气凝胶。当第二开孔材料与具有蓬松弹性纤维结构的材料一起使用时，所得合成材料如期望地是可压缩和具有弹性的。优选的非颗粒状多孔、具有弹性、体积上可压缩的材料包括一种毯材，其包括具有蓬松弹性纤维结构的材料和分散于其内的硅石气凝胶。
也可采用材料的组合。例如，具有弹性且体积上可压缩的隔离材料可由如上所述的可压缩多孔颗粒与可压缩性一般甚至很小的非多孔材料组合而成。
隔离材料可包括添加剂。使用例如不透明剂，通过吸收红外波，来防止或最小化热能在内管与外管之间的红外透射。适当的不透明剂的非限制性示例包括碳黑、二氧化钛、硅酸锆、和其混合物。采用的不透明剂的量取决于具体应用。
即使本文所公开的优选隔离材料的压力转移水平与通常用于隔板和分隔物构造的其它材料(例如金属、合成物)相比可能较低，但是由于隔离材料能够完全填充所有的环形空间，所以作用力转移能够在管的整个表面面积上共享，而不是在间距较宽的较窄条片中共享。
在一些实施例中，隔离体在内管与外管之间提供纵向或径向载荷转移中的一种或多种，并且优选地，隔离体不是以粘合方式与内管或外管结合。
可选地，管和管组件包括附加的隔离物。可采用隔离气体、传统凝胶、高粘度流体、和许多其它材料或材料的组合。
附加隔离物可设置在与可压缩且具有弹性的隔离材料占据的环形空间相同的环形空间中，或设置在不同的环形空间中。
在具体实施方式中，附加隔离物定位成装配在外管的内表面与容器之间、或内管的外表面与容器之间。附加隔离物可配置成使得任意边缘相对于容器的边缘是交错的，以便不为内管与外管之间提供能量转移通道。附加隔离物可并入容器中，或者容器可由该隔离材料制成。
在一些情况下，附加隔离物包括可压缩材料。优选地，附加隔离材料可包括一个或多个包括非颗粒状、多孔、具有弹性且体积上可压缩的材料的毯材。
附加隔离物也可包括金属制成的或金属化的膜。金属制成的或金属化的膜用于减少能量通过辐射在内管与外管之间的传输。金属制成的或金属化的膜可以是任意适当的这种膜。适当的金属制成的或金属化的膜的示例包括铝箔、包括聚合物膜的铝涂覆基材、织物等。金属制成的或金属化的膜可以是单独的膜，可并入隔离毯材中，或者可并入容器中，其中金属制成的或金属化的膜可停留在外表面或内表面或容器上。金属制成的或金属化的膜可通过如本文前面列举的任意适当的紧固件固定至环带内的任意表面，或者可在没有任何紧固件的情况下放置(例如通过缠绕任意表面)。当然，构成容器的材料也可以是金属制成的或金属化的膜。
除包括金属制成的或金属化的膜外，附加隔离物可包括任意适当的膜。适当的膜的非限制性示例包括聚合膜和/或编织膜或织物。在这点上，“膜”是指隔离材料(例如，由高密度聚乙烯纤维形成的膜，例如TYVEK材料)的薄片，该片可具有任意适当的构造，并且可包括一个或多个材料相同或不同的层。膜也可包括包括被夹持在内外层之间的可渗透隔膜的合成物(例如，GORE-TEX材料或其它聚四氟乙烯材料)。膜可通过任意适当的方式，例如与本文前面对金属制成的或金属化的膜列举的那样，固定或并入管中管设备中。
在优选管中管配置中，隔离材料例如颗粒状气凝胶设置在一个或多个设置于至少一个环形空间中的容器或包装物中。
除隔离材料外，容器可包括任意适当的气体，或者可处于真空状态。通常，气体是空气。在一些实施例中，气体是热传导率比空气低的气体。这种气体的示例包括氩气、氪、二氧化碳、氢氯烃(hydrochlorocarbons)、氢氟烃(hydrofluorocarbons)、氢氯氟烃(hydrochlorofluorocarbons)、全氟代烃(perfluorohydrocarbons)、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、和其混合物。
容器可制造成如上所述那样以被压缩状态容纳隔离材料，并允许材料在变更容器例如缓和约束容器的作用力后发生扩张，正如2006年12月7日公开的属于Dinon等人的名为Insulated Pipe and Method for PreparingSame的公开号为2006/272727A1的美国专利申请所描述的，其教导通过引用整体并入本文。
适于制备隔离元件即容器或包装物的制造技术可采用向箱体例如由诸如聚乙烯或尼龙等聚合材料制成的包中添加粒状材料的填充设备。可与适当的支持物组合使用垂直填充机，适当的支持物例如为板材、脚手架板条箱(scaffoldings crate)，设计成在填充工艺期间固定例如包等箱体。优选的配置将箱体固定成垂直姿势(position)，顶部开口。要形成例如扁平包装物，可将箱体固定在两个定位成适于获得期望包装厚度的距离的固定垂直板材之间。可采用抽吸或其它适当的途径来打开箱体和/或在填充期间保持箱体打开。
为增强包装效果，可在使箱体受到振动的同时进行填充工艺。
一旦填充到顶部，可使用适当的技术例如粘结、热密封、缝合等，来密封箱体。在一些实施例中，例如通过单向阀来施加真空例如微真空，以去除颗粒间气体，从而使包装物硬化成刚性形状。在优选示例中，容器被充分压缩，以便在处理和运输期间保持形状。
可采用模制技术来使包装物成形为期望构造。
例如，一旦填充和密封后，可在例如通过设置于箱体中的单向阀施加真空的同时，在适当的模具中挤压容器。
对容器的构造不存在限制，容器可呈任意适当的形状。例如，容器可大致呈长方体几何形状(例如砖形)。
在本发明的一些方面，被压缩后的容器或被压缩后的包装物被第二箱体、套筒或鞘套包封。该鞘套可通过机械工具，例如铆钉、柱体、夹具和其它适当的机械工具，附接至容器。也可采用胶合剂或粘结剂。其它附接技术包括焊接，例如感应焊接、超声波焊接等。在管中管配置中，第二箱体或鞘套可通过适当的附接装置附接至管。
在具体实施方式中，扁平容器或插入物，例如裂开的单片材料、毯材、片材、如上所述的合成材料、或被保持在箱体中的粒状材料，可卷绕在管上，并通过适当的方式例如使用搭扣(snap)、拉片(tab)、捆扎带(strap)、系带(tie)等得到固定。
容器也可呈球形或圆筒形形状。在一优选实施例中，容器呈长拱形状。应该理解的是，长拱形状包括由长拱形容器的截面限定出的大致呈圆形几何形状的曲线，其中由拱的两端与如此限定出的半圆的中心点限定出的角度可以是零到极限值360度之间的任意非零值(例如圆长拱形容器也是可预期的)。因此，在一个实施例中，长拱形容器的拱由如前面限定出的角度180度(例如“半壳”)构成。在另一实施例中，长拱形容器的拱由小于360度的角度(例如约355度或更小)构成，其中长拱形容器大致构成C形，其中容工具有在其间限定出一个间隙的非连续长边。
容器也可具有成形的长边，以协助边缘的“配合”。例如，一对配合长边可具有互补的形状，以使配合几何形状可以是任意适当的配合几何形状，包括简单的平行面。配合边缘可具有“榫槽(tongue-in-groove)”构造及其变型。其它适当的几何形状对本领域的技术人员来说也是显而易见的。
图1示出了呈长拱形状的容器的实施例。图1示出了容器11，具有外半径13、内半径14和长度15。容器11包括被箱体12包围的隔离材料，箱体优选是柔性的。
在一个实施例中，箱体材料是柔性的，但是基本没有弹性。在其它实施例中，材料可以是弹性的，以实现可压缩材料的扩张，同时保持其完整性。
箱体12对空气可以是可渗透的、半可渗透的或不可渗透的。优选的空气不可渗透材料选择成具有充分的空气不可渗透，以维持下降的空气压力达至少数月(例如，至少3个月)，并具备充分的机械耐久性，以实现在没有意外破开的情况下进行处理，意外破开可能发生在例如运送和处理期间、或者向管中管组件内进行安装的期间。在具体示例中，空气不可渗透材料包括金属膜或聚合物基膜，例如聚合物或共聚物(例如共模挤塑尼龙聚乙烯)膜、天然或合成织物、及其组合。
箱体12具有适于应用的尺寸。例如，它的尺寸可形成为在约束下完全封装(enclose)可压缩材料。在其它示例中，箱体12的尺寸可形成为在较少约束下、甚至在无约束体积下完全封装可压缩材料。在压缩可压缩材料后，多余材料可仅以随机方式披覆在容器上。材料可设置有褶皱或折皱，以便在压缩容器后，材料发生折叠，以获得比没有褶皱或折皱时更平滑的外表面。
要形成密封的容器，箱体12的边缘或端部可封闭，在一些实施例中可密封。也可使用带子、拉片(tab)等器件。
箱体可包括单一的均匀材料，或者容器可进一步配备有至少一个抑制或约束工具(means)，其中抑制工具将可压缩材料维持在压缩状态。抑制工具可包围容器的至少一部分，并且可包括例如至少一个鞘套(sheath)或带状物(belt)。鞘套或带状物可包括任意适当的材料，并且可包括与容器相同或不同的材料。可选地，容器可通过例如气体不可渗透密封件密封，或通过其它方式密封。
在一些实施例中，压缩容器设置成在一个或优选在多个分离的位置将鞘套或层(layer)附接至容器。与将容器附接至鞘套的所有或大面积相比，在多个局部点进行附接能允许容器在装设后完全扩张，并有助于缠绕(wrapping)。
容器可以是扁平的，或者可具有预先形成的适当形状，例如图1所示那种形状。所述层优选是柔性的，并可由金属膜、薄金属片或聚合材料制成。容器与层之间的附接可以通过粘结方式进行，例如使用粘结剂或胶合剂，或者通过其它适当的手段进行。
优选地，层的尺寸和形状形成为在容器定位在管中管组件中后立即包围容器，并且在去除抑制力后立即允许隔离材料完全扩张。
下面描述几个示例。例如，图2示出了被压缩包装物(pack)100在点104和106处附接至约束层102。还可在中间点108处进行附接。在点104、106和可选点108处，可采用相同或不同的附接手段。
点104和106是容器和/或约束层的分离区域，例如条带，在这里两个结构通过例如粘结、维可牢尼龙搭扣(Velcro)等彼此附接。因此，在许多情况下，点104和106各自小于容器100的外表面。
图3示出了用于附着例如粘附半壳容器(例如图1所示的容器)的分离点的配置。图3示出的是半壳压缩容器110和112在点116和118处粘附至约束层114，大致如上所述。
图4示出了进一步的配置。图4示出了处于已安装构造的压缩半壳容器120和122。从图4可看出，半壳容器120在端点130和132处附接至约束层124。相似地，半壳容器122在点134和136处附接至约束层124。约束层124可在闭合部138处封闭环绕半壳容器120和122。
对于是单片或合成材料的隔离材料，可省略箱体。起初扁平的例如毯材(blanket)、片材(sheet)、合成物(composite)、裂开的单片材料(crackedmonolith)等材料可卷绕在管上，并通过任意适当的工具例如搭扣、捆扎带、系带、拉片或其它附接物，以卷绕构造进行固定。
可设置套筒(sleeve)来部分或完全围绕或封装容器。套筒保护容器在制造、安装和/或操作期间免受机械损坏，能够协助容器在安装期间的定位，能够为管中管组件提供附加的隔离性能，和/或能够用于其它目的。
套筒可由任意适当的材料制成。在某些实施例中，套筒包括弹性材料，以容纳变更(alteration)后容器的扩张，而不损坏套筒。套筒也可被容器封装。
在另一实施例中，如图5所示，套筒61用于约束被压缩材料63的扩张，甚至在容器的变更后。在该隔离组件中，优选的是在套筒61的外表面与外管64的内表面之间存在空隙，即环形空间65。该环形空隙可填充有气体，例如空气。该空隙空间可通过使用隔板、或分隔物(各种形式的)62得以保持。该空隙空间的存在允许内外管彼此独立地移动，这有利于某些部署方法或操作条件。
在一些实施例中，套筒例如第二箱体或鞘套的尺寸选择成拨入(dial in)表现最终管中管配置的特征的参数。相对较大的套筒允许隔离材料在容器破开后的扩张更大。尺寸较小则限制该扩张。对于相同数量的隔离物，较大的第二鞘套或箱体引起较低的填充物密度(filler density)，对于较紧的第二箱体，反之亦然。因此，通过简单地选择适当的第二鞘套尺寸，就能控制管中管配置中的隔离层的热隔热特性。
容器可设置有热屏蔽。热屏蔽的功能是保护容器免受在制造、安装和/或操作期间可能采用的任意焊接处理所生成的热。热屏蔽可与套筒相同，也可与套筒分开而不同于套筒。热屏蔽可由任意适当的材料制成，例如金属或热稳定聚合物。在一些实施例中，热屏蔽独立于容器。在这类实施例中，热屏蔽可以是自由漂浮的，也可以通过任意适当的手段例如经由适当的紧固件或焊接，附接至管中管组件的外管的内表面或内管的外表面。紧固件的非限制性示例包括粘性合成物、粘性带、钩眼组件和钩环紧固件。
可选地，容器可具有包括润滑剂的涂层。润滑剂用于协助组装管中管设备，例如通过协助容器在环形空间内的定位。
可通过向适当成形的箱体中填充粒状隔离材料来制备容器。可通过振动、夯实或两者来加强填充和/或包装(packing)。均于2005年4月7日公开的属于Rouanet的美国专利申请No.20050074566A1和No.20050072488A1、以及均于2005年4月14日公开的国际公布号WO2005/032943A2和WO 2005/033432A1描述了可采用的技术和设备。这些美国和PCT公开文献的教导通过引用整体并入这里。
也可使用垂直填充机和单点抽吸。垂直填充机中的侧壁可被压入或打开，以形成期望尺寸的容器。
一旦容器被填满后、或者如下所述被过填后，可密封容器。
成形的容器可由模制成型或其它适当的技术制备。作为密封容器制备图1所示实施例的长拱容器的一个优选工艺由图6示出。图6示意性地示出了用于形成包括多纳米孔硅石颗粒的容器的模具设备的截面图。该模具设备包括上模具构件51和下模具构件52。如图6所示，容纳有可压缩材料21的空气不可渗透柔性材料12的未密封容器设置成与外模具构件51的一个表面53和内模具构件52的一个表面54发生接触。外模具构件移动距离55，以使表面53移动至位置56，同时通过流体连接器57施加真空。然后将密封工具58施加至流体连接器57，并通过将密封工具58留在原位、或者通过超过密封工具58密封流体连接器57的端部，来密封流体连接器57，然后通过去除密封工具58，来形成长拱形密封容器11。在相似实施例中，外模具构件51可保持静止，而内模具构件52可向靠近外模具构件51的位置移动，或者外模具构件51和内模具构件52两者均可同时朝彼此移动。或者，内模具构件52和外模具构件51两者均不移动。
当容器是非密封的(即非气密性的)时，容器可通过任意适当的方法制得。本领域众所周知的有多种通过可压缩材料压缩填充容器的方法。在一个实施例中，这里所述的用于制备长拱形密封容器的工艺可调节成通过去除施加真空、并且包括固定于被压缩位置以将可压缩材料保持为被压缩状态的至少一个环绕鞘套或带状物，来制备(非)密封容器。
下面描述塑造或制造优选为被压缩构造的容器的特定方面。
a.通过模具使用单点或多点抽吸在柔性容器中的抽吸真空包装(suction vacuum packing)。
将气密容器放置在模具中并连接至真空泵，降低容器内压力。一旦容器内的压力达到期望水平，密封容器并解除连接。容器内外的压力差压缩通过模具成形的材料。
b.柔性容器在刚性模具内的压缩。
被填充有颗粒的容器放置在具有刚性但可动的边界的模具中。通过气体、液体或其它适当的压缩工具将容器压缩成期望形状，容器得到气密密封。然后从机械压缩模具中释放容器。
c.通过柔性模具(例如气囊)压缩柔性容器。
将填充有颗粒的容器放置在具有柔性边界的模具中。通过在柔性边界上施加压力，将具有颗粒的容器压缩至期望形状。可使用气体、液体或其它适当的压缩工具向容器施加压力。当容器形成为期望形状时，密封容器并从模具释放容器。
d.通过刚性和柔性模具压缩柔性容器。
采用具有可动刚性边界和柔性边界的模具使用工艺(b)和(c)的组合来机械地压缩容器。
e.在真空包装后通过刚性模具压缩柔性容器。
如本文所述经由真空形成被压缩的容器，然后使用刚性模具来将容器压缩至期望形状。
f.在真空包装后柔性压缩柔性容器。
如本文所述经由真空形成被压缩的容器，然后使用柔性边界模具(例如具有气囊的模具)来施加压力将容器压缩至最终形状。
g.通过真空包装同时通过刚性和/或柔性模具机械地压缩柔性容器。
如本文所述使用真空形成被压缩的容器，同时如上述工艺(b)、(c)或(d)那样施加机械压缩。
h.辊的使用
在另一实施例中，可通过使容器穿过能将容器压缩至期望尺寸的从动辊系统，来压缩和/或塑造容器。在最简单的情况下，容器呈长方体几何形状(例如砖形)。然后使容器经过在其间具有间隙的两个平行圆柱辊之间，其中间隙小于容器的厚度，从而将容器压缩至期望厚度。容器可处于大气压或降低的压力。或者，可在容器经过辊间时降低容器内的压力，以使容器经过辊间后，处于降低的压力。
在其它实施例中，可构造多个辊来在容器中形成形状。例如，可使用三对端对端放置并且相邻辊对之间角度为60度的辊，来将容器塑造为大致半圆形形状。其它实施例对本领域的技术人员来说是显而易见的。
i.高压室安装。
使用本文所述的真空工艺、(a)或(b)形成被压缩的容器后，将容器放置在一个室中，然后将室中压力保持在大气压以上。附加的压力将使对包装物的压缩水平增大。
j.半刚性容器的压缩。
该方法不需要模具。用可压缩材料填充刚性容器，并使用机械压力将容器挤压至期望形状。一旦容器处于期望形状后，施加机械约束或气密密封件，将容器锁定到该形状。
在垂直填充机中，可使用机器侧壁或能够被朝内挤压的插入物来实现压缩，从而压缩容器。
k.半刚性容器的外部空气压力压缩。
用可压缩材料填充容器，并将容器放置在真空室中。一旦室被抽气后，用气密密封件密封容器，然后使室中压力上升至大气压。使用容器内外的压力差来压缩容器。或者，将填充了的容器连接至真空，并降低容器中的压力。一旦压力处于期望水平，则密封抽吸口。
在一特定实施例中，通过使用将水平压缩转换成径向压缩的模具系统，来制备容器。图7A示出了处于未压缩构造的半壳容器200，其中隔离材料202松弛地填充箱体204。容器200放置在设置有铰链机构208的模具206中。铰链机构的运动由能够在加工于端板中的缝中运行的引导销210限定。在其未压缩构造下，容器200的边缘处于径向未压缩位置。可采用一个平板(未示出)，来沿图7B所示的箭头方向推压铰链机构208。引导销210沿缝运行，而对隔离材料202的水平压缩被转换成径向压缩，容器200的边缘212从图7A所示的最初松弛位置移动至图7B所示的径向被压缩位置。也可采用其它配置。
容器200可通过如上所述的技术得到密封。
相对于模制成预定形状的容器，例如图1所示的形状，制造扁平容器的简单易行性非常有吸引力。然而，将扁平容器装配到例如环形空间等弯曲空间内、以及将扁平容器环绕在内管的外表面上或外管内表面内时，则会存在问题。对于厚容器以及刚性或半刚性的容器，在组装期间操作扁平容器变得越加困难。
因此，在一实施方式中，本发明涉及提供一种扁平容器，其能够轻松地围绕例如外管的内表面或内管的外表面等曲面得以装配。用于制造能够轻松地装配到环形空间中的容器的一个技术涉及向封装粒状隔离材料的扁平容器中引入凹部。
凹部可做成任意适当的深度。优选地，凹部做到容器中但不穿透容器。例如，可在扁平容器的一个面设置凹部，得到一个能够相对于容器本体的大部分发生扩张的表面。凹部也可做得更深。例如，可切削成穿透容器厚度的大部分，或者基本穿透至封装容器的材料的内表面。
切口可呈连续状或孔状(perforation-like)。它们可设置成均匀图案或非均匀图案。切口可具有V形或U形截面，可以是细直的，也可以具有其它适当的形状。
也可形成槽或通道，各槽具有长度和截面，例如V形截面。安装期间，切口的长度优选沿管的长度取向。扁平容器的基底的无切口的表面可位于内管的外表面，而有切口的表面面向外侧，例如朝向外管的内表面。
切口或凹部也可形成在容器的另一平面。在一个实施例中，扁平包装物可具有隔离材料的坑(pocket)，这些坑在密封边界处以“气泡袋”构造彼此分开。
优选实施例指向提供凹部同时也在容器中压缩隔离材料的技术。
图8A示出了扁平包装物250，其定位在具有模座(die base)254和压模(die)256的模具252中。压模256设置有齿部258，齿部258的形状和尺寸做成形成期望的切口轮廓。压模256中的所有齿部258可具有相同的形状。或者，一些齿部可具有一种形状，而其它齿部可具有其它形状。优选地，齿部258不切穿容器250的鞘套260。
压模可设置调节物，来容纳具有不同厚度的扁平包装物。例如，可使用一个或多个插入物来相对于模座254上升扁平包装物。插入物也可定位在包装物150的顶面之上，以防止凹部向容器250中穿刺过深。
要压缩隔离材料并在扁平包装物250中形成切口262，需压下压模256，如图8B所示。随着切口262的形成，隔离材料被强迫分成多个未凹入或无切口区域268。
在特定示例中，切口262相对于处于被压缩构造的扁平包装物250的厚度，具有处于适当范围的深度。对于V形轮廓，切口角度可小于90°，优选小于45°，例如约38°。
压模区间264使一个齿部与另一齿部分开，并可具有任意期望的长度和/或轮廓。虽然图8A和8B中的压模区间264略微弯曲或略呈拱形，但是图9A示出了具有直线或扁平状压模区间264的压模266，而图9B是使用图9A所示压模266所获得的被压缩包装物270的截面图。可选择其它轮廓。齿部之间的压模区间也可最小化，而压模可配置成使齿部258的基底彼此接触。
扁平包装物可在受压状态下被密封。使用中，例如上述的V形切口等切口可打开更宽角度，因为包装物的无切口表面绕曲面例如内管的外表面装配。
用于柔性容器或包装物的另一配置在容器的一侧包括蜂窝状(cellular)凹部。图10A和10B示出了在一侧284具有凹部282的包装物280。在特定示例中，包装物280容纳有封装在一个包或箱体中的粒状材料290，并且不包括包围箱体的外鞘套或套筒。凹部282可呈威化饼图案(waffle pattern)，并可在用颗粒状隔离材料例如粒状气凝胶填充包、并对包装物进行初始密封之前或后形成。凹部引起从包装物的一侧284去除体积并减小包装物在该方向上的刚性，有助于包装物绕管或其它弯曲物体的缠绕。例如，图10C示出了容纳有粒状材料290的包装物280缠绕在管286上的系统。从图10C可看出，包装物280优选缠绕成使所述一侧284面向管286，而光滑侧288背离该管。该系统还可包括位于光滑侧288或其附近的外管(图10C中未示出)。
柔性隔离元件，即柔性容器或包装物，也可呈气泡袋形式，其中“气泡”中填充优选为粒状气凝胶的隔离材料。
用于生成这种气泡袋隔离物的适当工艺可采用适于向例如来自UthaneResearch有限公司的RipplePak机器或本领域已知的其它类型的气泡袋机器供给气凝胶或其它粒状隔离材料的系统。例如，图11示出了这样一个系统，其包括将第一膜层供给到受热的真空辊上以形成气泡层的机器。第二膜层供给到硬橡胶辊上。例如进料斗等供给元件可用于在辊隙处落下气凝胶颗粒，而擦拭器用于在两个膜层在辊隙中被辊压时，使多余颗粒离开密封区域。
在组件的安装期间，可在定位内管和外管以形成环形空间前，将容器放置成例如邻近内管的外表面和/或外管的内表面。或者，可在将容器定位在环形空间内前，定位内管和外管以形成环形空间。隔离材料也可缠绕在内管上。外管的内表面可由隔离材料衬覆。其它变型在本发明的背景内对本领域的技术人员来说是显而易见的，并且可操作内管和/或外管以获得内管和外管的期望定位。
容器可通过任意适当的方式相对于内管和/或外管保持就位。例如，容器可通过使用施加至内管的外表面、容器的外表面、或两者的至少一个紧固件保持就位。或者，可使用至少一个紧固件，来保持容器邻近内管的外表面。如果采用了大于等于两个的容器，则可通过任意适当的方式使容器固定至彼此(例如使用至少一个紧固件)。可采用相似的途径，来相对于外管的内表面定位和/或保持容器。
紧固件的非限制性示例包括粘性合成物、粘性带、带子、卡具、钩眼组件和钩环紧固件。粘性合成物可通过擦刷、轧制或通过喷涂，施加至内管的外表面和/或容器的外表面。双面粘性带可用作紧固件，并可施加管表面或容器。容器自身可包括粘合材料。紧固件可包括带子(band)，而带子包括弹性带子(例如橡胶或其它弹性体带子)、无弹性带子(例如金属带、聚合物带、扎线带(zip-tie band))、和包括无弹性部分和弹性部分的带子(其中弹性部分可包括弹性体或弹簧)。带子可包括围绕就位于内管上时的容器的鞘套。
当在本发明的背景中使用多个容器时，容器最好相对于彼此定位，以使由容器边缘限定出的间隙不重合，从而在内管与外管之间提供能量转移通道。例如，当在本发明的背景中采用多个长拱形容器、并使之端对端放置、且与内管的外表面共同延伸时，由沿内管的一个区间放置的容器的相邻长边限定出的间隙，相对于由沿内管的相邻区间放置的容器的相邻长边限定出的间隙最好是交错的。相似地，如果在内管与外管之间沿径向方向使用了多层容器，则一个层的容器的边缘相对于相邻层的容器的边缘是交错的。这样，在变更容器后可能由可压缩材料不完全填充间隙引起的任意潜在通道将如期望地不会在环形空间内沿任意方向延伸超过任一容器的长度。
管中管组件的组装可包括使内外管相对于彼此放置的步骤。可采用任意适当的技术。例如，当外管包括塑料材料(例如热塑性塑料或热固性聚合物)时，可绕内管挤出外管来形成外管，同时绕内管使外管就位。
在其它途径中，管中的一个可保持静止，而另一个被移动就位。例如，可通过沿内管的长度放下外管结构、并沿外管结构的内表面的底部区域滑动内管结构，来实现将内管结构安装到外管结构内。
如这里所使用的，术语“管结构”是指包括管和隔离材料(可选)的结构。隔离材料可位于内管的外表面和/或外管的内表面。在特定示例中，隔离材料被保持在一个或多个容器中，例如这里描述的。
沿一个表面移动另一个表面会产生摩擦，进而妨碍安装工艺。对于操作重型管，当试图在一个管内滑动另一个管时，会发生进一步的困难。
可用于协助管中管安装工艺的一个途径使用能够定位在外管的内表面与内管的外表面之间的插入物或套筒。如果隔离材料的容器附接至例如内管的外表面，则将套筒定位在外管的内表面与容器材料的外表面之间。
在优选实施例中，套筒生成一层气体例如空气，来协助一个管相对于另一个的滑动或滑行。
在一实施方式中，套筒设置有多个(两个，优选为两个以上)开口，并被加压。通过这些开口逸出的气体形成上述气体层或衬垫。气体例如空气可连续地供给至套筒，并通过开口喷出。
图12A示出了包括内管302、外管304和插入物306的系统300。在优选实施例中，包括隔离材料的容器308位于内管302的外表面。在其它实施例中，衬垫306直接与内管302的外表面和外管304的内表面接触。
插入物306具有孔310，并可被分成多个室312。它可形成为一定的形状和尺寸，以装配在静止管例如外管的开口处，并可包围内管的外周缘的全部或一部分、或者外管的内周缘的全部或一部分。插入物306的长度可大致等于被组装以形成例如管中管系统的一个区段的管的长度。也可选择其它适当的长度，来协助将内管插入外管或其它安装配置中。
在一优选示例中，插入物306是柔性的，并构造成扁平构造，如图12B所示。可设置内支持物314，来确保插入物在受压时维持薄轮廓。因为是柔性的，插入物306能够安装成顺从管中管系统中的内管和/或外管的曲率。
操作期间，气体例如空气沿箭头L的方向供给至插入物，并沿箭头M的方向通过孔310逸出，从而生成气垫，协助安装。
插入物306也可用于拆卸管中管系统。虽然特别有利于管中管安装，但是例如通过插入物306生成的气垫也可在安装其它设备时用于降低摩擦。例如，固体结构例如棒材可装配在筒或管内，而如上所述那种插入物可用于定位其它类型的结构，例如用于层叠重的玻璃、木头或金属的片材。
在安装管中管系统时，可提供至少一个可选的分隔物，并使之定位，以使分隔物最终停留在至少一个环形空间中。分隔物用于将内管定位在环形空间内，和/或在使用了多个外管时将外管定位在附加的环形空间内。在一实施例中，分隔物在就位时呈圆形或椭圆形截面形状，并具有至少一个开口以允许内管和/或外管的通过。请注意，在本发明的被隔离管中管组件中使用的分隔物的数量少于或可少于使用其它现有技术方法形成的管中管组件中所需的分隔物数量。
分隔物视情况与内(或外)管的外表面的至少一部分和/或至少一个外管的内表面的至少一部分接触。在分隔物与内管的外表面和外管的内表面均发生接触的实施例中，分隔物可作用以将施加于外管的外表面的压力传至内(或外)管的外表面，从而为外管提供增大的结构刚性。这种实施例特别有利于管中管组件用于深海应用时。
在另一实施例中，多个分隔物、隔板和/或集中器(centralizer)围绕容器的外部放置、并通过任意适当的手段附着至容器的外部，该实施例有利地实现了消除提供分隔物并将分隔物定位在环形空间内的单独步骤。分隔物还能够通过保护容器免受意外破开、帮助管的定位等，来协助管中管设备的组装。分隔物可具有任意适当的构造。例如，分隔物可以是非连续的肋状物或翼片，具有相对于外管和内管纵向排列的长形尺寸。分隔物可以是圆形或半圆形的，并且至少部分地包围容器。分隔物可由任意适当的材料制成，并可具有任意适当的截面几何形状(例如圆形、扁平形、三角形等)。优选地，分隔物将包括隔离材料。
在一实施方式中，设置有外鞘套或套筒的容工具有附接至鞘套的集中器。例如，图13A示出了配置253，以扁平状态示出，包括包装物255、鞘套257和直接附着至鞘套的集中器259。集中器259可设置成独立的块体，允许鞘套缠绕在管或其它弯曲体上。如图13B和13C所示，块体可以是扁平的，也可以是拱形的，以例如匹配管的曲率。块体之间的间隔和/或采用的曲率可选择成匹配特定的管直径。可采用其它形状和/或设计。例如，如图13D所示，集中器可设置成被切开以允许绕管或其它弯曲体弯曲的杆或条261。当绕管安装后，集中器优选面向管的外表面，而鞘套面向外侧而背离管，如图13E所示，其是系统263的截面图。该系统包括管265，该管265通过使集中器259直接附着至鞘套257的配置253而得到隔离。
分隔物或集中器在弯曲、蛇形曲折或其它高应力情形期间提供一定水平的支持，以使如本文所述的容器会被压缩至一个最大水平，从而限制使用的颗粒状材料例如气凝胶的永久固定量和/或过度压缩量。然而，分隔物或集中器在管与集中器之间提供潜在的接触面，可能导致隔离的损失。为了减小热桥接，可使所采用的一个或多个分隔物或集中器在径向方向上比普通尺寸小，从而增大分隔物处的环形间隙。比普通尺寸小的程度可取决于例如使用的颗粒状隔离材料的机械性能、隔离层的厚度、分隔物的间距等因数。在一个示例中，管中管系统中的分隔物减小成使得环形间隙从6mm(具有不可压缩隔离材料的系统中的典型环形间隙)增大至16mm。
当在当前实施的管中管构造中使用多个分隔物时，分隔物根据设计需求而定位。例如，在卷轴布置系统中，分隔物通常放置成分开约2m。如上所述，在本发明的一个实施例中，由隔离材料提供的机械作用力能实现使用比目前更少的分隔物，以便能够以更大的距离放置分隔物，例如在卷轴布置示例中，约2m(例如，大于等于约4m、或大于等于约6m、或大于等于约10m、甚至大于等于约20m)分开。在另一实施例中，管中管组件可以没有分隔物。因为分隔物提供的隔离度一般比本发明的可压缩材料低，所以有利地，与使用较多的分隔物相比，使用较少的分隔物能改善管中管组件的整体隔离能力，且在不使用分隔物时获得的隔离能力的改善最大。
除上述分隔物或集中器外、或者作为分隔物或集中器的替代，可通过使用容器例如本文所述的容器来提供支持。在一个实施例中，“支持”容器相对较短，例如约为12英寸，并以最小的插入公差安装在较长例如约2m的容器之间。
可使用不同类型的容器来在例如插入、弯曲、蛇形曲折或其它高压力情形期间提供支持。在一实施方式中，支持容器是被压缩的短容器，其使用外套筒来基本防止容器在破开后的扩张。在插入、弯曲、蛇形曲折或其它高压力情况期间，该容器起支持物作用，降低或最小化施加在其它容器(例如主要用于提供隔离的长容器)的任意给定区间上的径向作用力。后者的容器可以是未被外套筒或鞘套约束的容器，因此能够在激活例如破开后自由扩张。系统其余部分的例如颗粒状气凝胶等材料的固化(set)和/或过度压缩的量预期会得到减小或最小化。
在另一实施方式中，支持容器被预先压缩，并且不采用能够基本防止容器在激活后发生扩张的外套筒或鞘套。预先压缩优选是使得在弯曲或受其它压力后，容器中的残留压缩很小。例如，对于系统中最大预期压力为70psi的情况，支持容器可被预先压缩至60～70％应变。一旦容器被激活，系统的该区域中的扩张预期为最小。在插入、弯曲、蛇形曲折或其它高压力情况期间，被预先压缩的区间预期呈现出一些应变，但程度低于没有预先压缩的情况。与没有分隔物或集中器的系统相比，系统其余部分的例如颗粒状气凝胶等材料的固化(set)和/或过度压缩的程度预期会减小或最小化。
在将管中管区段接合在一起时，对管的焊接可能损坏一些隔离材料例如气凝胶材料。为减小或最小化这种损坏，可设置板来保护隔离材料。板可由任意适当的材料制成。
保持隔离材料的容器可能未设计成承受两外管被焊接在一起的安装接头处所达到的高温。可采用多种途径来在焊接期间保护容器。对于已经采用了外鞘套的容器，例如，该外鞘套可由抗热材料或材料的组合制成。例如，鞘套可由特氟隆(Teflon)浸润的玻璃纤维制成，或者可向未设计成承受例如在焊接期间存在的高温的鞘套添加氟化乙丙烯(FEP)层。
替代地或者除此之外，容器可设置有防热系统，防热系统包括容纳有一个或多个用于热分配的板材的可缠绕(wrappable)袋体。例如，图14示出了在袋体102中具有热分配板材101的防热系统100。隔离包装物103具有鞘套，并设置成围绕内管104。
袋体优选由抗热材料例如编织硅石/玻璃纤维制成。板材优选由传导性材料例如铜或铝制成，以使板材分配热。防热系统可做成适当尺寸并切削成匹配任意的管尺寸，并且不但能用于容器，而且也能用于其它隔离配置例如气凝胶基毯材等合成物。
在一实施方式中，防热系统包括包括有一段石英棉和铝板的编织硅石袋体。在另一实施方式中，防热系统包括这样一种编织硅石袋体，其容纳铝板，且其一侧延伸超过铝板和另一侧，以使编织硅石材料能够多缠绕管一次或多次。在又一实施方式中，防热系统包括容纳有铝板、一侧编织玻璃纤维和一侧编织硅石的袋体。在特定示例中，硅石侧延伸超过铝板和玻璃纤维侧，以便能够多缠绕管一次或多次。在再一实施方式中，防热系统包括容纳有一段石英棉和铝板的编织玻璃纤维袋体。也可采用其它配置和/或材料。
要制备管中管组件，可如公开号为2006/272727A1的美国专利申请那样变更(alter)容器。
如上所述，容器包括多孔、具有弹性、且体积上可压缩的材料，其中可压缩材料被约束在容器内并具有第一体积，其中可压缩材料的第一体积小于可压缩材料的无约束体积。当容器被变更后，可压缩材料将扩张至大于第一体积的第二体积。
通过图15A、15B和15C提供了图示。图15A示出了包括两个半圆形“半壳”容器的实施例，半壳容器包括材料12，材料12优选是柔性的，包围多孔、具有弹性、且体积上可压缩的材料21。当如图15B所示位于管中管设备中，包括被封装在容器材料12内的可压缩材料21的容器共同延伸地定位在由内管32与外围的外管33限定出的环形空间31内。容器可填充高达环形空间的100％。当变更容器后，如图15C所示，可压缩材料21扩张至可能的程度，以大致填满由内管32和外管33限定出的环形空间。
在一具体实施方式中，一种被隔离管中管组件的制备方法包括：(i)提供一种包括以下部分的组件：(a)至少一个内管，(b)至少一个外管，其定位成围绕所述至少一个内管，以在所述至少一个内管的外表面与外管的内表面之间生成环形空间(以及可选地，在外管的外表面与附加外管的内表面之间生成附加的环形空间)，和(c)包括多孔、具有弹性、且体积上可压缩的材料的至少一个容器，其中可压缩材料被约束在容器内并具有第一体积，可压缩材料的第一体积小于可压缩材料的无约束体积，并且所述至少一个容器设置在环形空间中(或在使用了多个外管的情况下，设置在一个或多个环形空间中)；以及(ii)变更(altering)所述至少一个容器，以减小对可压缩材料的约束水平，来增大可压缩材料的体积至大于第一体积的第二体积，从而形成被隔离的管中管组件。
例如，一种被隔离管中管组件的制备方法包括：(i)设置具有外表面的至少一个内管；(ii)设置具有内表面的至少一个外管，所述至少一个外管定位成围绕所述至少一个内管(或外管)，以在内管的外表面与外管的内表面(和/或外管的外表面与另一外管的内表面)之间生成环形空间；(iii)设置至少一个容器，其包括多孔、具有弹性、且体积上可压缩的材料，其中可压缩材料被约束在容器内并具有第一体积，并且可压缩材料的第一体积小于可压缩材料的无约束体积；(iv)定位所述至少一个容器，使之最终设置在环形空间中；以及(v)变更所述至少一个容器，以减小对可压缩材料的约束水平，来增大可压缩材料的体积至大于第一体积的第二体积，从而形成被隔离的管中管组件，其中步骤(i)～(iv)可以任意适当的顺序进行。
例如，步骤(i)～(iv)可以上面列举的顺序进行。或者，步骤(i)～(iv)可按如下方式进行：(i)设置具有外表面的至少一个内管；(ii)设置至少一个容器，其包括多孔、具有弹性、且体积上可压缩的材料，其中可压缩材料被约束在容器内并具有第一体积，并且可压缩材料的第一体积小于可压缩材料的无约束体积；(iii)将所述至少一个容器定位成靠近所述至少一个内管的外表面；(iv)设置具有内表面的外管，该外管定位成围绕所述至少一个内管和所述至少一个容器，以在所述至少一个内管的外表面与外管的内表面之间生成环形空间，其中所述至少一个容器最终设置在环形空间中。
此外，步骤(i)～(iv)还可按如下方式进行：(i)设置具有内表面的外管；(ii)设置至少一个容器，其包括多孔、具有弹性、且体积上可压缩的材料，其中可压缩材料被约束在容器内并具有第一体积，并且可压缩材料的第一体积小于可压缩材料的无约束体积；(iii)将所述至少一个容器定位成靠近外管的内表面；(iv)设置具有外表面的至少一个内管，使之定位在外管内，以在所述至少一个内管的外表面与外管的内表面之间生成环形空间，其中所述至少一个容器最终设置在环形空间中。上述方法的变型即使用附加外管对本领域技术人员来说是显而易见的。
在第一实施例中，通过修改容器内的压力，优选从低初始压力到高最终压力，来变更容器。使容器中的气体压力与环形空间中的气体压力平衡，能使容器内的可压缩材料扩张至更大的体积。
在一特定示例中，将包括被封装在柔性不透气材料中的多孔、具有弹性、且体积上可压缩的材料的容器放置到压力室内，并使压力室中的压力降低至低于大气压。将容器密封成不透气，同时使容器维持在室中的降低的压力。容器中的降低的压力可以是小于大气压的任意压力。通常，降低的压力大于等于约1kPa(例如大于等于约10kPa，或大于等于约20kPa)。优选地，降低的压力小于等于约100kPa(例如小于等于约75kPa，或小于等于约50kPa)。
一旦容器被密封后，将之从压力室取出，容器外的压力返回大气压状态，而容器内的压力维持在密封容器期间存在的降低的压力水平。
由于密封容器内的气体压力低于大气压，所以密封容器及其内容物将受到密封容器外的大气压与密封容器内的降低的气体压力之间的压力差。由于容器是柔性的并且可压缩材料具有弹性可压缩性，所以当外部压力(本例中为大气压)施加至密封容器和可压缩材料时，密封容器和可压缩材料的体积将减小。因此，在该方法实施例中，可压缩材料在大气压对密封容器的作用下，以第一体积被约束在密封容器内。
当变更至少一个密封容器以使密封容器中的压力与环形空间内的压力平衡后，可压缩材料将在体积上发生扩张，前提是容器允许可压缩材料发生扩张。例如，可物理地破开(例如穿刺或退化(degrade))容器，来实现压力平衡和可压缩材料的扩张。
通常，环形空间内的压力在实施本发明方法的期间基本处于大气压。在第一实施例中，其中容器包括在降低的压力下处于第一体积的密封容器，可使密封容器内的降低的气体压力与环形空间内的压力之间的压力差最大化，以实现在使密封容器内的压力与环形空间内的压力平衡后，允许可压缩材料的扩张最大。
如果环形空间在组件的终端被密封以提供完全封闭的环形空间，则环形空间内的压力可降低至低于大气压，优选在使密封容器内的压力与环形空间内的压力平衡后。环形空间内的压力也可维持在大气压，或者在密封组件的终端后增大至高于大气压。
在本发明的第二实施例中，变更容器，以允许可压缩材料的体积增大，从而形成被隔离管中管组件。优选地，可压缩材料以第一体积被约束在至少一个容器内。也就是说，在没有容器内外之间的压力差的作用下、或者在该作用之上，容器自身也约束可压缩材料。在这点上，变更是指允许可压缩材料发生扩张的任意操作。
然后，可变更容器，以减小对可压缩材料的约束水平，来增大可压缩材料的体积至大于第一体积的第二体积，从而形成被隔离的管中管组件。适当的变更方法的示例包括破坏容器的完整性、将非弹性容器变换成弹性容器、或者取消或变更对容器的约束手段。用于变更容器的适当技术可与本文列举的用于破开密封容器的技术相同。
变更容器后，可压缩材料将在环形空间内发生扩张，扩张至基本填满环形空间，从而使可压缩材料在环形空间内的分布大致均匀。然后，环形空间优选基本没有任何空隙或间隙，尤其是降低系统热性能的那种空隙或间隙。
变更容器前容器的体积小于或等于环形空间的体积。因此，环形空间允许容器适配到环形空间中，并允许可压缩材料在环形空间内发生至少一些扩张。通常，变更容器前容器的体积是环形空间的体积的约99％或更小(例如约95％或更小，或者约90％或更小，或者约85％或更小)。优选地，变更容器前容器的体积是环形空间的体积的约70％或更大(例如，约80％或更大，或者约85％或更大)。容器体积的选择通常是基于容器的构造和变更容器后可压缩材料将保持的被压缩程度。
可压缩材料在约束下的第一体积与可压缩材料的无约束体积之间的差异代表可压缩材料在被封装于容器内时受到的压缩量。通常，可压缩材料在约束下的第一体积是可压缩材料的无约束体积的约80％或更小(例如，约70％或更小，或者约60％或更小，甚至约50％或更小)。
当变更容器以降低对可压缩材料的约束水平后，可压缩材料最好基本填满环形空间。如上所述，可压缩材料优选将在环形空间内发生扩张，并填满环形空间内的任意空隙，从而使可压缩材料在环形空间内的分布基本均匀。
在一个实施例中，在变更容器后，可压缩材料基本具有可压缩材料的无约束体积，而该体积基本是环形空间的体积。
在另一实施例中，在变更容器后，可压缩材料具有无约束体积，其比环形空间的体积大约1％或更多，优选约10％或更多(例如，约20％或更多，或约30％或更多)。换言之，变更容器后可压缩材料在环形空间中的第二体积比可压缩材料的无约束体积小至少约9％(例如，至少约17％，或至少约23％)。也就是说，变更容器后，如果没有内外管约束可压缩材料，则可压缩材料最好将会过度填满环形空间。
可压缩材料过度填满环形空间是希望的，因为可压缩材料填满环形空间内的空隙、以及在变更容器后可压缩材料被继续压缩到一定程度(这能改善隔离性能)，能使管中管组件的隔离特性得到改善。与过度填满环形空间相关联的残余作用力有助于迁移或移动可压缩材料到环形空间内的空隙中，从而改善可压缩材料在环形空间内的分布均匀性。此外，残余作用力能够允许使用被压缩材料来获得机械利益，作为在内管与外管之间转移纵向和/或径向作用力的手段。具体说，该残余作用力在内管与可压缩材料之间和/或外管与可压缩材料之间生成一定水平的摩擦，以帮助防止管在管中管组件内发生不想要的移动。
在一优选实施例中，(a)可压缩材料在容器中的第一体积是可压缩材料的无约束体积的体积的约70％或更小，(b)可压缩材料在容器中的第一体积小于环形空间的体积(例如，为约99％或更小，或约95％或更小)，而(c)变更容器后可压缩材料在环形空间中的第二体积大于或等于比可压缩材料的无约束体积小约1％(优选10％～33％)。
通常，当管中管组件进入操作并且流体(例如液体或气体)流动通过内管、而流体的温度不同于外管受到的温度时，由于施加至与外管相对的内管的温度差，内管根据流体的温度是高于外部温度还是低于外部温度，相对于外管发生扩张或收缩。内管与外管的差异扩张在管间生成纵向作用力。当内管和外管通过连接工具、焊接或隔板接合在一起时，由内管相对于外管的差异扩张或收缩生成的压力(例如纵向作用力)集中在接合点(例如连接工具、焊接或隔板处)或管中的弱点处，并会引起结构的变形，表现为在结构中生成弯曲、或管发生破裂。有利地，可压缩材料，当由于过度填满环形空间而受压时，提供在内管与外管之间转移纵向作用力的手段，从而降低作用在管之间的连接工具或焊接处的压力，并且通过转移径向作用力来容纳组件的“屈曲”(例如偏离直线性)。期望地，被压缩的可压缩材料通过允许外管与内管相对于彼此的运动的联结，来提供纵向作用力在内外管之间的转移的主要手段。除了由内外管的差异扩张或收缩引起的压力得到改善外，有利地，管中管组件的处理也由于至少部分减小了对同时固定内外管来避免内外管在例如移动组件(例如使组件进入操作)时相对于彼此的不想要的滑动的需要，而得到简化。
可通过任意适当的技术来实现容器的变更。下面描述几个示例。
在一个实施例中，容器被密封，并且具有阀或封闭端口，其将打开时，允许气体进入容器中，以平衡密封容器内的压力与环形空间内的压力，同时以其它方式维持密封容器的完整性。这种阀可以是一个小盘，具有由半可渗透材料(例如薄聚乙烯层或补丁)制成的隔膜，其被可为粘贴物形式的可去除不可渗透材料覆盖。去除不可渗透材料后，空气能够穿过半可渗透材料，以使压力得到平衡。在优选示例中，阀特性将在任意显著量的空气能够穿过隔膜前，留出充分的时间，例如6～12小时。在一个实施例中，不可渗透材料着色或标记明亮，以利于识别。在安装两个或两个以上容器期间，可顺次、同时或几乎同时去除不可渗透材料例如粘贴物。如果期望同时或几乎同时的破开，隔膜例如半可渗透补丁可设计成使空气从补丁到补丁以稳定速率通过。
在另一实施例中，容器被密封，并被破开，以破坏密封容器的至少一部分的完整性。可采用任意适当的方法来破开容器。
例如，可通过加热容器到例如足以引起构成容器的材料发生相变(例如熔化转变或玻璃转变)或引起构成容器的材料发生分解的温度，来实现容器的破开。可使用任意适当的手段来实现加热。例如，可由于对管中管组件的内管或外管进行的焊接操作，使容器得到加热。替代地或附加地，可独立于任意焊接操作对管中管组件的内管和/或外管进行加热，并可选择性地施加至内管或外管的任意适当的部分，以使容器在沿管中管组件的任意预先选定的一个或多个位置发生破开。
可通过使用具有任意适当固定频率的激光束或具有以预定方式变化的频率的激光束，来实现加热容器。激光束可直接入射到容器表面的至少一部分，来加热容器的至少一部分，并使容器发生破开。当管中管组件包括多个(例如两个或两个以上)容器时，激光束可移动横越各容器的表面的至少一部分。替代地，可使用激光束来局部加热限定环带的表面中的一个的至少一部分，然后受热表面加热容器。激光源可维持在环带外，也可放置在环带内或移动通过环带。
可直接加热容器表面来引起破开。可向管中管设备的环带中引入包括可滑动地连接有加热构件的引导棒或引导线的组件，该加热构件包括加热工具。适当的加热工具的示例包括但并不局限于电阻加热元件、明火、和用于向容器表面供给热气的工具。使用中，加热构件能够沿引导棒从一端向另一端移动通过环带，同时接触容器的表面，以使其破开。然后，可选地，引导棒和加热构件可从环带中移除，例如用于其它组件。加热构件可以恒定或变化的速率移动通过环带。加热构件可固定至棒材或杆材，并手动地或机械地移动通过环带，来实现容器的破开。
在另一些实施方式中，加热构件也可构造成与管中管组件具有相同或基本相同的长度，以同时为整个环带提供加热。这种实施例的一个示例是受热管(heated pipe)，其中管通过容纳于其中的热流体得到加热。热流体可在使用前引入管中，也可通过泵在管中循环。受热管可以是内管本身，其中热流体被泵送通过内管，以加热整个管中管组件至充分的温度和充分的时长，以使容器破开。
可通过超声波加热来实现容器的加热。可将超声波加热设备引入环带中，并用于加热容器的至少一部分，以使其破开。当外管和/或内管包括金属时，可对金属管使用感应加热，来加热容器，并使其破开。
可通过将电阻元件附接至容器的外表面或内表面、或者并入构成容器的材料中，来制造容器。电阻元件可包括线材、板材或相似构造。当电流通过电阻元件后，元件将发热，使容器破开。当电阻元件是线材时，线材可配置在容器的表面上，来以预定模式破开容器。例如，线材可以螺旋方式缠绕在容器上，来确保绕其外表面以均匀方式破开容器。
除局部加热外，也可通过以下方式来破开容器：升高环带内的温度，并维持升高的温度达适当的时长，以确保容器发生令人满意的破开。例如，可使热气流穿过环带，来软化、熔化、或以其它方式退化(degrade)容器。
也可采用机械手段。例如，可将包括至少一个尖锐边缘的切割组件定位在管中管组件的环带内，并可选地移动通过环带，以使所述至少一个尖锐边缘撕裂或切割容器来实现破开。所述至少一个尖锐边缘可以是刀、针或钉、锯片、附着有尖锐材料(例如破玻璃)的绳或线、或它们的任意组合。切割组件可与一引导棒或引导线可滑动地连接，其中将引导棒或线放置在环带内，然后沿引导棒或线移动切割组件，来破开其中的容器。切割组件也可附着于引导棒，并通过移动切割组件和引导棒穿过环带来实现破开。
容器可包括引导工具，用于靠近容器的表面引导加热组件或切割组件通过环带，来确保容器的破开。例如，容器可在其表面附接引导筒或套圈，而引导棒可插入引导筒或套圈中。然后，可沿引导棒可滑动地移动加热组件或切割组件，来实现容器的破开。当采用加热组件来实现破开时，引导筒可包括热传导性材料(例如金属)，来协助热从加热组件转移至容器的表面。
可使组装后的管中管组件弯曲，通过压缩来机械地破开容器。本文所述的管中管组件可端对端地接合，来形成管道。实际上，组装后的管道通常卷绕在卷轴上，以实现在管道布置船上运输长管道。卷绕工艺需要弯曲管道及其各个区段。弯曲可使容器在内外管之间受到压缩，从而破开容器。
当容器密封成不透气并处于低于大气压的降低气压时，可在安装前破开容器，以使容器的扩张在允许管中管组件完成于容器完全扩张前的时间尺度上发生。例如，可在完成管中管组件前，向容器中引入小直径孔。或者，可向容器本身并入破开工具(means)，例如阀或以其它方式密封的开口，该阀或开口设计成容许气体以受控速率进入容器中，以留出充分时间在容器发生完全扩张前完成管中管组件。
在一些示例中，通过使用被密封并放置在管中管系统中的真空包装容器，来制备管中管配置。在破开包装物前，整个系统是密封的。一旦包被破开，系统中的整体压力将小于开始压力。
在特定示例中，容器设置有半可渗透隔膜、细孔或其它破开工具，以实现压力在环形空间与容器之间的逐渐平衡。在一些优选实施方式中，压力平衡需要数小时、一天、或甚至多天。
在另一些实施方式中，在装设容器后密封环形空间，而平衡慢于密封环形空间所需的时间。可用隔板、锻造管端等密封环形空间。真空密封件是优选的。
一方面，可通过使用整体或部分封装在如下隔膜中的容器来实现破开：所述隔膜对例如存在于环形空间中的空气或其它气体来说是部分可渗透的。这种隔膜在本文也称为“半可渗透”，允许气体从环形空间逐渐转移到容器中。转移速率可取决于例如隔膜材料的性质、厚度、横穿隔膜的压降等因素。也可在不可渗透材料中钻设非常细的孔，来允许气体例如空气的逐渐转移。
优选地，在向管中管组件内安装容器的期间或后，激活横穿半可渗透隔膜的气体转移。也可在装设容器稍前进行激活。
为了防止空气在制造后安装前(例如在运输或存储期间)进入抽过气的容器，可将容器进一步封装在不透气的隔膜中。为了起动横穿半可渗透隔膜的气体泄漏，可移除或破开(例如通过移除带子或拉片)不可渗透隔膜。
可使用化学手段来破开容器。一种方法包括使用一种装置，其释放溶剂或化学试剂，溶解封装容器的材料或与其反应，来使容器的完整性退化，从而使容器破开。该装置可通过粘结剂或其它适当的工具附着至容器的表面，并可在组装管中管设备前、中、或后进行附着。该装置也可容纳与构成容器的材料发生放热反应的反应物、或与容器的材料反应和/或彼此反应的反应物混合物，从而向容器的表面提供局部化的加热，使其破开。该装置可容纳爆炸性材料(例如雷管或类似装置)，以便在被引爆时，使所得冲击波机械地打破容器，而使其破开。该装置可包括例如导火线等可引燃绳索，该绳索可附着至容器的内表面或外表面。点燃后，可引燃绳索会烧穿容器的表面，使容器破开。
在一些情况下，包括例如粒状气凝胶等颗粒状隔离物的包装物安装在使用直接穿刺和/或伴热线(heat trace wire)存在困难或不可行的位置。在这种情况下，可采用多种破开技术。例如，一种慢漏方法在真空袋体上使用一块透气材料。该透气材料优选在安装前被暴露。一种拉开式绳索(zipcord)方法使用一种安装于容器下方的线材。该线材具有高磨蚀性表面，并且能够被一绳索牵引。安装后，绳索被牵引例如一个短距离，在磨蚀性线材与容器之间的界面处生成一个切口，从而破开容器。可通过在容器的表面上放置金属物体来使用感应加热，并且可使感应加热器沿被封装区的外侧经过，以加热金属，并实现破开。要获得比使用电阻线材普遍取得的行程更长的行程，可沿一线材在间歇位置放置伴热垫，例如电阻加热垫。
当管中管组件包括至少一个分隔物时，分隔物可进一步包括通过本文列举的破开和变更方法来破开或变更容器的工具。例如，分隔物可包括用于在将容器安置于环带内后、或在其后的任意预定时间破开或变更容器的加热工具、机械工具、或化学工具。
在未密封的容器中，可与密封容器的情况一样进行变更，但是可以不需要引入气体来平衡密封容器中的压力。对未密封容器的变更可还包括变更任意的约束工具，以降低对可压缩材料的约束水平。约束工具的变更可与本文在先对于破开密封容器所列举的相同，而将破开方法修正为变更约束工具对本领域的技术人员来说是显而易见的。
先前保持可压缩材料的容器的残余部分(或残留物)可包括变更后的整个容器、或变更后的容器的任意部分。例如，如果变更包括破坏性变更容器，例如熔化或不可逆地退化其至少一部分，则容器的至少一部分在其后将残留在环形空间中。
可选地，管中管组件的至少一端是密封的。可密封管中管组件的所有端部，以完全封闭环形空间(同时允许产品在一个或多个内管内流动)。可使用任意适当的方法来密封管中管组件的一个或多个端部，其中多种方法是本领域众所周知的。在这点上，具有三个或更多端部的管中管组件也视为在本发明的范围内，包括例如“T”或“Y”这种具有三个端部的构造的管中管配置。其它构造，例如“U”形扩张环对本领域的技术人员来说是显而易见的。
制备管中管组件可包括其它可选的步骤。例如，一个可选的附加步骤包括检验对容器和/或约束工具的变更。用于检验容器和/或约束工具的变更的适当方法包括但并不局限于视觉方法、超声成像技术、和X光成像。可在变更容器和/或约束工具的期间实施检验方法来确保适当的变更，也可在变更后实施。
由本文所述技术生成的管中管组件可包括：(a)具有外表面的至少一个内管；(b)围绕所述至少一个内管设置的具有内表面的外管；(c)位于外管的内表面与所述至少一个内管的外表面之间的环形空间；(d)设置在环形空间中的多孔、具有弹性、且可压缩的材料；和(e)先前定位在环形空间中并且先前以小于可压缩材料在环形空间中的体积的体积保持可压缩材料的容器的残余部分(remnant)。该被隔离管中管组件的各种元件如前文所述。
一个示例提供一种被隔离管中管组件，其包括：(a)具有外表面的至少一个内管；(b)围绕所述至少一个内管设置的具有内表面的外管；(c)位于外管的内表面与所述至少一个内管的外表面之间的环形空间；和(d)设置在环形空间中的多纳米孔硅石，其中多纳米孔硅石的密度在80kg/m3与约140kg/m3之间，而热传导率在约0℃的表面与约25℃的表面之间测量时约为20mW/mK或更小(例如约12mW/mK～约20mW/mK)。该被隔离管中管组件可通过本文先前列举的方法制备，并且多纳米孔硅石可与本文先前列举的一样。可根据例如ASTM C518来测量热传导率。
由本文所述技术形成的管中管设备可包括多个外管(例如管中管中管结构)。例如，管中管设备可包括设置在第一外管内的至少一个内管、和围绕第一外管设置的第二外管。可在由第一外管的外表面与第二外管的内表面限定出的环形空间中设置多孔、具有弹性、且体积上可压缩的材料，或设置任意适当的材料，或不设置任何材料。更具体地，可设想这样的实施例，其中这种多孔、具有弹性、且体积上可压缩的材料占据内管的外表面与第一外管的内表面、第一外管的外表面与第二外管的内表面等等之间的环形空间中的至少一个。这种材料可被也可不被容器约束。请注意，在环形空间未被多孔、具有弹性、且体积上可压缩的材料占据的实施例中，这种环形空间可被任意适当的材料填充(包括但不局限于未压缩的多孔、具有弹性、且体积上可压缩的材料，容纳有这种材料的毯材，气凝胶毯材，聚氨酯泡沫，玻璃珠，纤维(呈编织、非编织、松散或其它形式)，颗粒状或非颗粒状材料，甚至没有任何材料)。
根据本文所述方法制备的管中管系统可包括这样一种被隔离管中管系统，其包括：(a)两个被隔离管中管组件，其中至少一个内管的长度大于外管的长度，并且内管的相反端延伸超过外管的相反端，而且所述两个被隔离管中管组件中的一个的内管的一端与所述两个被隔离管中管组件中的另一个的内管的一端可密封地连接，以使内管彼此抵接和连通，以供流体流通；和(b)套筒，呈圆筒结构形式，具有尺寸能够接收管中管组件的孔，其中套筒的一端与两个被隔离管中管组件中的一个的外管可密封地连接，而套筒的另一端与两个被隔离管中管组件中的另一个的外管可密封地连接。该被隔离管中管系统可选地还包括设置在位于套筒与两个被隔离管中管组件的内管之间的空间中的隔离材料。该被隔离管中管组件的各种元件如前文所述。
在一些方面，本发明涉及隔离材料例如气凝胶未被封装成形成容器的配置。隔离材料作为松散填充料或以单片形式例如毯材设置到环形空间。图16示出了用于制备采用了松散填充隔离颗粒例如Nanogel颗粒的管中管组件的步骤的一个可能顺序。组装工艺可从步骤1开始，其涉及封闭在本文称为流管的流管400的一端。可采用任意适当的手段。优选地，用于封闭管端的材料能够容纳松散填充材料，并允许空气在组装工艺期间通过。由于气凝胶材料具有吸引性隔离性质，一个优选途径是使用单片气凝胶例如气凝胶毯材的一部分404来封闭流管400的端部402。
在步骤2中，将流管400滑动到外管406中，形成环形空间408，大致如上所述。在步骤3中，用松散填充隔离材料410，优选为颗粒状气凝胶，来填充环形空间408。在步骤4中，使用例如气凝胶毯材的一部分414来封盖端部412，大致如上所述。
在步骤5中，通过向外朝外管406径向扩张流管400，来压缩颗粒状材料410。该操作使流管400形成的流动管道的体积增大，并使环形空间的体积减小。在一优选实施例中，流管400通过筒体扩张器发生扩张。筒体扩张器是HVAC工业中已知的工具，通常用于建造热交换器。图17示出了筒体扩张器440。
可通过使用马达、压缩空气或其它适当的工具，来牵引筒体扩张器通过流管400。
对于由刚性塑料材料制成的流管，可采用加热来使管软化至一扩张的内周长，然后在新的扩张周长下进行冷却。一个可能途径采用受热心轴，如图18A和18B所示。图18A示出了设备480，其可用于扩张例如在图16中步骤4完成时获得的、具有流管400、外管406和松散隔离材料410的管中管配置中的流管。如图18A所示，沿箭头方向移动管中管，套过可保持为静止的受热扩张工具482。也可采用其它配置。
受热扩张工具482优选将流管400加热至适于塑料变形的温度，例如玻璃化转变温度，使流管400能够扩张至较大的内径。然后，如图18B所示，扩张的流管400滑动套过直径适于将流管400固定在其扩张构造的冷却心轴484。
优选在受热扩张工具482与冷却心轴484之间设置隔离区间486。可选地，可采用套环488来防止外管发生扩张。
可将使用例如受热扩张工具和冷却心轴形成的被隔离管段接合在一起，以形成较长的管中管组件。已知有多种用于接合塑料管道系统的端部的技术。示例包括基于溶剂的技术例如用于PVC排水管道系统的、端部熔化、等等。
替代地或附加地，可使用例如模锻工具来压缩外管。模锻工具在本领域是已知的。
当内管发生扩张和/或外管被压缩时，隔离层受到压缩，与颗粒状材料一起容纳在环形空间中的空气通过端帽的材料得以排出。
可使用类似途径以单片隔离材料例如气凝胶毯材，来填充环形空间。虽然气凝胶毯材的热传导率可能会略高于一些气凝胶颗粒的热传导率，但是毯材容易安装。例如，它们能够在没有颗粒溢出的情况下切成一定长度。
图19示出了可用于组装环形空间被单片材料例如气凝胶毯材填充的管中管组件的步骤的可能顺序。
在步骤1中，用单片隔离材料覆盖流管400，以形成隔离层490。优选地，隔离层490由单片材料例如气凝胶毯材围绕流管400缠绕而成。可使用连续缠绕、区间“桶式缠绕(barrel wrap)”或其它类型的缠绕。在一优选示例中，缠绕(wrapping)相同于或类似于在网球拍把手上使用的缠绕并且可绕流管400缠绕一次或多次。
可选地，单片隔离层被例如塑料材料制成的鞘套例如膜覆盖。鞘套能够在安装期间保护单片隔离物，并能够压缩毯材，和/或能够提供附接或结合其它材料的表面。可通过沿管的长度连续缠绕塑料材料、或通过向隔离层上挤压塑料材料，来获得鞘套。如果采用了连续缠绕，则可使用感应加热器或其它适当的装置，来软化和/或部分熔化塑料材料，从而使之与鞘套结合。
在步骤2中，将覆盖有隔离层490的流管400滑入外管406中。
在步骤3中，例如通过关于松散填充隔离物的一个或多个技术，来压缩隔离层。
在一些实施例中，鞘套、同心缠绕的材料、或包覆层可用作内管和/或外管。它们可由玻璃纤维、弹性体、热固性聚合物、热塑性聚合物、和合成物(例如纤维增强聚合物)、高密度聚乙烯(HDPE)、铝、或其它适当的材料、及其组合制成。
在再一些方面，本发明涉及去除了外管的被隔离管配置。去除外管能够简化制造和安装工艺、有助于装设、并且能够更轻。
在没有外管的情况下，可将被隔离管配置想象成具有管且在管的外表面具有隔离材料的管结构。在许多实例中，管是流管。在另一些情况下，由管形成的管道可包括其它结构或装置，例如内管、筒(tube)、线材(wire)、线缆(cable)等。
在具体实施方式中，隔离材料是单片的且优选是柔性的，例如裂开的单片气凝胶材料、气凝胶毯材、合成单片气凝胶材料等。
要形成这种管结构，可将柔性的单片隔离材料缠绕在管例如流管上，正如在网球拍的把手部上一样。
相邻缠绕部优选定位成使隔离部中的间隙最小化。要得到光滑的截面轮廓，则应避免隆起或凸起。可在管上缠绕一层或多层单片隔离物，以达到期望厚度，其可定制成满足预期用途的需求。
也可采用如上所述的柔性容器例如有切口的容器，来形成隔离层。该容器可定位成围绕管的外表面，也可“缠绕”在管上，大致如上所述。
一旦隔离层设置于管的外表面后，可用由聚合材料例如弹性体、薄金属膜、或其它适当的材料制成的一个或多个层覆盖它。
本发明一优选实施方式使用挤压(extrusion)工艺来形成覆盖且优选压缩隔离材料以例如增大其隔离性能的层。
图20是包括管502例如流管、和缠绕在管上的隔离材料504的管结构500的截面图。可设置覆盖层506，来沿箭头方向压缩隔离材料504。
要增加机械强度和/或保护，可选地，可用附加层508来覆盖覆盖层506的外表面。例如，如果覆盖层506是由聚合材料制成的，则附加层508可由金属制成。
通过选择适当的材料和尺寸，如上所述的多层被隔离管配置能够设计成在去除管中管组件的外管的情况下满足大多数应用的需求。
在一些实施方式中，例如管中管配置中的环形空间等空腔被松散颗粒状材料(例如气凝胶)和封装在容器或包装物中的材料(例如被保持在可破开容器中的真空包装粒状气凝胶)的组合隔离。先将包装材料放置在该空间中，然后用松散颗粒状材料填充任意开放的空腔。这两种材料之间可采用任意比率。在特定实施例中，封装在容器中的颗粒状隔离物与松散颗粒状隔离物的相对量选择成在容器破开后在隔离系统中生成压缩，优选生成显著的压缩，例如25～35％。通常，增大保持在容器中的隔离物的相对量会使系统中的压缩量增大，从而改善其热性能。
虽然上面参考优选实施例具体图示和描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解的是，在不背离所附权利要求书限定的本发明的范围的情况下，能够对形式和细节做出各种变化。

Claims (8)

1.一种系统，包括：
a.内管结构；
b.外管结构；
c.具有多个孔以在内管结构和外管结构中的至少一个的移动面引导气体的套筒，气体从所述多个孔逸出形成气体层或衬垫，从而协助内管结构与外管结构的相对滑动或滑行。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述套筒被分成多个室。
3.如权利要求1所述的系统，其中，所述内管结构包括内管和位于内管的外表面的隔离材料。
4.如权利要求1所述的系统，其中，所述外管结构包括外管和位于外管的内表面的隔离材料。
5.一种用于安装或者拆卸如权利要求1所述的系统的方法，包括：引导气体穿过所述套筒中的多个孔以形成气体层或者衬垫；以及在所述气体层或者衬垫之上滑动或者滑行所述内管结构的外表面或者所述外管结构的内表面以安装或者拆卸所述系统。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述套筒被分成多个室。
7.如权利要求5所述的方法，其中，所述内管结构包括内管和位于内管的外表面的隔离材料。
8.如权利要求5所述的方法，其中，所述外管结构包括外管和位于外管的内表面的隔离材料。
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