DE2645361A1 - TUBULAR BODY MADE OF FIBER REINFORCED PLASTICS - Google Patents
TUBULAR BODY MADE OF FIBER REINFORCED PLASTICSInfo
- Publication number
- DE2645361A1 DE2645361A1 DE19762645361 DE2645361A DE2645361A1 DE 2645361 A1 DE2645361 A1 DE 2645361A1 DE 19762645361 DE19762645361 DE 19762645361 DE 2645361 A DE2645361 A DE 2645361A DE 2645361 A1 DE2645361 A1 DE 2645361A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- fibers
- tubular body
- elasticity
- reinforcement
- pipe
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 title claims description 11
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims description 58
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 50
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 29
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 14
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 claims description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 9
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- 230000004323 axial length Effects 0.000 claims description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 69
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 32
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 31
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 31
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 20
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 14
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 5
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 5
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 4
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 4
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 3
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- 229920001897 terpolymer Polymers 0.000 description 3
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 2
- HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N ethene;prop-1-ene Chemical group C=C.CC=C HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 230000002147 killing effect Effects 0.000 description 2
- 230000008093 supporting effect Effects 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000003653 coastal water Substances 0.000 description 1
- 244000221110 common millet Species 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 239000011499 joint compound Substances 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000002715 modification method Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002990 reinforced plastic Substances 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L47/00—Connecting arrangements or other fittings specially adapted to be made of plastics or to be used with pipes made of plastics
- F16L47/14—Flanged joints
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
- E21B17/01—Risers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L37/00—Couplings of the quick-acting type
- F16L37/08—Couplings of the quick-acting type in which the connection between abutting or axially overlapping ends is maintained by locking members
- F16L37/12—Couplings of the quick-acting type in which the connection between abutting or axially overlapping ends is maintained by locking members using hooks, pawls or other movable or insertable locking members
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L9/00—Rigid pipes
- F16L9/12—Rigid pipes of plastics with or without reinforcement
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Description
-r· η \f -r η \ f f*f * Patentanwälte:Patent attorneys:
TlEDTKE - DOHLING " IVlNNE » URUPE Dpl.-lng.Tiedtke TlEDTKE - DOHLING "IVlNNE» URUPE Dpl.-lng.Tiedtke
Dipl.-Chem. Biihling Dipl.-Ing. Kinne Dipl.-Ing. GrupeDipl.-Chem. Biihling Dipl.-Ing. Chins Dipl.-Ing. Group
2645361 8000 München2, Postfach2024032645361 8000 Munich2, P.O. Box 202403
U Tel.: (0 89) 53 96 53-56 U Tel .: (0 89) 53 96 53-56
I Telex: 5 24845 tipatI Telex: 5 24845 tipat
cable. Germaniapatent Münchencable. Germaniapatent Munich
7 ο Oktober 1976 B 76977 ο October 1976 B 7697
ICI-case M 28248/ M 28571ICI-case M 28248 / M 28571
Imperial Metal Industries (Kynoch) Limited Birmingham, GroßbritannienImperial Metal Industries (Kynoch) Limited Birmingham, UK
Rohrförmiger Körper aus faserverstärkten KunststoffenTubular body made of fiber-reinforced plastics
Die Erfindung "betrifft rohrförmige Körper aus faserverstärkten Kunststoffen. Sie ist insbesondere, wenn auch nicht ausschließlich zur Verwendung in Steigleitungen im Meer bestimmt,The invention "relates to tubular bodies made of fiber-reinforced Plastics. It is particularly, if not exclusively, intended for use in risers in the sea,
Ein Meeressteigrohr ist eine Rohrlänge, die bei Bohrvorgängen in Küstengewässern, den sogenannten Off-Shore-Bohrungen verwendet wird und als ein den Bohrstrang umgebender Behälter dient. Das Steigrohr enthält ein Gemisch der Betriebsflüssigkeiten, insbesondere Bohrschlamm, Rohöl und Meereswasser und ist Innendruck, sowie Korrosion und Erosion durch die genannten Stoffe ausgesetzte Das Steigrohr ist an seinem oberen Ende mit einem Bohrschiff und an seinem unteren Ende mit dem Bohrkopf verbunden. In dem Maß, in dem sich das Schiff imA sea riser pipe is a length of pipe that is used in offshore drilling operations in coastal waters is used and serves as a container surrounding the drill string. The riser pipe contains a mixture of the operating fluids, in particular drilling mud, crude oil and sea water and is internal pressure, as well as corrosion and erosion by the said Substances exposed The riser is at its upper end with a drill ship and at its lower end with the Drill head connected. To the extent that the ship is in
709815/1088709815/1088
Dresdner Bank (München) Kto. 3939 844 Postscheck (München) Kto. 670-43-804Dresdner Bank (Munich) Account 3939 844 Postscheck (Munich) Account 670-43-804
Verhältnis zum Bohrkopf bewegt, unterliegt das Steigrohr Zug- und Druckbelastungen und ebenfalls Biegungen.Moved relative to the drill head, the riser is subject Tensile and compressive loads and also bends.
Eine weitere Schwierigkeit tritt dann auf, wenn die Bohrung in tiefem Gewässer abgesenkt werden muß. Hierbei erlangt die Masse des Steigrohrstranges nennenswertes Gewicht. Herkömmliche Steigrohre aus Stahl müssen mit zusätzlichem Auftrieb versehen sein, wenn sie bei Bohrarbeiten in tiefem Wasser verwendet werden.Another difficulty arises when the well has to be lowered into deep water. Here The mass of the riser pipe becomes significant Weight. Conventional steel risers must be provided with additional buoyancy when they are drilling can be used in deep water.
Aufgabe der Erfindung ist @s9 rohrförmig© zu schaffen, die so aus faserverstärkten Kunststoffen aufgebaut slndg daß si© gch^grstQia Bedingungen wi© d@a ob^a«=· genannten Belastungen standhalte® körnen,*The object of the invention is @s 9 tubular © to create the slndg so constructed of fiber reinforced plastics si © gch ^ grstQia conditions wi © d @ a ^ a "= · loads mentioned standhalte® graining that if *
Die Erfindung ermöglicht die Herstellung von Kunststoffrohren mit 3?as ervers tärkung die so konstruierbar sind8 daß sie die rigorosen Bedingungen aushalten, die bei Ölbohrungen in tiefem Wasser auftreten, wenn auch die Erfindung nicht auf die Anwendung in diesem technischen Gebiet beschränkt ist«The invention enables the production of plastic pipes with 3? As ervers TRENGTHENING which are constructible 8 that they withstand the rigorous conditions encountered in oil wells in deep water, although the invention is not limited to use in this technical field "
Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird ein rohrförmiger Körper aus faserverstärktem Kunststoff geschaffen, dessen Fasern sowohl in Längsrichtung als auch in Umfangsrichtung eine Verstärkung erzeugen und mindestens zwei Fasertypen aufweisen, und zwar mit verhältnismäßig niedrigem und verhältnismäßig hohem Elastizitätsmodul oder Zugfestigkeitsmaß.To solve the problem on which the invention is based, a tubular body made of fiber-reinforced Created plastic, the fibers of which generate a reinforcement both in the longitudinal direction and in the circumferential direction have at least two types of fibers, with relative low and relatively high modulus of elasticity or Tensile strength.
.709815/1088.709815 / 1088
Mindestens einige, vorzugsweise aber alle der lasern mit verhältnismäßig hoher Modulsahl liefern dabei die reifenförmige YerStärkung in ümfangsrichtung.At least some, but preferably all of the lasers The tire-shaped ones deliver a relatively high number of modules Y reinforcement in the circumferential direction.
Torzugsweise enthält ein ITmf angst er eich, der sich kontinuierlich mindestens über einen wesentlichen Teil, üblicherweise mindestens über den größeren !eil der axialen länge des Körpers, wiä. zwar vorzugsweise über die ganze axiale Länge desselben erstreckt, Fasern mit verhältnismäßig hoher Modulzahl, die eine Yerstärkung in Umfangsrichtung erzeugen.In some ways, an ITmf fear he calibrates, which extends continuously at least over a substantial part, usually at least over the greater part of the axial length of the body, such as. although preferably extending over the entire axial length of the same, fibers with a relatively high number of modules that produce a reinforcement in the circumferential direction.
In der Beschreibung ist mit dem Ausdruck "limfangsbereich" nicht nur der äußere ITmfangsab schnitt eines Rohres gemeint, sondern der Ausdruck bezieht sich auf jeden Bereich, der die Rohrachse umgibt. Ein Timfangsbereich kann hier also sowohl die innere als auch die äußere ümfangsflache des Rohres bezeichnen oder kann insgesamt innerhalb der Wanddicke des Rohres liegen· Weder das Rohr noch ein TJmfangs— bereich desselben ist auf einen kreisförmigen Querschnitt begrenzt, und das Wort "radial" soll hier nur eine Richtung zur bzw. von der Rohrachse bezeichnen.In the description, the expression "limfangsbereich" not just the outer circumferential section of a pipe but the term refers to any area that surrounds the pipe axis. A timeframe range can therefore be used here both the inner and the outer circumferential surface of the Denotes the pipe or can lie entirely within the wall thickness of the pipe. Neither the pipe nor a circumference area of the same is limited to a circular cross-section, and the word "radial" is intended here only in one direction to or from the pipe axis.
Wenn der rohrförmige Körper in Betrieb Zugbelastungen ausgesetzt ist» können zur Umfangsverstärkung Fasern von hohem Modulwert radial innerhalb der in Längsrichtung verstärkenden Fasern vorgesehen sein? wird andererseits der Körper Kompressionsbelastungen ausgesetzt, so When the tubular body is in use tensile loads exposed »can be used for circumferential reinforcement fibers of high modulus radially within the longitudinal direction reinforcing fibers should be provided? on the other hand, if the body is exposed to compression loads, see above
»09815/1080»09815/1080
können in Umfangsrichtung wirkende Verstärkungsfasern von hohem Elastizitätsmodul radial außerhalb der in Längsrichtung wirkenden Verstärkungsfasern angeordnet sein; beim Auftreten beider Arten von Belastung können UmfangsverStärkungen mit verhältnismäßig hohem Modulwert sowohl innerhalb als auch außerhalb der Längsverstärkungen vorgesehen sein.can be used in the circumferential direction reinforcing fibers of high modulus of elasticity radially outside of the longitudinal direction acting reinforcing fibers be arranged; when both types of stress occur, circumferential reinforcements provided with a relatively high module value both inside and outside the longitudinal reinforcements be.
Die Verstärkungen in Längsrichtung können durch schraubenlinienförmig gewundene Pasern erzeugt seine Auch die ringförmig wirkenden Verstärkungen können schraubenlinienförmig gewickelt sein, allerdings unter einem verhältnismäßig großen Winkel zur Achse des Körpers.The gains in the longitudinal direction can be obtained by helically wound parsers are generated be e The annular acting reinforcements may be helically wound, but at a relatively large angle to the axis of the body.
Als.Pasern mit verhältnismäßig niedrigem Elastizitätsmodul eignen sich Glasfasern, während die Pasern ,mit verhältnismäßig hohem Elastizitätsmodul Pasern auf Kohlenstoffbasis sein können. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Anwendung dieser speziellen Pasern beschränkt.Als.Pasers with a relatively low modulus of elasticity Glass fibers are suitable, while the pasers, with a relatively high modulus of elasticity, are pasers Can be carbon-based. However, the invention is not limited to the use of these special fibers.
Wenn die Pasern mit hohem Elastizitätsmodul radial innerhalb der in Längsrichtung wirkenden Verstärkungsfasern vorgesehen sind, können weitere in Umfangsrichtung wirkende Verstärkungsfasern von verhältnismäßig niedrigem Elastizitätsmodul radial innerhalb der Umfangsverstärkungen von verhältnismäßig hohem Elastizitätsmodul angeordnet sein. Außerdem können bei einer Anordnung vonIf the fibers with high modulus of elasticity radially inside the reinforcing fibers acting in the longitudinal direction are provided, further reinforcing fibers acting in the circumferential direction can be relatively low modulus of elasticity radially inside the circumferential reinforcements of relatively high modulus of elasticity be arranged. In addition, with an arrangement of
709Ö1S/1088709Ö1S / 1088
in Umfangsrichtung verstärkend wirkenden Fasern mit verhältnismäßig hohem Elastizitätsmodul radial außerhalb der in Längsrichtung verstärkend wirkenden Pasern weitere Umfangsverstärkungen mit verhältnismäßig niedrigem Elastizitätsmodul radial außerhalb der Umfangsverstärkungen mit verhältnismäßig hohem Elastizitätsmodul vorgesehen sein.in the circumferential direction reinforcing fibers with relatively high modulus of elasticity radially outside of the reinforcing fibers in the longitudinal direction, further circumferential reinforcements with a relatively low modulus of elasticity radially outside the circumferential reinforcements with relatively high modulus of elasticity be provided.
Der Verbundgegenstand kann bis zu 25 Vol.$ an Fasern mit verhältnismäßig hohem Elastizitätsmodul enthalten, wobei der bevorzugte Prozentsatz im Bereich von 10 bis 20 Vol.# liegt.The composite article can contain up to 25% by volume of fibers with a relatively high modulus of elasticity, the preferred percentage being in the range of 10 to 20 vol. #.
Der Verbundgegenstand kann den Mindestgehalt an Harz aufweisen, der für eine gewünschte Porosität nötig ist. Es wird davon ausgegangen, daß mehr als 25 VoI.^ Harz nötig ist, um die Bildung von Hohlräumen zu vermeiden. Bei mehr als 4-5 Vol.$ trägt das Harz vermutlich nur noch zu überschüssigem Gewicht bei. Vorzugsweise liegt der Harzgehalt im Bereich von 30 bis 40 $The composite article can have the minimum resin content necessary for a desired porosity is. It is assumed that more than 25 vol. ^ Resin is necessary to avoid the formation of cavities. At more than 4-5 Vol. $ The resin probably only contributes excess weight. Preferably the resin content is in the range of $ 30 to $ 40
Gemäß der Erfindung wird weiter ein rohrförmiger Körper aus faserverstärkten Kunststoffen geschaffen, die eine Verstärkung sowohl in Längsrichtung als auch in Umfangsrichtung schaffen, wobei die Längsverstärkungen in mindestens zwei Umfangsbereichen durch einen dazwischenliegenden Bereich mit einer Verstärkung in Umfangsrichtung .voneinander getrennt sind. Die Verstärkung in Umfangs-According to the invention, a tubular body made of fiber-reinforced plastics is also created which create a reinforcement both in the longitudinal direction and in the circumferential direction, the longitudinal reinforcements in at least two circumferential areas by an intermediate area with a reinforcement in the circumferential direction .are separated from each other. The reinforcement in circumferential
209S15/1088209S15 / 1088
richtung in diesem Zwischenbereich kann einen höheren Elastizitätsmodul haben als die in Längsrichtung verstärkend v/irkenden Fasern. Die Vielzahl der Längsverstärkungsbereiche mit den dazwischenliegenden Trennbereichen kann schichtartig zwischen Bereichen einer Verstärkung in Umfangsrichtung angeordnet sein, welche ihrerseits Fasern von verhältnismäßig hohem Elastizitätsmodul aufweisen können, wie oben bereits gesagt. Es können drei oder mehr Bereiche einer Längsverstärkung durch Bereiche einer UmfangsverStärkung voneinander getrennt sein.direction in this intermediate area can have a higher modulus of elasticity than that in the longitudinal direction reinforcing v / acting fibers. The multitude of longitudinal reinforcement areas with the separating areas in between can be arranged in layers between areas of a reinforcement in the circumferential direction, which in turn can have fibers of a relatively high modulus of elasticity, as already stated above. It can three or more areas of a longitudinal reinforcement can be separated from one another by areas of a circumferential reinforcement.
Der rohrförmige Körper kann auch eine Schicht eines flüssigkeitsundurchlässigen Stoffes in der Nähe seiner Innenfläche aufweisen. Hierbei kann es sich um eine Schicht aus faserverstärktem Kunststoff handeln, der so abgewandelt ist, daß der Widerstand gegenüber Flüssigkeitsdurchdringung verbessert ist. Oder es eignet sich auch eine Schicht aus einem gummiartigen Elastomer, beispielsweise Äthylen-Propylen Terpolymerisat.The tubular body can also have a layer of a liquid-impermeable material in the vicinity of it Have inner surface. This can be a layer of fiber-reinforced plastic that is modified in this way is that the resistance to liquid penetration is improved. Or a layer is also suitable a rubbery elastomer such as ethylene propylene Terpolymer.
Der rohrförmige Körper kann zum Anschluß an eine getrennte Verbindungseinrichtung oder an einen anderen ähnlichen rohrförmigen Körper oder ein sonstiges Bauelement geeignet sein. Die Verbindung kann dabei aus dem gleichen oder einem anderen Stoff bestehen, beispielsweise aus Metall. Handelt es sich um das gleiche Material, so können zu seinem Aufbau die obengenannten Prinzipien angewandt werden.The tubular body may be adapted for connection to a separate connector or to another similar tubular body or some other component may be suitable. The connection can consist of the same or another material, for example metal. If it is the same material, you can go to his Structure the above principles can be applied.
709815/108«709815/108 «
AOAO
Ein Endbereich des rohrförmigen Körpers kann nach außen aufgeweitet sein um mit einem Element einer getrennten Verbindungseinrichtung zusammenzuwirken. Dies Element kann z.B. die Form einer Muffe oder eines Kragens haben, der den erweiterten Bereich umgibt. Der Winkel der Erweiterung nach außen kann im Bereich von 4 bis 6° liegen, bleibt vorzugsweise aber zwischen 5° und 5 1/2°.An end region of the tubular body can be expanded outwardly around with a member of a separate Cooperate connecting device. This element can e.g. be in the form of a socket or collar surrounding the enlarged area. The angle of the extension after outside can be in the range from 4 to 6 °, but preferably remains between 5 ° and 5 1/2 °.
Der Endabschnitt des rohrförmigen Körpers kann so angeordnet sein, daß er ein inneres Stützelement aufnimmt, welches diesen Endabschnitt gegen eine Verbiegung radial nach innen beim Aufbringen axialer Zugbelastungen an einer Verbindungsstelle verstärkt. Beispielsweise kann die Anordnung so getroffen sein, daß der Endabschnitt eine Stütze in Form eines rohrförmigen Stützgliedes aufnimmt«. Dann kann der Endbereich im Betrieb zwischen das Stützglied und das oben bereits erwähnte Verbindungselement geklemmt werden. Das Stützglied hat eine größere radiale Festigkeit als der Endabschnitt des Körpers, und diese radiale Festigkeit kann zum offenen Ende des Körpers hin noch zunehmen. Da plötzliche beträchtliche Zunahmen in der Festigkeit vorzugsweise vermieden sind, kann die Dicke des Stützgliedes allmählich längs des Körpers zunehmen. Der Endabschnitt des Körpers kann innen abgeschrägt sein, um das Stützglied aufzunehmen, und diese Abschrägung kann unter dem gleichen Winkel liegen, wie die oben erwähnte Abschrägung nach außen. Stützglied und rohrförmig er Körper sind vorzugsweise so vereinigt, daßThe end portion of the tubular body can be arranged to receive an inner support member, which this end section against bending radially inward when applying axial tensile loads at a connection point reinforced. For example, the arrangement can be made so that the end portion is a support in Takes the form of a tubular support member «. Then the end area can be in operation between the support member and the Above mentioned connecting element are clamped. The support member has a greater radial strength than the end portion of the body, and this radial strength can be increase towards the open end of the body. Since sudden Considerable increases in strength are preferably avoided, the thickness of the support member can be gradually increased increase along the body. The end portion of the body may be beveled internally to accommodate the support member, and this taper can be at the same angle as the above-mentioned taper to the outside. Support member and tubular he body are preferably united so that
70981B/108870981B / 1088
die DurchflußÖffnung durch das Stützglied im wesentlichen die gleichen Abmessungen hat wie die DurchströmungsÖffnung im restlichen rohrförmigen Körper. Das Stützglied kann an der genannten getrennten Verbindungseinrichtung vorgesehen sein«the flow opening through the support member substantially has the same dimensions as the throughflow opening in the rest of the tubular body. The support member may be provided on said separate connecting means be"
Gemäß der Erfindung wird ferner ein rohrförmiger Körper aus faserverstärkten Kunststoffen geschaffen, der ein nach innen und nach außen abgeschrägtes Ende zum Zusammenwirken mit einem entsprechenden inneren bzw. äußeren verhältnismäßig steifen Klemmelement hat. Dieses Merkmal der Erfindung betrifft die Kombination zwischen dem rohrförmigen Körper und den Klemmelementen, wobei das innere Klemmelement so gestaltet sein kann, daß es den Strömungsquerschnitt im rohrförmigen Körper nicht verringert. Bei dem verhältnismäßig steifen Werkstoff kann es sich um Metall handeln. Der Abschrägung swinkel kann im Bereich von 4 bis 6 liegen^ beträgt aber vorzugsweise von 5° bis 5 1/2. Die axiale Länge, in der die Klemmelemente mit dem rohrförmigen Körper zusammenwirken, kann das eins- bis zweifache der Querabmessung des rohrförmigen Körpers ausmachen. Der rohrförmige Körper kann in der Nähe des erweiterten Bereichs eine größere Wanddicke haben, um örtlich begrenzte, erheblich erhöhte Steifigkeit zu vermeiden. Die Zunahme der Wanddicke kann durch eine Vielzahl verhältnismäßig geringer, örtlich begrenzter Verstärkungen in der Wanddicke erreicht sein.According to the invention there is also a tubular Body created from fiber-reinforced plastics with an inwardly and outwardly sloping end to interact with a corresponding inner or outer relatively stiff clamping element. This feature of the The invention relates to the combination between the tubular body and the clamping elements, the inner clamping element can be designed so that it has the flow cross-section in tubular body does not decrease. The relatively stiff material can be metal. The bevel angle can be in the range from 4 to 6, but is preferably from 5 ° to 5 1/2. The axial The length in which the clamping elements interact with the tubular body can be one to two times the transverse dimension make out of the tubular body. The tubular body can be in the vicinity of the enlarged area have greater wall thickness in order to avoid localized, considerably increased stiffness. The increase in wall thickness can be relatively smaller due to a large number of localized reinforcements in the wall thickness can be achieved.
709815/1088709815/1088
Als Alternative zu der getrennten Rohrverbindung kann ein integraler Teil des rohrförmigen Körpers ein Element einer Verbindung darstellen. Die Verbindung kann aus einem Einsteck- und Aufnahmeteil bestehen, d.h. als sogenannte Muffenverbindung ausgebildet sein, welche geeignet ist, axiale Belastungen zwischen den Verbindungselementen zu übertragen. Der rohrförmige Körper kann ein Element einer solchen Muffenverbindung an einem Ende und das andere Element an seinem anderen Ende aufweisen.As an alternative to the separate pipe connection an integral part of the tubular body can constitute an element of a connection. The connection can consist of a male and female part, i.e. designed as a so-called socket connection, which are suitable is to transfer axial loads between the connecting elements. The tubular body can be an element of a have such a socket connection at one end and the other element at its other end.
Die Verbindung kann dadurch zur Übertragung axialer Belastungen geeignet sein, daß an dem einen Element eine Anlagefläche zum Eingriff mit einem Glied am anderen Element vorgesehen ist. Die Anlagefläche kann sich ganz um das eine Element herum erstrecken, so daß die beiden Verbindungselemente nicht in einer vorherbestimmten Winkelausrichtung zueinander angeordnet werden müssen, damit die Verbindung· hergestellt werden kann. Es kann eine Vielzahl von Gliedern zum Eingriff mit der Anlagefläche im Winkel um das Element, an dem sie vorgesehen sind, und/oder axial im Abstand an diesem Element vorgesehen sein. Das bzw. jedes mit der Anlageoberfläche in Eingriff tretende Glied kann, vorzugsweise in radialer Richtung;zwischen einer Betriebsstellung, bei der es mit der zugehörigen Anlagefläche im Betrieb in Eingriff steht, und einer Ruhestellung, in der es die genannte Oberfläche im Betrieb frei gibt, bewegbar sein, um das Zusammensetzen der Elemente der genannten Muffenverbindung mitThe connection can be suitable for transmitting axial loads in that a contact surface is provided on one element for engagement with a member on the other element. The contact surface can extend completely around the one element, so that the two connecting elements do not have to be arranged in a predetermined angular alignment with respect to one another so that the connection can be established. A plurality of members may be provided for engagement with the abutment surface at an angle around the element on which they are provided and / or axially spaced apart on this element. The or each member coming into engagement with the abutment surface can, preferably in the radial direction ; be movable between an operating position in which it is in engagement with the associated contact surface in operation and a rest position in which there is said surface free in operation in order to facilitate the assembly of the elements of said socket connection
70981 S/108870981 S / 1088
Einsteck- und Aufnahmeteil zu erleichtern. Es kann eine Betätigungseinrichtung zum Bewegen der genannten Glieder vorgesehen sein, und diese kann schraubbetätigt sein.To facilitate the male and female part. It can be an actuator for moving said members be provided, and this can be screw operated.
Die bzw. jede Anlagefläche kann von einer Hut oder einer Öffnung im zugehörigen Verbindungselement oder von einer Nut mit einer Öffnung in der Basis gebildet sein. Die Anlagefläche wird vorzugsweise am Einsteckteil vorgesehen, während das mit der AnlaspO. äche in Eingriff tretende Glied bzw. die Glieder am Aufnahmeteil angeordnet sind. Das bzw. jedes Glied kann einen nach außen vorstehenden Plansch haben, der den Anschluß von Zubehör an den rohrförmigen Körper in der'Nähe einer Verbindungsstelle ermöglicht.The or each contact surface can be of a hat or an opening in the associated connecting element or be formed by a groove with an opening in the base. The contact surface is preferably provided on the plug-in part, while that with the AnlaspO. surface engaging member or the members are arranged on the receiving part. The or each link may have an outwardly protruding splash have, which enables the connection of accessories to the tubular body in the vicinity of a connection point.
Gleichgültig ob die Verbindung mit Hilfe einer getrennten oder einer integralen Verbindungseinrichtung hergestellt ist, kann der integrale Endabschnitt des rohrförmigen Körpers eine Verstärkung zusätzlich zu der im Hauptabschnitt des rohrförmigen Körpers vorgesehenen Verstärkung haben. Eine solche zusätzliche Verstärkung kann in Form einer oder mehrerer Schichten im Endabschnitt oder in Form örtlich begrenzter Verdickungen im Endabschnitt verwirklicht sein.Regardless of whether the connection is made with the aid of a separate or an integral connection device is made, the integral end portion of the tubular body may have reinforcement in addition to that in the Main section of the tubular body provided reinforcement to have. Such additional reinforcement can be in the form of one or more layers in the end section or be realized in the form of locally limited thickenings in the end section.
Die zusätzliche Verstärkung kann so beschaffen sein, daß sie eine größere radiale Steifigkeit im Endabschnitt erzeugt, und ist in diesem Fall in Form einer erhöhten Umfangsverstärkung vorgesehen, D£s kann durch FasernThe additional reinforcement can be designed so that it has a greater radial rigidity in the end section generated, and is provided in this case in the form of an increased circumferential reinforcement, D £ s can by fibers
von verhältnismäßig hohem Elastizitätsmodul, wie Kohlenstoffasern bewirkt sein. Die zusätzlichen Verstärkungen in Umfangsrichtung können aber auch in Form eines Bandes von geringer axialer Abmessung oder in Form eines nach außen vorstehenden Flansches vorgesehen sein.of relatively high modulus of elasticity, such as carbon fibers be effected. The additional reinforcements in the circumferential direction can also be in the form of a band of small axial dimension or in the form of an outwardly protruding flange.
Als Alternative oder zusätzlich kann diese genannte zusätzliche Verstärkung auch so beschaffen sein, daß sie die Tragfähigkeit in dem genannten Endabschnitt erhöht. Dann kann sie als Metallbelag auf einer Metalloberfläche vorgesehen sein, die im Betrieb mit einem anderen !eil der Verbindung in Berührung steht.As an alternative or in addition, this additional reinforcement can also be designed in such a way that that it increases the load-bearing capacity in said end section. Then it can be used as a metal covering on a metal surface be provided, which is in contact with another part of the connection during operation.
Als Alternative oder zusätzlich kann die genannte zusätzliche Verstärkung auch so beschaffen sein, daß sie in dem genannten Endabschnitt eine erhöhte Zähigkeit hervorruft. Zu diesem Zweck kann sie in Form zusätzlicher Fasern mit verhältnismäßig niedrigem Elastizitätsmodul, beispielsweise in Form von Glasfasern vorgesehen sein.As an alternative or in addition, said additional reinforcement can also be designed so that it gives rise to increased toughness in said end section. For this purpose it can be in the form of additional Fibers with a relatively low modulus of elasticity, for example in the form of glass fibers, can be provided.
Die zusätzliche Verstärkung kann zu einem Verdicken des genannten integralen Teils im Verhältnis zum Hauptteil des rohrförmigen Körpers führen, und diese Verdickung ist dann vorzugsweise so angeordnet, daß plötzliche beträchtliche Zunahmen an radialer Steifigkeit in axialer Richtung betrachtet^vermieden sind.The additional reinforcement can result in a thickening of said integral part in relation to the main part of the tubular body, and this thickening is then preferably arranged so that sudden substantial increases in radial stiffness in the axial direction considered ^ are avoided.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischerThe invention is illustrated schematically below with the aid of
709815/1088709815/1088
Zeichnungen verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:Drawings of various embodiments explained in more detail. Show it:
Pig. 1 einen Längsschnitt durch einen Teil einesPig. 1 shows a longitudinal section through part of a
Rohres gemäß der Erfindung, wobei Abschnitt A oberhalb der Mittellinie einen möglichen Aufbau und Abschnitt B unterhalb der Mittellinie einen anderen Aufbau zeigt;Tube according to the invention, section A above the center line being one possible Structure and section B below the center line shows a different structure;
Figo 2 einen ähnlichen Längsschnitt durch einen Teil eines anderen Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung;Figo 2 shows a similar longitudinal section through one Part of another embodiment according to the invention;
Figo 3 einen Schnitt durch einen Endbereich eines Rohres gemäß der Erfindung zur Darstellung der Verbindung zwischen diesem Endbereich und einer Verbindungseinrichtung;3 shows a section through an end region of a Tube according to the invention to illustrate the connection between this end region and a connector;
Pig. 4 ein Stück Rohr zur Verwendung als Meeressteigrohr gemäß der Erfindung;Pig. 4 a piece of pipe for use as a sea riser pipe according to the invention;
Pig. 5 eine teilweise im Schnitt gezeigte Ansicht eines Rohres mit integralen Verbindungselementen; Pig. Figure 5 is a partially sectioned view of a tube with integral connectors;
Pig. 6 eine vereinfachte Ausführung der in Pig. 5 gezeigten Verbindung;Pig. 6 is a simplified version of that in Pig. 5 connection shown;
709815/1088709815/1088
. 7 einen Längsschnitt durch einen Teil der Verbindung gemäß Fig. 6;. 7 shows a longitudinal section through part of the connection according to FIG. 6;
Pig. 8Pig. 8th
- 11 Teilschnitte durch verschiedene Ausführungsformen von Einsteck- und Aufnahmeteilen zur Verwendung "bei der Erfindung.- 11 partial sections through different embodiments of male and female parts for Use "in the invention.
Ein gemäß Pig. 1A aufgebautes Rohr weist drei Ringbereiche aus faserverstärktem Kunststoff auf. Radial nach außen umfassen diese Bereiche den Bereich 10, in dem die Pasern so gewickelt sind, daß sie eine reifen- bzw. ringförmige Verstärkung in Umfangsrichtung erzeugen, Bereich 12, in dem die Pasern schraubenlinienförmig gewunden sind, so daß sie eine Verstärkung in Längsrichtung schaffen, und Bereich 14, in dem die Pasern wiederum eine Umfangsverstärkung erzeugen. Die Bereiche 10, 12 und 14 sind nach herkömmlichen G-arnwickelverfahren nacheinander gebildet. In jedem Bereich sind die Pasern mit einer Harzmasse imprägniert, die sie zu einem Verbundgegenstand bindet.According to Pig. 1A constructed tube has three ring areas made of fiber-reinforced plastic. Radially outward, these areas include the area 10 in which the Pipes are wound in such a way that they create a hoop-shaped or ring-shaped reinforcement in the circumferential direction, area 12, in which the Pasern are helically wound, so that they create a reinforcement in the longitudinal direction, and area 14 in which the fibers in turn create a circumferential reinforcement. The areas 10, 12 and 14 are formed one after the other using conventional yarn winding processes. In every sector the fibers are impregnated with a resin compound that binds them to form a composite object.
Die Pasern im Bereich 12 sind unter einem kleinen Winkel von beispielsweise 20 zur Längsrichtung gewickelt« Wenn das Rohr einer axialen Zugbelastung ausgesetzt wird, sind die Pasern im Bereich 12 bestrebt, sich gerade--2U-strecken und radial nach innen zu bewegen, wodurch die Pasern im Bereich 10 belastet werden. In ähnlicher Weise bringtThe fibers in area 12 are wound at a small angle of, for example, 20 to the longitudinal direction « When the tube is subjected to an axial tensile load, the strands in area 12 will tend to straighten - 2U and to move radially inward, whereby the fibers in area 10 are stressed. In a similar way it brings
70981 S/1 08870981 S / 1 088
bei einer axialen Druckt)elastung des Rohres der Bereich. 12 eine nach außen gerichtete Kraft auf den Bereich 14 auf.in the case of an axial compression of the pipe, the area. 12th an outward force on area 14.
Die Fasern im Bereich 1 2 können Glasfasern mit verhältnismäßig niedrigem Elastizitätsmodul sein, um im Betrieb axialer Verformung standzuhalten. Wenn die Fasern in den Bereichen 10 und 14, insbesondere im Bereich 10 einen ähnlichen Modul haben, erfolgt eine beträchtliche Änderung der radialen Abmessungen (Deformation), wenn das Rohr axialer Belastung ausgesetzt wird. Diese Beanspruchung führt schließlich zur Rißbildung in dem Bindeharz, was dessen Unterstützung für die Verstärkungsfasern verringert. Das geht schließlich so weit, daß die die TJmf angs vers tärkung liefernden Fasern ausfallen. Das ist ein besonders großes Problem, wenn das Rohr Zugbelastungen unterworfen ist. Ein Versagen bei derartigen Rohren bedeutet nämlich häufig den Bruch der inneren Auskleidung des Rohres. Die Verstärkungsfasern im Bereich 10 und/oder 14 weisen ceshalb Fasern mit höherem Elastizitätsmodul, beispielsweise Fasern auf Kohlenstoffbasis auf. Die Faser mit höherem Elastizitätsmodul versteift den Aufbau in Umfangsrichtung, was zu kleineren Änderungen der radialen Abmessungen bei gegebener Axialbelastung führte Hierdurch wird die Rißbildung im imprägnierenden Harz verringert und der axiale Lastpegel erhöht, bei dem ein "anfänglicher" Bruch auftritt, der sich durch Rißbildung im imprägnierenden Harz und durch eine Einbuße an Elastizitätsmodul zeigt. Es kann eine Verringerung des axialen Lastpegels auftreten, bei der derThe fibers in the area 1 2 can use glass fibers be relatively low modulus of elasticity in order to withstand axial deformation during operation. When the fibers have a similar module in areas 10 and 14, particularly in area 10, there is a considerable change the radial dimensions (deformation) when the pipe is exposed to axial load. This stress eventually leads to the formation of cracks in the binder resin, what its support for the reinforcing fibers is reduced. It finally goes so far that the TJmf angs reinforcement supplying fibers fail. This is a particularly big problem when the pipe is subjected to tensile loads. A Failure in such pipes often means the breakage of the inner lining of the pipe. The reinforcing fibers in the area 10 and / or 14 have ceshalb fibers higher modulus of elasticity, for example carbon-based fibers. The fiber with a higher modulus of elasticity stiffens the structure in the circumferential direction, which leads to Smaller changes in the radial dimensions for a given axial load resulted in the formation of cracks in the impregnating resin and increases the axial load level at which an "initial" break occurs, the is shown by cracking in the impregnating resin and by a loss of modulus of elasticity. There can be a reduction of the axial load level at which the
"endgültige" Bruch bzw. das endgültige "Versagen eintritt, was sich im Bruch der Rohrwand darstellt; aber der bei der Auslegung geltende Begrenzungsfaktor ist normalerweise der anfänglache und nicht der endgültige Ausfall."final" breakage or ultimate "failure occurs, what appears in the rupture of the pipe wall; but the limiting factor in design is usually that initial failure and not final failure.
Y/enn im Bereich 12 Glasfasern und in den Bereichen 10 und 14 Kohlenstoffasern vorgesehen sind, hat es sich als besonders nützlich erwiesen, einen Anteil an Kohlenstofffasern im Bereich von 10 bis 20 Vol.$ des gesamten 'Verbundartikels vorzusehen. Um dies darzustellen, wurden zwei Rohre hergestellt, die jeweils einen Innendurchmesser von 75 mm und eine Wanddicke von ca. 2 mm und folgenden ffaser/ Harz-Gehalt in Vol.$ hatten:If glass fibers are provided in area 12 and carbon fibers in areas 10 and 14, it has proven to be Proven particularly useful, an amount of carbon fibers in the range of 10 to 20% by volume of the total composite article to be provided. To illustrate this, two tubes were made, each with an inside diameter of 75 mm and a wall thickness of approx. 2 mm and the following fiber / resin content in vol. $:
Gehalt an: Harz Glasfaser Kohlenstoffaser Rohr A 43,2 43,9 12,9Content of: resin fiberglass carbon fiber tube A 43.2 43.9 12.9
Rohr B 37,2 57,1 5,7Tube B 37.2 57.1 5.7
Rohr A enthielt eine Schicht auf Kohlenstoffbasis im Bereich 14, drei Schichten Glasfaser im Bereich 12 und eine Schicht auf Kohlenstoffbasis im Bereich 10 mit einer zusätzlichen Schicht Glasfaser an der Innenseite des Bereichs 10. Das Rohr B wies eine halbe Schicht Glasfaser an der Außenseite des Bereichs 14 und eine halbe Schicht auf Kohlenstoffbasis an der Innenseite dieses Bereichs, sowie drei Schichten Glasfaser im Bereich 12, eine halbe Schicht auf Kohlenstoffbaäs an der Außenseite des Bereichs 10 und eineinhalb Schichten Glasfaser an der Innenseite des BereichsTube A contained one carbon based layer in area 14, three layers of fiberglass in area 12 and a carbon based layer in area 10 with an additional layer of fiberglass on the inside of the area 10. Tube B had half a layer of fiberglass on the outside of area 14 and a half layer Carbon base on the inside of this area, as well as three layers of fiberglass in area 12, half a layer on carbon bases on the outside of area 10 and one and a half layers of fiberglass on the inside of the area
709815/1088709815/1088
auf. Jede "Schicht" wies zwei "Lagen" auf, um zu gewährleisten, daß das Rohr von der Schicht völlig bedeckt war.on. Each "layer" had two "layers" to ensure that the tube was completely covered by the layer.
Unter Zugbelastungen erwies sich, daß das Rohr A eine wesentlich größere Widerstandsfähigkeit hatte als das Rohr B. Die Tragfähigkeit wurde mit Bezug auf den Belastungspegel, "bei dem sich der Elastizitätsmodul des Verbundes verringerte, was sich durch Rißbildung im Rohr zeigte, und die Verformung, bei der dies auftrat, abgeschätzt. Die axiale Belastung und Verformung, die beim Rohr A zu Rißbildung führten, lagen etwa zweimal so hoch wie beim Rohr B. Eine beträchtliche Verbesserung unter Biegebelastungen zeigte sich gleichfalls für das Rohr A im Vergleich zum Rohr B.Under tensile loads it was found that the pipe A had a significantly greater resistance than pipe B. The load-bearing capacity was determined with reference to the load level, "in which the modulus of elasticity of the composite decreased, which was shown by the formation of cracks in the pipe, and the The deformation at which this occurred is estimated. The axial load and deformation that caused pipe A to crack were about twice as high as with tube B. A considerable improvement was found under bending loads also for pipe A compared to pipe B.
In vielen Anwendungsfällen, in denen ein Rohr Zug- und Druckbelastung ausgesetzt ist, kann es gleichzeitig unter innerer Druckbelastung stehen. Ein Beispiel dafür ist das oben bereits erwähnte Meeressteigrohr. Rißbildung im imprägnierenden Harz verringert dann nicht nur die Stützwirkung für die Verstärkungsfasern sondern auch die Wirksamkeit des Verbundgegenstandes als Druckbehälter. Es kommt zum Durchsickern, wenn Risse die ganze Wanddicke des Rohres durchdringen«, In many applications where a pipe is subjected to tensile and compressive loads, it can be used simultaneously are under internal pressure. An example of this is the sea riser mentioned above. Cracking in The impregnating resin then not only reduces the supporting effect for the reinforcing fibers but also the effectiveness of the composite article as a pressure vessel. Leakage occurs when cracks penetrate the entire wall thickness of the pipe «,
Zwei Verfahren zum Verbessern der Rohrleistung unter Druck gehen aus Pig. IB hervor, bei denen die Bezugszeichen 10, 12 und 14 Bereiche ähnlich den im Zusammenhang Two methods of improving pipe performance under pressure go from Pig. IB where the reference numerals 10, 12 and 14 have areas similar to those in the context
709815/1088709815/1088
mit Figo 1 "beschriebenen "bezeichnen. In diesem Fall ist jedoch das Rohr mit einem inneren Futter versehen, das eine Schicht 16 aus mit Harz imprägniertem Glasgewebe und eine Schicht 18 aus einem Elastomer, z.B.Äthylen-Propylen Terpolymerisat aufweist. Die Schicht 16 liefert Abriebwiderstand für das lutter, und die Schicht 18 ist gegenüber im Rohr im Betrieb beförderten Fluiden undurchlässig. Ferner sind die Bereiche 10 und 14 in Unterbereiche 10a, 10b und 14a, 14b unterteilt, wobei in den Unterbereichen 10a und 14b in Umfangsrichtung wirkende Glasfasern und in den Unterbereichen 10b und 14a in Umfangsrichtung wirkende Kohlenstoffasern vorgesehen sind.with Figo 1 "described" designate. In this case it is however, the tube is provided with an inner liner comprising a layer 16 of resin impregnated glass fabric and a layer 18 made of an elastomer, e.g. ethylene-propylene terpolymer. Layer 16 delivers Abrasion resistance for the lutter, and the layer 18 is impermeable to fluids carried in the pipe during operation. Furthermore, the areas 10 and 14 are divided into sub-areas 10a, 10b and 14a, 14b, in which sub-areas 10a and 14b glass fibers acting in the circumferential direction and in carbon fibers acting in the circumferential direction are provided in the sub-regions 10b and 14a.
Die Glasfasern des Unterbereichs 10a drücken das von den Schichten 16 und 18 gebildete Futter zusammen und bilden eine feste Oberfläche zur Aufnahme der Kohlenstofffaserwicklungen im Unterbereich 10b. Ferner wird hierdurch die Rißbildung verhindert, wie im Zusammenhang mit dem Unterbereich 14b noch näher erläutert wird. Beim Fehlen eines Futters würde der Unterbereich 10a den Unterbereich 10b gegenüber der Strömung im Innern des Rohres abtrennen. Dies ist vorteilhaft, v/eil Glasfaser einen beträchtlich besseren Abriebwiderstand hat als die Kohlenstoffaser mit höherem Elastizitätsmodul. Bei einer möglichen alternativen Anordnung im Vergleich zu der in Fig. 1B gezeigten fehlt das Futter und das Imprägnierharz im Unterbereich 10a ist so abgewandelt, daß der Widerstand gegenüber Flüssigkeits-The glass fibers of the sub-region 10a compress the lining formed by the layers 16 and 18 and form a solid surface for receiving the carbon fiber windings in sub-area 10b. This also makes prevents the formation of cracks, as will be explained in more detail in connection with sub-area 14b. In the absence of a lining, the sub-area 10a would separate the sub-area 10b from the flow in the interior of the pipe. This is advantageous because glass fiber has considerably better abrasion resistance than carbon fiber higher modulus of elasticity. In a possible alternative arrangement compared to that shown in Fig. 1B is absent the lining and the impregnation resin in sub-area 10a is modified so that the resistance to liquid
709815/1088709815/1088
durchdringung erhöht ist. Solche Abwandlungsverfahren sind in der Technik verstärkter Kunststoffe allgemein bekannt und "bilden keinen Teil der Erfindung.penetration is increased. Such modification methods are well known in the art of reinforced plastics "do not form part of the invention.
Die Glasfasern im Unterbereich 14b bewirken außerdem, daß die darunterliegenden Faserschichten verdichtet oder zusammengedrückt werden. Bei diesem Zusammendrücken wird überschüssiges Harz aus dem Verbundstoff an die Oberfläche des Rohres ausgequetscht und kann mit einer Abstreifklinge von · der Oberfläche entfernt werden. Da die Klinge zu Verschleißerscheinungen an den äußeren Wickelungen führt, ist es wiederum vorteilhaft, Glasfasern wegen ihres besseren Verschleißwiderstandes zu verwenden. Darüber hinaus besteht die Tendenz, daß die Fasern mit niedrigerem Elastizitätsmodul im Bereich 14-b verhindern, daß sich Risse durch die ganze Wanddicke der Rohre hindurch fortsetzen. Diese Tatsache wurde anhand eines weiteren Prüfrohres demonstriert, das folgenden Faser/Harz-Gehalt in VoI .$ aufwies:The glass fibers in sub-area 14b also have the effect of that the underlying fiber layers compacted or be squeezed. With this compression, excess resin from the composite material will stick to the surface of the Pipe and can be removed from the surface with a scraper blade. Because the blade to wear leads to the outer windings, it is again advantageous to use glass fibers because of their better wear resistance to use. In addition, there is the Tendency that the fibers with lower modulus of elasticity in area 14-b prevent cracks running through the whole Continue through the wall thickness of the pipes. this fact was demonstrated using a further test tube that had the following fiber / resin content in volume:
Gehalt an: Harz Glasfaser Kohlenstoffaser Rohr C 58,6 57 4,3Content of: resin glass fiber carbon fiber pipe C 58.6 57 4.3
Das Rohr hatte wiederum einen Innendurchmesser von 75 mm und eine Wanddicke von 3,8 mm unter Ausschluß des Futters, welches eine Wanddicke von 0,9 mm aufwies. Der Bereich 10 umfasste eine halbe Schicht Glasfasern in Umfangsrichtung und eine halbe Schicht Kohlenstoffasern in Umfangsrichtung; der Bereich 12 wies sechs Schichten Glasfaser auf? der Bereich 14 eine halbe Schicht Kohlenstoff-The tube again had an inside diameter of 75 mm and a wall thickness of 3.8 mm excluding the lining, which had a wall thickness of 0.9 mm. Of the Area 10 comprised half a layer of glass fibers in the circumferential direction and half a layer of carbon fibers in Circumferential direction; area 12 had six layers of fiberglass on? the area 14 half a layer of carbon
faser in Umfangsrichtung und eineinhalb Schichten Glasfaser in Umfangsrichtung. Im Verlauf der Druckprüfungen, bei denen das Rohr innerem Fluiddruck ausgesetzt wurde, zeigte sich eine anfängliche Einbuße an Elastizitätsmodul bei einer Verformung von ca. 0,5 f°i was auf dieser Stufe eine gewissefiber in the circumferential direction and one and a half layers of glass fiber in the circumferential direction. In the course of the pressure tests, where the pipe inner fluid pressure has been exposed to an initial loss of elastic modulus exhibited at a deformation of about 0.5 ° f i what a certain at this stage
Rißbildung anzeigte, vermutlich im schraubenlinienförmig gewickelten Bereich 12. Bei weiterer Druckzunahme stellte sich ein weiterer Verlust an Elastizitätsmodul bei einer Verformung von ca. 1,1 fo ein. Dies entspricht wahrscheinlich der Rißbildung in den Kohlenstoffasern enthaltenden Unterbereichen 10b und 14-a. Das Rohr war jedoch noch imstande Druck auszuhalten, der so weit angehoben wurde, daß eine Verformung von ca. 1,9 i$ ohne Versagen erreicht wurde. Bei einer Untersuchung des Rohres nach dem Prüfen zeigte sich, daß keine Risse bis in den äußeren, G-lasfasem enthaltenden Unterbereich Hb vorgedrungen waren. Das Druckhaltevermögen schien auf die weiter bestehende Unversehrtheit dieses Unterbereichs und des Futters 16, 18 zurückzuführen zu sein.Crack formation indicated, presumably in the helically wound area 12. With a further increase in pressure, there was a further loss of modulus of elasticity with a deformation of approx. 1.1 fo . This is likely to correspond to the cracking in the carbon fiber-containing subregions 10b and 14-a. However, the pipe was still able to withstand pressure, which was raised so far that a deformation of about 1.9% was achieved without failure. An examination of the pipe after testing showed that no cracks had penetrated into the outer, glass fiber-containing sub-area Hb. The pressure holding capacity appeared to be due to the continued integrity of this sub-area and the lining 16, 18.
Aus Fig. 2 geht ein Alternatiwerfahren zum Verbessern der Druckleistung eines Verbundrohres hervor. Hier hat das Rohr ein Futter 20 ähnlich dem Futter gemäß Fig. Auf das Futter folgen radial nach außen ein Bereich 22 mit Kohlenstoffasern in Umfangsrichtung, ein Bereich 24 mit schraubenlinienförmig gewundenen Glasfasern, ein Verstärkungsbereich 26 in Umfangsrichtung, ein Bereich 28 mit schraubenlinienförmig gewundenen Glasfasern, ein VerstärkungsbereichAn alternative method for improvement is shown in FIG. 2 the pressure performance of a composite pipe. Here the tube has a chuck 20 similar to the chuck according to FIG. The lining is followed radially outward by a region 22 with carbon fibers in the circumferential direction, a region 24 with it helically wound glass fibers, a reinforcement region 26 in the circumferential direction, a region 28 with a helical shape twisted glass fibers, a reinforcement area
70981S/108970981S / 1089
in Umfangsrichtung, ein Bereich 32 mit schraubenlinienförmig gewundenen Glasfasern, ein Bereich 34 mit Kohlenstoffasern in Umfangsrichtung und ein Bereich 36 mit Glasfasern in Umfangsrichtung. Es ist ersichtlich, daß die Längsverstärkung hier in eine Vielzahl von Bereichen unterteilt ist, die über die Verstärkung in Umfangsrichtung hinweg verteilt sind. Bei Druckprüfungen zeigte sich, daß diese Anordnung eine erhebliche Verbesserung hinsichtlich der Verformung, bei der eine anfängliche Einbuße an Elastizitätsmodul eintritt (Rißbildung anzeigend), bringt. Sowohl die Kohlenstoffasern als auch die Glasfasern in Umfangsrichtung in den Bereichen 26 und 30 erbrachten mindestens die doppelte Verformungsgrenze, bei der sich ein anfänglicher Verlust an Elastizitätsmodul einstellteo Dies Ergebnis wurde bei Prüfungen an Rohren mit folgendem Faser/Harz-Gehalt in Vol.$ festgestellt:in the circumferential direction, a region 32 with helically wound glass fibers, a region 34 with carbon fibers in the circumferential direction and a region 36 with glass fibers in the circumferential direction. It can be seen that the longitudinal reinforcement is subdivided here into a multiplicity of areas which are distributed over the reinforcement in the circumferential direction. Pressure tests showed that this arrangement brings about a considerable improvement with regard to the deformation, at which an initial loss of the modulus of elasticity occurs (indicating crack formation). Both the carbon fibers and the glass fibers in the circumferential direction in areas 26 and 30 produced at least twice the deformation limit at which an initial loss of modulus of elasticity occurred o This result was determined in tests on pipes with the following fiber / resin content in vol. $ :
Gehalt an: Harz Glasfaser Kohlenstoffaser Rohr D 40 44,9 15 Rohr E 37 56,5 ' 6,5Content of: resin fiberglass carbon fiber pipe D 40 44.9 15 pipe E 37 56.5 '6.5
Bei beiden Rohren betrug der Innendurchmesser 75 mm und die Wanddicke ca. 2,25 mm ohne das Futter, das in jedem Fall eine Dicke von ca. 0,95 mm hatte. Bei beiden Rohren wies der Bereich 22 eine halbe Schicht-Kohlenstofffasern in Umfangsrichtung, die Bereiche 24, 28 und 32 eine volle Schicht Glasfasern in schraubenlinienförmiger Wicklung unter einem Winkel von 20°, der Bereich 34 eine halbe Schicht Kohlenstoffasern in Umfangsrichtung und der BereichThe inside diameter of both pipes was 75 mm and the wall thickness was approx. 2.25 mm without the lining, the in each case had a thickness of about 0.95 mm. In both tubes, area 22 had half a layer of carbon fibers in the circumferential direction, the areas 24, 28 and 32 a full layer of glass fibers in a helical winding at an angle of 20 °, the area 34 a half layer of carbon fibers in the circumferential direction and the area
709Ö 1 S/1088709Ö 1 S / 1088
36 eine volle Schicht Glasfasern in Umfangsrichtung auf. Beim Rohr D wiesen die Bereiche 26 und 3o halbe Schichten aus Kohlenstoffasern in Umfangsrichtung auf, während sie beim Rohr E volle Schichten aus Glasfasern in Umfangsrichtung aufwiesen. Wegen des geringeren Kohlenstoffasergehaltes im Rohr E zeigte dieses Rohr weniger gute Ergebnisse bei der Zugprüfung!jedoch die gleiche Verbesserung hinsichtlich der Verformung bei Druckprüfungen wie das Rohr D.36 a full layer of glass fibers in the circumferential direction. In the case of the pipe D, the regions 26 and 30 had half-layers of carbon fibers in the circumferential direction, while they in the case of tube E had full layers of glass fibers in the circumferential direction. Because of the lower carbon fiber content in tube E, this tube showed less good results in the tensile test! but the same improvement with regard to the deformation during pressure tests such as the pipe D.
Pig. 3 zeigt eine Vorrichtung zum Verbinden eines Rohres 36 gemäß der Erfindung mit einem weiteren Rohrabschnitt oder einem Bauelement. Die Verbindung weist zwei Metallklemmglieder 38 und 40 auf. Das Klemmglied 38 v/eist einen Ring auf, der geeignet ist, das Rohr zu umgeben und mit einem Zapfen bzw. Einsteckteil 44 versehen ist, der in das Rohrende hinein ragt und mit einer Innenfläche darin zusammenwirkt, wie unten näher beschrieben. Das Klemmglied 40 besteht aus einer gespaltenen Muffe, die geeignet ist, mit der Außenfläche des Rohrendes in Eingriff zu treten, und hat einen vorstehenden Plansch 46 mit Schraublöchern zur Aufnahme von Spannschrauben bzw. -bolzen 48 zum Befestigen der Verbindungsglieder 38 und 40 aneinander unter Zwischenklemmen des Rohres. Die Hälften der gespaltenen Muffe können an in der Zeichnung nicht dargestellten axialen Planschen verschraubt oder verbolzt sein.Pig. 3 shows a device for connecting a pipe 36 according to the invention to a further pipe section or a component. The connection has two metal clamping members 38 and 40. The clamping member 38 is a ring which is suitable to surround the pipe and is provided with a pin or plug-in part 44 which is in the pipe end protrudes into it and cooperates with an inner surface therein, as described in more detail below. The clamping member 40 consists of a split socket adapted to engage the outer surface of the pipe end and has a protruding surface 46 with screw holes for receiving tensioning screws or bolts 48 for fastening the connecting links 38 and 40 together with the tube being clamped between them. The halves of the split sleeve can be screwed or bolted to axial planes not shown in the drawing be.
7098 1 S/10887098 1 S / 1088
Das Rohr 36 hat einen erweiterten Endabschnitt 40, in den das Einsteckteil 44 so hinein paßt, daß keine Änderung im Querschnitt des Strömungskanals im Rohr 36 erfolgt. Der Winkel der Erweiterung ist vorzugsweise größer als 4°» damit er dazu "beiträgt, die Klemmglieder unter Zugbelastung festzuhalten. Vorzugsweise ist der Winkel aber auch nicht größer als 6 , um Delaminationsprobleme, d.h. eine Trennung in Lagen im Rohrende 50 bei Zugkräften im Betrieb zu vermeiden. Ein Winkel im Bereich von 5° bis 5 1/2° wird bevorzugt. The tube 36 has an enlarged end portion 40 into which the male part 44 fits in such a way that no change is made takes place in the cross section of the flow channel in the pipe 36. The angle of the extension is preferably greater than 4 ° "so that it" helps to keep the clamping members under tensile load to hold on. Preferably, however, the angle is also no greater than 6 in order to avoid delamination problems, i.e. separation in layers in the pipe end 50 to avoid tensile forces during operation. An angle in the range of 5 ° to 5 1/2 ° is preferred.
Die Metallglieder haben eine bedeutend größere Steifheit als das Rohr 36. Es ist wünschenswert, keinen plötzlichen Übergang in der Festigkeit in der Nähe der Klemmverbindung zu haben, und infolgedessen ist das Rohrende bei 52 verdickt, um einen allmählichen Übergang in der Steifheit zwischen dem Körper 54 des Rohres und dem Klemmbereich zu erzielen. Der Ring 42 ist mit weiteren Schraub- oder Bolzenlöchern 56 versehen, damit er an einem entsprechenden Befestigungsflansch an einem v/eiteren Rohrabschnitt oder einem anderen Bauelement fest angebracht werden kann. Gemäß einer Alternativlösung könnte der Ring auch in einem Stück mit einem Teil der Verbindung ausgebildet sein, beispielsweise als Einsteck- oder Aufnahmeteil einer Muffenverbindung der üblicherweise beim Verbinden von Rohrabschnitten in Meeressteigleitungen verwendeten Art.The metal members have significantly greater stiffness than tube 36. It is desirable not to have any to have sudden transition in strength in the vicinity of the clamp connection, and as a result the pipe end thickened at 52 to provide a gradual transition in stiffness between the body 54 of the tube and the To achieve clamping area. The ring 42 is provided with further screw or bolt holes 56 so that it can be attached to a corresponding fastening flange firmly attached to a further pipe section or another component can be. According to an alternative solution, the ring can also be formed in one piece with part of the connection, for example as a plug-in or receiving part a socket connection that is commonly used when connecting pipe sections in sea risers Art.
709815/1008709815/1008
Figo 4 zeigt eine Meeressteigleitung die so gestaltet ist, daß sie die im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 3 oben beschriebenen Merkmale aufweist. Das Steigrohr hat einen Innendurchmesser von ca. 450 mm und kann von beliebiger Länge sein, wenn auch eine Länge im Bereich von 13m üblich ist. Das Steigrohr hat erweiterte Endbereiche ähnlich wie in Fig. 3 gezeigt, und es ist eine dreistufige Dickenänderung zwischen dem Rohrkörper und den erweiterten Enden vorgesehen. Die nach innen vorstehenden Flansche an den Rohrenden werden beim Wickeln der schraubenlinienförmigen Schichten im Herstellungsverfahren gebildet und abgeschnitten, wenn das Rohr mit seinen Klemmelementen zusammengesetzt wird. Die Wanddicke des Rohrkörpers beträgt ca. 15 mm, die maximale Wanddicke an den aufgeweiteten Enden ca. 50 mm.4 shows a sea riser which is designed in such a way that it has the features described above in connection with FIGS. 1 to 3. The riser pipe has an inside diameter of approx. 450 mm and can be of any length, although a length in the range of 13 m is common. The riser has flared end portions similar to that shown in Figure 3, and a three-step change in thickness is provided between the tube body and the flared ends. The inwardly protruding flanges at the pipe ends are formed during the winding of the helical layers in the manufacturing process and cut off when the pipe is assembled with its clamping elements. The wall thickness of the pipe body is approx. 15 mm, the maximum wall thickness at the expanded ends approx. 50 mm.
Ein typisches Aufbauverfahren mit den Dicken der dabei entstehenden Bereiche des Verbundrohres geht aus der folgenden Tabelle 1 hervor. Die Stufen in der linken Spalte der Tabelle geben die aufeinanderfolgenden Wickelstufen beim Verfahren an. Die in der zweiten Spalte angegebenen Zonal sind durch die entsprechenden Buchstaben in Fig. 4 kenntlich gemacht. Die Anzahl Schichten und die sich daraus ergebende Dicke sind in den rechten Spalten der Tabelle enthalten. Jede "Schicht" umfaßt zwei Wickellagen, und zwar eine längs des Rohres in der einen Richtung und die andere längs des Rohres in umgekehrter Richtung. Es sei noch erwähnt, daß G-Iasgewebeband in den Endbereichen gewickelt ist, um diese zu verdicken. Das als Imprägniermittel verwendete Harz istA typical construction process with the thicknesses of the areas of the composite pipe created in the process is based on the Table 1 below. The steps in the left column of the table indicate the consecutive wrapping steps during the procedure. The zonal indicated in the second column are indicated by the corresponding letters in FIG. 4 marked. The number of layers and the resulting thickness are shown in the right-hand columns of the table. Each "layer" comprises two wraps, one along the tube in one direction and the other along the length of the pipe in the opposite direction. It should also be mentioned that G-Ias tissue tape is wrapped around these in the end regions to thicken. The resin used as the impregnating agent is
709815/1Ö88709815 / 1Ö88
vorzugsweise ein Epoxiharz. Die Winkel, unter denen in Umfangsrichtung und in schraubenlinienförmiger Richtung gewickelt ist, gehen aus der Tabelle hervor, sie können jedoch je nach Bedarf abgewandelt werden. Anstelle des Glasgewebebandes kann ein Glasfaserschleier und anstelle des E-Glasfaserbandes können Glasfaserstränge in Umfangsrichtung verwendet werden. Wenn das Harz in Stufe 1 so abgewandelt ist,, daß der Widerstand gegen Flussigkeitsdurchdringung erhöht ist, kann Stufe 2 weggelassen werden.preferably an epoxy resin. The angles at which in the circumferential direction and wound in a helical direction are shown in the table, but they may vary depending on Needs to be modified. Instead of the glass fabric tape, a glass fiber veil and instead of the E-glass fiber tape glass fiber strands can be used in the circumferential direction. If the resin in stage 1 is modified so that the Resistance to liquid penetration is increased, may Step 2 can be omitted.
70981S/108870981S / 1088
Stufe Zone Material Schichten Dicke in mmLevel Zone Material Layers Thickness in mm
1 A Glasgewebeband - Wickelschicht1 A glass fabric tape - wrapping layer
1/2 Überlappung 1 1,001/2 overlap 1 1.00
2 B Royalen-Band - Wickelschichten2 B Royalen tape - wrapping layers
1/2 Überlappung 2 0,801/2 overlap 2 0.80
3 A E-Glasfaserband - reifenförmig (87°) 2 0,503 A E-glass fiber tape - tire-shaped (87 °) 2 0.50
4 A Kohlenstoffaserband4 A carbon fiber tape
- reifenförmig (87 ) 2 0,60- tire-shaped (87) 2 0.60
5 A E-Glasfaserband - schraubenlinienförmig5 A E-fiberglass tape - helical
^ (20°) 5 1,50^ (20 °) 5 1.50
g 6 G E-Glasfaserband - reifenförmig (87°) 1 0,50g 6 G E glass fiber tape - tire-shaped (87 °) 1 0.50
oo 7 C Glasgewebeband - Wickelschichtoo 7 C glass fabric tape - wrapping layer
-*■ 1/2 Überlappung 1 1,00- * ■ 1/2 overlap 1 1.00
-v 8 C E-Glasfaserband - reifenförmig (87°) 1 0,50 £?-v 8 C E fiberglass tape - hoop-shaped (87 °) 1 £ 0.50?
ο 9 D E-Glasfaserband - reifenförmig (87°). 1 0,50ο 9 DE fiberglass tape - tire-shaped (87 °). 1 0.50
00 10 D Glasgewebeband - Wickelschicht 00 10 D glass fabric tape - wrapping layer
0^ 1/2 Überlappung 1 1,00 0 ^ 1/2 overlap 1 1.00
11 D E-Glasfaserband - reifenförmig (87°) 1 0,50 11 D E fiberglass tape - tire-shaped (87 °) 1 0.50
12 E E-Glasfaserband - reifenförmig (87°) 1 0,50 12 E E glass fiber tape - tire-shaped (87 °) 1 0.50
13 E Glasgewebeband - Wickelschicht13 E glass fabric tape - wrapping layer
.1/2 Überlappung 1 1,00.1 / 2 overlap 1 1.00
H E E-Glasfaserband - reifenförmig (87°) 1 0,50H E E fiberglass tape - tire-shaped (87 °) 1 0.50
15 A E-Glasfaserband - schraubenlinienförmig15 A E-fiberglass tape - helical
(20°) 5 1,50(20 °) 5 1.50
Stufe Zone Material Schichten Dicke in nunStage zone material layers thickness in now
-16-27 —-— Wiederholung der Stufen 4-15 —— — -16-27 —-— Repetition of levels 4-15 —— -
28*39 -—■—- Wiederholung der Stufen 4-15 — — 28 * 39 -— ■ —- Repetition of levels 4-15 - -
40-51 ———— Wiederholung der Stufen 4-15 ·—:—■ —40-51 ———— Repetition of levels 4-15 · -: - ■ -
52 A Kohlenstoffaserband -reifenförmig (87°) 2 0,6052 A carbon fiber tape - tire-shaped (87 °) 2 0.60
53 A- E-Glasfaeerband - reifenförmig (87°) .4 1,00 54_63 — Wiederholung der Stufen 6-15—- -— . — 53 A- E glass fiber tape - tire-shaped (87 °) .4 1.00 54_63 - Repetition of levels 6-15—- -. -
^1 64 F G-lasgewebeband - Wickelschichten^ 1 64 F G-lasgewebeband - wrapping layers
ο 1/2 Überlappung 20 10,00ο 1/2 overlap 20 10.00
-* Royalen-Band = Band aus Olefin-Dien-Terpolymeres- * Royalen tape = tape made of olefin-diene terpolymer
cn ■ . ' cn ■. '
to ' to '
Der Kohlenstoffasergehalt dieses Steigrohres liegt bei ca, 13 f°i innerhalb des Vorzugsbereiches von 10 - 20 ^. Durch Hinzufügen von Kohlenstoffasern in Reifenrichtung wird der Elastizitätsmodul in Umfangsrichtung (Steifheit) erhöht. Bei Werten von mehr als 12 - 15 i° kann eine Erhöhung des Prozentsatzes an Kohlenstoffasern in Umfangsrichtung nur auf Kosten des Prozentsatzes an Glasfasern in Längsrichtung erzielt werden. Bei Werten bis zu 20 ^ Kohlenstoffaser oder etwas mehr wird der Elastizitätsmodul in Längsrichtung nicht ernsthaft beeinträchtigt. Bei über 20 °/o Kohlenstoffaser in Umfangsrichtung sinkt der Elastizitätsmodul in Längsrichtung in dem Maß, in dem Glasfaser entfernt wird.The carbon fiber content of this riser pipe is approx. 13 f ° i within the preferred range of 10 - 20 ^. By adding carbon fibers in the direction of the tire, the elastic modulus in the circumferential direction (rigidity) is increased. With values of more than 12-15 ° , an increase in the percentage of carbon fibers in the circumferential direction can only be achieved at the expense of the percentage of glass fibers in the longitudinal direction. At values up to 20 ^ carbon fiber or a little more, the modulus of elasticity in the longitudinal direction is not seriously impaired. At about 20 ° / o carbon fiber in the circumferential direction of the elastic modulus decreases in the longitudinal direction to the extent that is removed in the glass fiber.
Es ist ersichtlich, daß bei einem Steigrohr gemäß Pigο 4 axiale Belastungen über die Muffe 40, die Bolzen und den Flansch 46 übertragen werden müssen. Bei Meeressteigrohren werden diese Plansche häufig zum Abstützen von Hilfsausrüstungen, wie Abtötungs- und Drosselleitungen (kill und choke lines) verwendet. Die Verstärkung der Plansche, damit sie axiale Belastungen aushalten und die erhöhten radialen Abmessungen, die nötig sind, um sowohl die Bolzenlöcher zur Aufnahme der Schraubbolzen 48 als auch die Hilfsausrüstungen aufzunehmen, tragen erheblich dazu bei, daß die Masse eines Steigrohres mit einer Verbindung dieser Art vergrößert wird. Polglich wird unter Umständen bevorzugt, eine Verbindungsausführung gemäß Pig· 5 zu verwenden, bei der die Verbindungselemente 62, 64 mit demIt can be seen that in a riser pipe according to Pigο 4 axial loads on the sleeve 40, the bolts and the flange 46 must be transferred. With sea risers these puddles are often used to support auxiliary equipment such as killing and throttling lines (kill and choke lines) are used. The reinforcement of the pool so that it can withstand axial loads and the increased radial dimensions that are necessary to both the bolt holes for receiving the bolts 48 as well to accommodate the auxiliary equipment, contribute significantly to the fact that the mass of a riser with a connection this type is enlarged. In some cases, it may be preferable to use a connection type according to Pig 5, in which the connecting elements 62, 64 with the
709815/1088709815/1088
Körper des Rohres 36 in einem Stück gebildet sind«,Body of the tube 36 are formed in one piece ",
Das Verbindungselement 64 hat die JForm eines Einsteckteils, während das Verbindungselement 62 die Form eines Aufnahmeteils hat, welches zur Aufnahme eines entsprechenden Einsteckteils an einem anderen Rohrabschnitt geeignet ist« Die so gebildete muffenartige Verbindung aus Einsteck- und Aufnahmeteil kann axiale Belastungen übertragen. Die hier als Beispiel gezeigte Verbindung entspricht der gemäß US Patent 3 827 728; aber die Erfindung ist nicht auf irgendeine bestimmte Verbindungsart beschränkt und die hier gezeigte wird nicht im einzelnen beschrieben. Kurz gesagt, ist das Einsteckteil 64 mit einer Vielzahl von Nuten 68 versehen, zwischen denen jeweils Auflageflächen 70 gebildet sindo Das Aufnahmeteil 62 hat eine Vielzahl von Öffnungen, in denen jeweils ein schraubtbetatigtes Betätigungselement 72 zum Bewegen eines Sperrelements 74 radial in das Aufnahmeteil und aus dem Aufnahmeteil heraus vorgesehen ist. Jedes Sperrelement kann in eine Stellung zurückgezogen werden, in der es die Bohrung des Aufnahmeteils unbehindert läßt, so daß darin ein Einsteckteil 64 eines anderen Rohrabschnitts aufgenommen werden kann. Die Nuten 68 werden mit den, nach innen vorspringenden Rändern des Sperrelements 74 ausgerichtet, und dann kann das Betätigungselement 72 so betätigt werden, daß die Ränder in die Nuten 68 hinein bewegt werden. Aufgrund der Anlage zwischen den Rändern oder Vorsprüngen an den Sperrelementen .74 an den axialen Flächen • der Nuten.werden axiale Kräfte durch die Verbindung übertragen. The connecting element 64 has the J shape of an insert part, while the connecting element 62 has the form of a receiving part, which for receiving a corresponding Plug-in part is suitable for another pipe section « The sleeve-like connection formed in this way from the male and female part can transmit axial loads. This one The connection shown as an example corresponds to that of US Pat. No. 3,827,728; but the invention is not based on any certain type of connection is limited and the one shown here is not described in detail. In a nutshell, the plug-in part 64 is provided with a plurality of grooves 68, between each of which bearing surfaces 70 are formed sindo The receiving part 62 has a plurality of openings, in each of which a screw-actuated actuating element 72 is provided for moving a locking element 74 radially into the receiving part and out of the receiving part. Each Locking element can be withdrawn into a position in which it leaves the bore of the receiving part unhindered, so that a plug-in part 64 of another pipe section can be received therein. The grooves 68 are with the, after aligned inwardly projecting edges of the locking element 74, and then the actuator 72 can be operated to move the rims into the grooves 68 will. Due to the contact between the edges or projections on the locking elements .74 on the axial surfaces • the grooves, axial forces are transmitted through the connection.
70981 S/108870981 S / 1088
Die einstückig mit dem Rohr ausgebildeten Verbindungselemente 62, 64 können eine Verstärkung zusätzlich zu der im Körper 36 des Rohres vorgesehenen umfassen. Ein Teil dieser zusätzlichen Verstärkung kann dadurch geschaffen sein, daß weitere faserschichten beim Wickelverfahren in den Endbereichen des Rohres gelegt werden. Mögliche Anordnungen für derartige zusätzliche Verstärkungen werden weiter unten im einzelnen beschrieben. Aus Pig. 5 geht jedoch hervor, daß in jedem Endbereich ein Flansch 76 in der Nähe des Überganges in den Hauptkörper 36 des Rohres vorgesehen ist. Dieser Flansch dient sowohl zur Befestigung und Lagebestimmung von Hilfsausrüstungen wie Abtötungs- und Drosselleitungen, als auch als ein örtliches Verstärkungsband, welchen örtlich begrenzten Biegemomenten im Bereich der Verbindung widersteht. Der Flansch kann jedoch auchveggelassen sein, wenn er für diese Zwecke nicht nötig ist.The connecting elements 62, 64 formed in one piece with the pipe can additionally provide reinforcement to include that provided in the body 36 of the tube. Part of this additional reinforcement can thereby be created be that further fiber layers are placed in the end areas of the pipe during the winding process. Possible arrangements such additional reinforcements are described in detail below. From Pig. 5 shows, however, that a flange 76 is provided in each end region near the transition into the main body 36 of the tube. This Flange is used both for fastening and determining the position of auxiliary equipment such as killing and throttle lines, as well as a local reinforcement band, which withstands localized bending moments in the area of the connection. However, the flange can also be omitted if it is not necessary for these purposes.
Bei der vereinfachten Verbindung gemäß Fig. 6 und 7 hat das Einsteckteil 78 drei Nuten 80 und das Aufnahmeteil 82 drei entsprechende Reihen QEf nungen 84. In jeder Reihe sind vier in gleichen Winkelabständen um den Umfang des Aufnahmeteils herum verteilte Öffnungen vorgesehen. Die Öffnungen in einander benachbarten Reihen sind im Verhältnis zueinander um ca. 30 versetzt, so daß in Axialrichtung des Rohres gesehen, die Öffnungen alle die gleichen Winkelabstände voneinander haben. Um die benötigte Verbindung herzustellen, werden Stifte 86 (Fig. 7) durch die Öffnungen 84 eingesteckt,In the simplified connection according to FIGS. 6 and 7, the plug-in part 78 has three grooves 80 and the receiving part 82 three corresponding rows of Q openings 84. In each row there are four at equal angular intervals around the circumference of the receiving part provided around distributed openings. The openings in adjacent rows are in relation to one another offset by about 30, so that seen in the axial direction of the tube, the openings are all the same angular distances from one another to have. To make the required connection, pins 86 (Fig. 7) are inserted through openings 84,
709815/1088709815/1088
so daß sie in die Nuten 80 eingreifen, nachdem das Einsteckteil in das Aufnahmeteil eingeführt worden isto Die Verbindung bewirkt das Übertragen axialer Belastungen in im wesentlichen der gleichen Weise wie in Fig. 5 gezeigt. Auch hier sind Flansche 76 dargestellt, die aber weggelassen werden können, wenn sie nicht benötigt werden.so that they engage the grooves 80 after the male part has been inserted into the female part. The connection acts to transmit axial loads in substantially the same manner as shown in FIG. Flanges 76 are also shown here, but they can be omitted if they are not required.
Der Aufbau des Hauptkörpers 36 der in den Figuren 5 bis 7 gezeigten Rohre kann den oben beschriebenen Prinzipien entsprechen» Z0B0 kann ein 75 mm Rohr entsprechend dem Rohr D aufgebaut sein, d.h„ es hat die folgenden Umfangsbereiche in Richtung radial nach außen:The structure of the main body 36 of the tubes shown in Figures 5 to 7 may be the principles described above correspond to "Z 0 B 0 may be constructed a 75 mm pipe corresponding to the pipe D, ie," it has the following peripheral portions in the radially outward direction:
Rohr DPipe D
1 Epoxi-Glasgewebe oder -schleier1 epoxy glass fabric or veil
2 1/2 Schicht Kohlenstoffaser, ringförmig2 1/2 layers of carbon fiber, ring-shaped
3 1 Schicht Glasfaser, unter 20° gewickelt3 1 layer of fiberglass, wrapped at 20 °
4 1/2 Schicht Kohlenstoffaser, ringförmig4 1/2 layer carbon fiber, ring-shaped
5 1 Schicht Glasfaser, unter 20° gewickelt5 1 layer of fiberglass, wrapped at 20 °
6 1/2 Schicht Kohlenstoffaser, ringförmig6 1/2 layer carbon fiber, ring-shaped
7 1 Schicht Glasfaser, unter 20° gewickelt7 1 layer of fiberglass, wrapped at 20 °
8 1/2 Schicht Kohlenstoffaser, ringförmig8 1/2 layer of carbon fiber, ring-shaped
9 1 Schicht Glasfaser, ringförmig.9 1 layer of fiberglass, ring-shaped.
Es ist jedoch wünschenswert in den Verbindungselementen für zusätzliche Verstärkung gegen radiale Verformungen aufgrund von Zugbelastungen und vielleicht auch However, it is desirable in the connecting elements for additional reinforcement against radial deformations due to tensile loads and perhaps also
7rtSiei5-/1Dft87rtSiei5- / 1Dft8
Kompressionsbelastungen an einer Verbindungsstelle zu sorgen. Eine derartige zusätzliche Verstärkung kann in Form zusätzlicher ringförmiger Verstärkungen aus Kohlenstoffasern mit verhältnismäßig hohem Elastizitätsmodul vorgesehen sein. Es können also folgende Abwandlungen in den obigen Bereichen in den Endabschnitten des Rohres beim vYickelvorgang vorgenommen werden, wobei die Bereiche gleich sind, wenn keine Abwandlung angegeben ist:To provide compression loads at a junction. Such additional reinforcement can take the form of additional annular reinforcements made of carbon fibers with a relatively high modulus of elasticity can be provided. It The following modifications can therefore be made in the above areas in the end sections of the tube during the winding process where the ranges are the same if no modification is specified:
Bereicharea
1/21/2
Einsteckteilverstärkung Insert part reinforcement
Aufnahme t e ilverStärkung Recording part amplification
1" Schicht ringförmige Glasfasern über dem Glasgewebe oder -schleier1 "layer of annular fiberglass over the glass fabric or veil
1 1/2 zusätzliche Schichten 1 Zusatzschicht Kohlenstoff, ringförmig Kohlenstoff1 1/2 additional layers 1 additional layer carbon, ring-shaped carbon
1 Schicht Metallfolie über den Fasern1 layer of metal foil over the fibers
1 Schicht Glasgewebe über dem Metall1 layer of glass fabric over the metal
2 Schichten G-lasgewebe 1 zusätzliche über dem Kohlenstoff Schicht Kohlenstoff, ringförmig2 layers of glass fabric 1 additional layer of carbon over the carbon, ring-shaped
1 Schicht G-lasfasern, ringförmig über Gewebe1 layer of glass fibers, ring-shaped over fabric
abgewandelt wie unter 4 obenmodified as under 4 above
abgewandelt wie unter 4 obenmodified as under 4 above
2 Schichten Glasgewebe über den Fasern2 layers of glass fabric over the fibers
1 Schicht Glas, ringförmig, über dem Gewebe1 layer of glass, ring-shaped, over the fabric
709815/1088709815/1088
abgewandelt wie unter 3 oben.modified as under 3 above.
abgewandelt wie unter 4 obenmodified as under 4 above
abgewandelt wie unter 3 obenmodified as under 3 above
abgewandelt wie unter 4 obenmodified as under 4 above
wie beim Einsteckteil as with the plug-in part
Es kann außerdem wünschenswert sein, die Tragfähigkeit und Zähigkeit in den Endbereichen des Rohres zu verbessern, und dies kann durch die Anordnungen gemäß Pig. 8 bis 11 erreicht werden. Fig. 8 zeigt ein Einsteckteil im allgemeinen wie im Zusammenhang mit Fig. 6 beschrieben, in dem jedoch die Nuten mit Metallringen 88 ausgelegt sind. Jeder Ring besteht aus zwei Halbringen, die in die Nuten nach deren Bildung eingelegt und dann in den Nuten vereinigt sind. Fig. 9 zeigt ein anderes ähnliches Einsteckteil, bei dem die Oberflächenschicht aus Kunststoff mit einer schraubenlinienförmigen Schicht aus Glasfasern 90 verstärkt ist, die so gewickelt sind, daß sie den gewünschten Wellen und Tälern folgen, beispielsweise nach dem Verfahren gemäß dem GB-Pt 1 027 107 der Anmelderin. Die Glasfasern mit verhältnismäßig niedrigem Elastizitätsmodul machen die Struktur zäher und abriebfester.It may also be desirable to have bearing capacity and toughness in the end regions of the pipe, and this can be achieved by the arrangements according to Pig. 8 to 11 can be reached. FIG. 8 shows an insertion part in general as described in connection with FIG. 6, in which, however, the grooves are designed with metal rings 88. Each ring consists of two half-rings that fit into the grooves are inserted after their formation and then united in the grooves. Fig. 9 shows another similar plug-in part, at which reinforces the surface layer of plastic with a helical layer of glass fibers 90 which are wound so that they follow the desired waves and valleys, for example by the method according to GB-Pt 1 027 107 of the applicant. The fiberglass with a relatively low modulus of elasticity make the structure tougher and more abrasion-resistant.
Fig. 10 zeigt ein Aufnahmeteil, welches durch äußere Ringe 92 aus mit Kohlenstoffasern verstärktem Kunststoff verstärkt ist. Diese bieten eine zusätzliche Verstärkung in Umfangsrichtung, um für größere radiale Steifheit und zusätzlichen Widerstand gegen örtlich begrenzte Biegemomente zu sorgen. Die drei Reihen Öffnungen 94 sind zwischen einander benachbarten Ringen 92 vorgesehen, und jede Öffnung ist länglich, so daß das entsprechende radial bewegliche Glied in ähnlicher Weise in Umfangsrichtung länglich gestaltet sein kann, damit zusätzliche Lagerberührung mit derFig. 10 shows a receiving part, which by outer rings 92 made of plastic reinforced with carbon fibers is reinforced. These provide additional circumferential reinforcement to allow for greater radial stiffness and to provide additional resistance to localized bending moments. The three rows of openings 94 are between adjacent rings 92 provided, and each opening is elongated so that the corresponding radially movable member is similarly elongated in the circumferential direction can be so that additional bearing contact with the
709815/1088709815/1088
Wut entsteht,, Pige 11 zeigt eine andere Anordnung des Aufnahmeteils, bei dem die öffnungen den in Fig. 6 gezeigten Öffnungen 84 ähnlich sind aber jeweils einen Metalleinsatz 96 haben, der an seinem äußeren Ende mit einem Plansch zum Eingriff mit der Außenfläche des Aufnahmeteils versehen ist, Diese Metalleinsätze 96 liefern zusätzliche Tragfähigkeit, wo die radial beweglichen Stifte mit dem Aufnahmeteil in Eingriff stehen, um axiale Belastungen zu übertragen.Anger arises, Pige 11 shows a different arrangement of the receiving part, in which the openings are similar to the openings 84 shown in FIG. 6, but each have a metal insert 96, which is provided at its outer end with a shoulder for engagement with the outer surface of the receiving part, These metal inserts 96 provide additional load-bearing capacity where the radially movable pins with the receiving part in Are engaged to transmit axial loads.
Die Erfindung ist nicht auf Einzelheiten der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Anzahl und der Durchmesser der Stifte kann unterschiedlich sein, auch die Lagerberührung mit dem Einsteckteil kann in Umfangsrichtung auf ein beliebiges Maß ausgedehnt sein. Die Nuten im Einsteckteil können in die Außenfläche eingearbeitet und die bearbeiteten Oberflächen mit Harz eingestrichen sein, um sie abzudichten. Das braucht nicht nötig zu sein, wenn die bearbeiteten Oberflächen von Metallschichten bedeckt sind, die mit ihnen verklebt sind, wie Pig. 8 zeigt. Wenn aber Einsteck- und Aufnahmeteil in Umfangsrichtung ausgerichtet werden können, dann können Stifte mit Ausnehmungen oder Löchern im Einsteckteil statt mit Nuten-in denselben zusammenarbeiten. Wenn das Einsteckteil Löcher hat, können die Stifte so angeordnet sein, daß sie nach ihrem Einsetzen diese Löcher abdichten. In die Endbereiche der Rohre kann eine beliebige Anzahl zusätzlicher Schichten aus Glasgewebe oder Metallfolie oder Pasern eingearbeitet sein.The invention is not limited to details of the exemplary embodiments shown in the drawings. The number and diameter of the pins can be different, including the contact with the bearing Insertion part can be extended to any desired extent in the circumferential direction. The grooves in the insert part can be in the outer surface worked in and the machined surfaces coated with resin to seal them. This need not be necessary if the machined surfaces are covered by metal layers that are covered with glued to them like Pig. 8 shows. But if the male and female parts are aligned in the circumferential direction then pins can work together with recesses or holes in the plug-in part instead of with grooves in the same. If the male part has holes, the pins can be arranged so that they are after their insertion seal these holes. Any number of additional layers can be made in the end areas of the pipes Glass fabric or metal foil or piping can be incorporated.
709815/1088709815/1088
Es können auch andere Fasern als die oben beschriebenen verwendet sein,, Die in den Figuren 5 bis 11 gezeigte Anordnung ist nicht auf die Anwendung bei den oben beschriebenen 75 mm Rohren beschränkt sondern kann maßstabsgerecht vergrößert auch bei solchen Meeressteigrohren verwendet werden, wie sie im Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieben wurden, wobei eine entsprechende Abwandlung im Wickelverfahren bei den Enden zu berücksichtigen ist. Fibers other than those described above can also be used The arrangement shown in FIGS. 5 to 11 may be used is not limited to use with the 75 mm pipes described above but can be scaled enlarged also used in such sea risers as described in connection with FIG where a corresponding modification in the winding process for the ends must be taken into account.
Es ist klar, daß Fig. 3 eine YerbindungsVorrichtung zeigt, die insbesondere aber nicht notwendigerweise für einen rohrförmigen Körper geeignet ist und einen verhältnismäßig flexiblen Teil zur Aufnahme vorherbestimmter Kräfte im Betrieb und einen verhältnismäßig steifen Teil zum Abstützen des flexiblen Teils gegen ein Durchbiegen unter der Einwirkung jener Kräfte aufweist. Der flexible Teil kann so angeordnet sein, daß er diese Kräfte unter Keilwirkung aufnimmt, und es kann ein Befestigungsglied zum Übertragen der Kräfte im Betrieb auf den flexiblen Teil vorgesehen sein. Der flexible Teil kann rohrförmig und mit dem rohrförmigen Körper in einem Stück ausgebildet sein. Die Kräfte können axial zum flexiblen Teil gerichtet sein. Die Abstützung kann gleichfalls rohrförmig sein und an der Innen- oder Außenseite eines rohrförmigen flexiblen Teils angeordnet sein, je nach der erwarteten Verformung des zuletzt genannten Teils. In Fig» 5 ist der flexible Teil nach außen erweitert zur Aufnahme eines Befestigungs-* gliedes in Form eines Ringes oder einer Muffe* und dieIt is clear that Fig. 3 shows a connecting device shows, which is particularly but not necessarily suitable for a tubular body and a relatively flexible part for absorbing predetermined forces during operation and a relatively stiff part for supporting the flexible part against bending under the action of those forces. The flexible one Part can be arranged so that it is subject to these forces Receives wedge action, and it can be a fastening member for transmitting the forces in operation on the flexible Part to be provided. The flexible part can be tubular and formed in one piece with the tubular body be. The forces can be directed axially to the flexible part be. The support can also be tubular and on the inside or outside of a tubular flexible Partly be arranged depending on the expected deformation of the last mentioned part. In Figure 5, the flexible one Part extended to the outside to accommodate a fastening * member in the form of a ring or a sleeve * and the
7Q981&/10Ö87Q981 & / 10Ö8
Abstützung ist innerhalb des flexiblen rohrförmigen Teils angeordnet, um diesen gegen eine radial nach innen gerichtete Verformung unter den Zugkräften im Betrieb abzustützen.Support is within the flexible tubular part arranged in order to support this against a radially inwardly directed deformation under the tensile forces during operation.
TJm die nötige ringförmige Verstärkung sowie die Längsverstärkung zu erzielen, ist es normalerweise nötigf Fasern in Form kontinuierlicher Einzelfäden oder Stränge zu verwenden. Das bevorzugte Verfahren zum Herstellen von Rohren sieht also das Wickeln mit Einzelfäden oder Strängen vor. Die Einzelfäden oder Stränge können während des Wickelverfahrens unter erheblicher Zugspannung gehalten werden. Dieser auf den Einzelfaden oder Strang beim Verlegen ausgeübte Zug macht es möglich t die zuvor gelegten Schichten zu verdichten und Harz aus ihnen auszuquetschen. Dadurch ist es möglich, ein Rohr mit einem Mindestharzgehalt zu erzeugen, der nötig ist, um eine Porosität in der Rohrwand zu vermeiden. Die Einzelfäden oder Stränge müssen nicht unbedingt einzeln angebracht werden; sie können auch in Form eines Bandes gelegt werden, das soviele Einzelfäden oder Stränge enthält, wie zweckmäßigerweise gleichzeitig angebracht werden können.TJM to achieve the necessary annular reinforcement and the longitudinal reinforcement, it is usually necessary to use f fibers in the form of continuous filaments or strands. The preferred method for producing tubes thus provides for winding with single threads or strands. The single threads or strands can be kept under considerable tension during the winding process. This force exerted on the strand or strand when laying train makes it possible t to compress the previously laid layers and squeeze resin out of them. This makes it possible to produce a pipe with a minimum resin content that is necessary to avoid porosity in the pipe wall. The single threads or strands do not necessarily have to be attached individually; they can also be laid in the form of a tape that contains as many individual threads or strands as can conveniently be attached at the same time.
Wenn die Einzelfäden oder Stränge als Band gelegt werden, kann dieses mit einem Bindeharz vorimprägniert sein. Gemäß einer Alternativlösung kann das Harz aber auch auf die Einzelfäden oder Stränge unmittelbar vor, während oder nach dem Legen aufgebracht werden. Normalerweise gibt es überschüssiges Harz, und dieser Überschuß muß von derIf the single threads or strands are laid as a ribbon, this can be pre-impregnated with a binding resin. According to an alternative solution, however, the resin can also be applied to the individual threads or strands immediately before, during or after laying. Usually there is excess resin, and that excess must be taken from the
709815/1088709815/1088
Außenseite der gelegten FaSeM1 "beispielsweise durch Abtrennen "beseitigt werden. Es wäre auch möglich die exakte Menge an "benötigtem Harz aufzubringen, wenn man beispielsweise ein vorimprägniertes Band verwendete, welches nach dem Verfahren gemäß dem Britischen Patent 1 434- 926 der Anmelderin hergestellt isto Die Wickelspannung braucht dann nicht so hoch zu sein, da die Beseitigung von Harz kein Problem mehr darstellt, wenn auch ein gewisser Grad an Zusammenpressen immer noch wünschenswert ist, um die Bildung von Hohlräumen in den Rohrwänden zu vermeiden. Ein Alternatiwerfahren zum Aufbringen von Verdichtungsdruck sieht die Verwendung von Walzen vor, die auf die Außenseite der gelegten Fasern einwirken.Outside of the laid FaSeM 1 can be removed "for example by cutting off". It would also be possible to apply the precise amount of "benötigtem resin, when used, for example, a prepreg tape which according to the British Patent 1 434 926 is prepared by the applicant according to the method o The winding tension then need not be so high because the Resin removal is no longer a problem, although some degree of compression is still desirable to avoid the formation of voids in the pipe walls Act fibers.
Mit der Erfindung wird ein Verfahren zum Schaffen eines rohrförmigen Körpers aus faserverstärkten Kunststoffen geschaffen, in dem die Fasern eine Verstärkung sowohl in Längsrichtung als auch in Umfangsrichtung bewirken. Darin kann ein Garnwickelverfahren eingeschlossen sein, bei dem der Körper mit Fasern von verhältnismäßig hohem Elastizitätsmodul als ringförmige Verstärkung bewickelt wird. Als Alternative oder zusätzlich kann das Verfahren das Wickeln der Längsverstärkung in mindestens zwei Umfangsbereichen um-' fassen, die durch einen Zwischenbereich einer Verstärkung in Umfangsrichtung voneinander getrennt sind.The invention provides a method for creating a tubular body made of fiber-reinforced plastics created in which the fibers cause a reinforcement both in the longitudinal direction and in the circumferential direction. In this may include a yarn winding process in which the body is filled with fibers of relatively high modulus of elasticity is wound as an annular reinforcement. As an alternative or in addition, the method may involve winding the Longitudinal reinforcement in at least two circumferential areas, through an intermediate area of a reinforcement are separated from one another in the circumferential direction.
In der Beschreibung wurde auf Glasfasern undThe description referred to fiber optics and
709815/1088709815/1088
Fasern auf Kohlenstoffbasxs Bezug genommen. Hierbei handelt es sich um die bevorzugten Faserarten, aber die Erfindung ist nicht hierauf beschränkt. Insbesondere können andere Pasern mit hohem Elastizitätsmodul wie aromatische Polyamidfasern, Borfasern und Fasern aus Metallen verwendet v/erden.Fibers referred to as carbon bases. These are the preferred types of fiber, but the The invention is not limited to this. In particular, other fibers with a high modulus of elasticity such as aromatic polyamide fibers, boron fibers and fibers made of metals are used.
709815/1088709815/1088
Claims (9)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB4105575A GB1553220A (en) | 1975-10-07 | 1975-10-07 | Tubular members |
| GB661276 | 1976-02-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2645361A1 true DE2645361A1 (en) | 1977-04-14 |
Family
ID=26240824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19762645361 Withdrawn DE2645361A1 (en) | 1975-10-07 | 1976-10-07 | TUBULAR BODY MADE OF FIBER REINFORCED PLASTICS |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5256183A (en) |
| DE (1) | DE2645361A1 (en) |
| DK (1) | DK451576A (en) |
| FR (1) | FR2327478A1 (en) |
| IT (1) | IT1068556B (en) |
| NL (1) | NL7611023A (en) |
| NO (1) | NO763384L (en) |
| SE (1) | SE7611082L (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0244048A2 (en) * | 1986-04-28 | 1987-11-04 | Conoco Phillips Company | Composite well riser for deep water offshore structures |
| EP0454103A1 (en) * | 1990-04-27 | 1991-10-30 | Nkk Corporation | Method of manufacturing innerback tube available for reconditioning a pipeline |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8712240D0 (en) * | 1987-05-23 | 1987-07-01 | Fisons Plc | Pharmaceutical formulation |
| GB2613801A (en) * | 2021-12-14 | 2023-06-21 | Phoenix Eng Systems Ltd | Bend resistor |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE558037A (en) * | ||||
| GB856570A (en) * | 1958-03-10 | 1960-12-21 | Bristol Aircraft Ltd | Improvements relating to the manufacture of hollow articles from thread |
| FR1464448A (en) * | 1966-01-18 | 1966-07-22 | Pirelli | Flexible high molecular weight polymer hose with advanced reinforcement |
| NL134531C (en) * | 1966-05-02 | |||
| US3768842A (en) * | 1971-08-05 | 1973-10-30 | Vetco Offshore Ind Inc | Light weight marine riser pipe |
| GB1429309A (en) * | 1972-04-20 | 1976-03-24 | Fibatube Ltd | Reinforced plastics tubes |
-
1976
- 1976-10-04 NO NO763384A patent/NO763384L/no unknown
- 1976-10-06 NL NL7611023A patent/NL7611023A/en not_active Application Discontinuation
- 1976-10-06 FR FR7630142A patent/FR2327478A1/en active Granted
- 1976-10-06 SE SE7611082A patent/SE7611082L/en unknown
- 1976-10-07 IT IT28090/76A patent/IT1068556B/en active
- 1976-10-07 JP JP51120782A patent/JPS5256183A/en active Pending
- 1976-10-07 DE DE19762645361 patent/DE2645361A1/en not_active Withdrawn
- 1976-10-07 DK DK451576A patent/DK451576A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0244048A2 (en) * | 1986-04-28 | 1987-11-04 | Conoco Phillips Company | Composite well riser for deep water offshore structures |
| EP0244048A3 (en) * | 1986-04-28 | 1991-04-24 | Conoco Phillips Company | Composite well riser for deep water offshore structures |
| EP0454103A1 (en) * | 1990-04-27 | 1991-10-30 | Nkk Corporation | Method of manufacturing innerback tube available for reconditioning a pipeline |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DK451576A (en) | 1977-04-08 |
| NL7611023A (en) | 1977-04-13 |
| FR2327478A1 (en) | 1977-05-06 |
| SE7611082L (en) | 1977-04-08 |
| IT1068556B (en) | 1985-03-21 |
| FR2327478B1 (en) | 1984-05-25 |
| JPS5256183A (en) | 1977-05-09 |
| NO763384L (en) | 1977-04-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2733048C2 (en) | Pipe connection | |
| DE69203145T2 (en) | Process for the mechanical assembly of a composite pipe on a piece of metal, and structure produced in this way. | |
| DE69204804T2 (en) | Composite pipe for the petroleum industry and method of making such a pipe. | |
| DE10325598B4 (en) | High pressure tank using high strength fibers and methods of making same | |
| DE68924317T2 (en) | Rod-shaped casting, consisting of fiber-reinforced plastic and process for its production. | |
| DE68913708T2 (en) | Method for attaching a metallic end piece to a pipe made of wound composite material. | |
| DE2834522A1 (en) | SUCTION ROD PROVIDED FOR OIL HOLES AND COUPLING FOR IT | |
| DE3513858A1 (en) | UNDERWATER MESSAGE TRANSMISSION CABLES WITH OPTICAL FIBERS | |
| AT508306B1 (en) | CONNECTION BETWEEN A STARTER EAR AND A CONNECTOR | |
| DE3224798A1 (en) | CONNECTING DEVICE FOR CYLINDRICAL OR TUBULAR BODIES | |
| DE2926447C3 (en) | Durable composite piece for use as a high pressure sealing ring with instrument connection devices and method for its manufacture | |
| DE3838935A1 (en) | CLUTCH PIECE | |
| DD298542A5 (en) | PIPE COUPLING | |
| DE3415627A1 (en) | PIPE TEST DEVICE | |
| WO2003036075A1 (en) | High-pressure accumulator such as high-pressure fuel accumulator | |
| DE3204977A1 (en) | TELESCOPIC TUBE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF | |
| DE3841064A1 (en) | PIPE FOR THE PURPOSE OF THE TUBE LINING | |
| DE2248589C3 (en) | Electrically insulating pipe coupling | |
| DE2645361A1 (en) | TUBULAR BODY MADE OF FIBER REINFORCED PLASTICS | |
| DE2015758A1 (en) | Method and device for producing connections with little space requirement for the transmission of increased mechanical stresses between an armored flexible line and a rigid element | |
| DE2518513A1 (en) | PRESSURE PIPE MADE OF PRECAST CONCRETE | |
| DE3614670A1 (en) | UNDERWATER CONNECTING DEVICE BETWEEN A PLATFORM AND THE RELATED PILLARS | |
| DE2708593A1 (en) | COMPOSITE TUBE MADE OF VARIOUS PLASTICS AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME | |
| DE3027432A1 (en) | DRIVE SHAFT MADE OF FIBER REINFORCED PLASTIC, WITH ARTIFICIAL WRAPPED END PIECES | |
| DE102008006235A1 (en) | Anchor pipe and method for its production |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |