DK167710B1 - Fremgangsmaade til fremstilling af roer af kompositmateriale, og til samling af roerene - Google Patents

Description

DK 167710 B1 i

Opfindelsen vedrører en fremgangsmåde til fremstilling af en rørsamling for rør af kompositmateriale, hvilken rørsamling selv er af kompositmateriale uden metalliske komponenter, samt en samlingsindretning til 5 udøvelse af opfindelsen.

Kompositmaterialer fremstilles ud fra fibre af enhver slags, som f.eks. glasfibre, carbonfibre eller aramidfibre sammenholdt ved hjælp af harpiks, f.eks. epoxyharpiks. Rør fremstillet af kompositmateriale ved 10 vikling af fibre har visse fordele, især deres modstandsdygtighed mod udmattelse og korrosion, deres lave vægt og pris. De egner sig især godt til anvendelse inden for særlige områder, såsom olieeftersøgning på havet eller til udnyttelse af geotermisk energi. Især i 15 det sidste tilfælde skaber det korrosive miljø, som udgøres af varmt, saltholdigt vand, der befinder sig i stor dybde, store problemer med korrosionsbestandig-heden af de forskellige elementer, der indgår i installationen, f.eks. rør, pumper etc. Blandt disse elemen-20 ter giver rørene til ophængning af pumperne anledning til et særlig problem i betragtning af det trykniveau og den temperatur de er underkastet, hvilket kommer oven i det korrosive miljø, i hvilket de er neddykket. Hertil kommer at disse rør med mellemrum skal kunne 25 samles og adskilles af hensyn til vedligeholdelsen af pumpen.

Det er derfor der til dette anvendelsesformål vælges rør af kompositmateriale, der fordelagtigt erstatter de indtil nu anvendte rør af rustfrit special-30 stål, hvis pris øges på grund af den foring med gummi, som er nødvendig for at forøge rørenes levetid, og hvis vægt gør rørene vanskelige at håndtere og kræver svært udstyr til at bringe rørene på plads. Det væsentligste problem ved rør af kompositmateriale er imidlertid det 35 anvendte system til samling af rørene.

Der benyttes især to forskellige samlingsmetoder til samling af rør af kompositmateriale fremstillet ved vikling af fibre.

2 UK Ί6//ΊΟ bl

Den første samlingsmetode benytter en metallisk muffe forbundet med eller inkorporeret i viklingen. Det er kendt, at disse muffer bør være klæbet eller integreret særdeles solidt i deres bærende del for at 5 modstå de kraftige påvirkninger og især trækpåvirkningerne, der desuden stiger med boringens dybde. Den metode, hvormed disse metalelementer fikseres på rørene af kompositmateriale, benytter en række arbejdsoperationer, der f.eks. omfatter et første trin bestående af 10 overst rygning af metalmuffen med et klæbestof, fulgt af tørring og påføring af en elastomer, af et andet vulkaniseringstrin for elastomeret og polymerisering af muffen, hvilket følges af klæbning af endnu ikke polymeri-seret kompositmateriale efterfulgt af en ny polymerise-15 ring af det således fremstillede rør.

Denne teknik har vist sig at være tilstrækkelig effektiv til at opnå rørsamlinger, som er modstandsdygtige mod stærke trækkræfter, men den er ikke desto mindre vanskelig og dyr at anvende. Det er yderligere nød-20 vendigt for at begrænse korrosionsrisikoen at benytte muffer af rustfrit specialstål, hvad der igen forøger prisen.

Det foretrækkes derfor at benytte en anden samlingstype, der går under betegnelsen "fuldkomposit", og 25 hvor samlingen ikke indeholder dele af metal. Det er kendt, at disse samlinger indtil nu har været anvendt ved rør af kompositmateriale og har bestået af gevind bearbejdet i dæklag af komposit eller af ren harpiks.

Men disse gevind samlinger er utilstrækkelige til de 30 ovennævnte anvendelser, og de manipulationer, der skal foretages i forbindelse med sammenskruning af rørene, kan kun vanskeligt accepteres.

Det er derfor hensigten med opfindelsen at angive en fremgangsmåde til fremstilling af en samling til 35 rør af kompositmateriale, hvilken samling er let at fremstille og ikke har de ovenfor omtalte ulemper, der 3 DK 167710 B1 følger med fremgangsmåder, der anvender en metallisk muffe eller benytter simple gevindsamlinger.

Et væsentlig træk ved opfindelsen er en "fuldkomposit"-samlingsindretning, der især tænkes an-5 vendt til rør til ophængning af pumper, og som danner en patrice-matricesamling, som tillader, at to rør forbindes ved hjælp af en simpel sammenføjning. I forbindelse med sådanne sammenføjningssystemer kendes en samlingstype, der f.eks. anvendes ved bøjelige slanger, 10 som benyttes til lavt tryk, og som hovedsagelig omfatter en muffe bestående af flere af tunger, som danner en cylindrisk manchet, som ved elastisk deformation klemmer sig om en hals på en patricedel, og en forskydelig låsering bestemt til at blokere denne fastklem-15 ning. Denne kendte samling er fremstillet af et støbt materiale eller af metal og består af uafhængige elementer, til hvilke de pågældende ledninger eller slanger er fastspændt. Til sammenkobling af rør af kompo-sitmateriale, så sammenkoblingen opfylder de ovenfor 20 angivne krav, er det helt klart ikke muligt at forbinde rørene med muffer af den nævnte type, selv om disse i sig selv er fremstillet af et kompositmateriale.

Ifølge opfindelsen foreslås det derfor, at der sker en samtidig fremstilling af såvel rørlængden som 25 af patrice- og matricepartierne ved rørenderne ved hjælp af en række generelle vikleoperationer på røret og ved særlige vikleoperationer ved enderne til at danne lagene, der udgør samlingsorganerne, og ved indføring af kompletterende elementer bestemt til at sikre 30 lukningen af samleorganerne med henblik på at opnå sam-leorganer, der er ud i ét med rørene.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen omfatter følgende trin: (a) En vandtæt hinde af gummi dannes på en dorn ved 35 omvikling med smalle bånd, hvilket gummi bliver vulkaniseret samtidig med kompositmaterialets polymerise- DK 167710 B1 4 ring, (b) en vulst af egnet kompositmateriale til dannelse af patriceenden og en vulst af egnet kompositmateriale til dannelse af en matriceenden vikles i hver rørende i 5 omkredsretningen på hinden af gummi, (c) omviklingen med fibre fortsættes i længderetningen over hele rørlængden og over yderenderne på den anden side af vulsterne, (d) en ydre muffe føres hen over rørlængden, hvilken 10 muffe forud er fremstillet separat ved rundtgående fiberbevikling på en dorn, (e) fremstillingen af matriceenden afsluttes ved, at der om vulsten i omkreds retningen lægges en bevikling med lameller, der er fremstillet i forvejen ved vikling 15 af fibre og ved langsgående opskæring, (f) fremstillingen af patriceenden afsluttes ved, at en stopkrave fremstilles i nærheden af vulsten, og at kravens tykkelse forøges ved at omvikle den med rundtgående fibre, 20 (g) enheden polymeriseres, og at (h) samlingernes komplementære riller bearbejdes.

Opfindelsen vil nu blive forklaret ved hjælp af nogle eksempler på udførelsesformer og med henvisning til tegningen, på hvilken 25 fig. i er et længdesnit af røret med en patrice- del, fig. 2 et længdesnit af rørets anden ende med en matricedel, fig. 3 et delsnit af to rørender, der er samlet, 30 fig. 4 et perspektivbillede i delvis snit af pa- tricedelen og matricedelen på to rør, før de samles, og fig. 5 et perspektivbillede i delvis snit visende to rørender, der er samlet.

I fig. 1 og 2 er vist de første trin i fremstil-35 lingen af et rør og af mundingen i hver ende. På en ikke vist dorn fremstilles en bevikling af bånd, som dan- 5 DK 167710 B1 ner en rørformet hinde l af gummi, som bliver vulkaniseret samtidig med kompositmaterialets polymerise-ring. Derefter vikles med rundtgående viklinger i hver ende af røret fibre, der ved at ligge over hinanden 5 danner et lag, som udgør sammenkoblingsorganerne udformet som en patricedel og en matricedel. Den i fig. 1 viste og således fremstillede vulst 2 har en profil som en kegle, hvis basis 3 støder op til rørenden.

Dette parti fås ved vikling på en ikke vist dorn, som 10 giver den indvendige form, der ses i figuren. Den i fig. 2 viste vulst 4 har et trapezformet omrids. Den er fremstillet stødende op til rørenden.

Over hele rørlængden og strækkende sig ud over vulsterne 2 og 4 ved enderne vikles lag 5 af fibre, 15 hvilke lag kaldes langsgående lag, da fibrenes vinkel med rørets lokale frembringere er mindre end eller lig med 20°. Rørlængden forsynes derefter med en rundtgående omvikling 5' med fibre.

Før man går videre med fremstillingen af rørets 20 endepartier, indføres over røret en muffe 6, hvis indvendige diameter ØB er større end diameteren ØA af viklingen 5 ved vulsterne 2 og 4 og mindre end den udvendige diameter ØD af den færdige matricedel. Muffen 6 er blevet fremstillet separat i forvejen på en 25 dorn ved rundtgående bevikling med fibre, . f.eks. med carbonfibre.

Derefter placeres der over matricedelens vulst 2 lameller 7, som rager ud over vulsten 3's basis, og som spændes om vulsten ved hjælp af en ny rundtgåen-30 de omvikling 8. Disse lameller er ligeledes fremstillet separat i forvejen på en dorn ved rundtgående vikling af fibre. Omviklingen danner en vinkel α = 0° mellem retningen af fibrene og røraksen, hvilket tillader, at de arbejder i kraftpåvirkningens retning og 35 tilfører lamellerne en stor modstandsdygtighed mod trækket. Deres ender 9 består yderligere af en opbyg- DK Tb//1U bl 6 ning af langsgående lag og af vævet materiale. Efter polymerisering af lamellerne udskæres disse i længderetningen ved hjælp af en diamantskive, som det ses tydeligere på fig. 4.

5 Uden på beviklingen 5' ved patricedelen udfø res en anden rundtgående fiberbevikling 10, som danner en stopkrave for muffen og har en tætnende funktion, som det vil blive forklaret nedenfor. Yderdiameteren af denne stopkrave 10 er lig med yderdiameteren ØC af 10 muffen 6. Derefter lægges på patricedelens yderside et lag af en rundtgående bevikling 15 på en sådan måde, at den kan bearbejdes til frembringelse af en pakningsrille 12.

Efter at rørenderne er blevet opbygget som vist 15 på fig. 1 og 2, kan man fortsætte med polymerisering af hele rørenheden.

Den sidste operation, der foretages før dornen trækkes ud, består i at bearbejde rillerne til de vandtætte pakninger. En første ringformet pakning 11 er 20 anbragt i en rille placeret i matricedelens rundtgående lag 8. På patricedelen er anbragt en ringformet pakning 12 på rørenden i en rille, der er fremstillet i en fortykkelse 15 bestående af et lag af en rundtgående bevikling. En yderligere ringformet pakning 13 25 er placeret i en rille i stopkraven 10.

Fig. 4 viser to rørender, der er klar til at blive samlet, og fig. 5 viser de to rør i samlet tilstand. Disse rør er placeret vertikalt i boringen med patricedelen rettet opad. Matricedelen i det ovenfor 30 liggende rør placeres over patricedelen og føres derefter ned, indtil lamellerne 7 efter at have passeret vulsten 4 i matricedelen som følge af deres elasticitet lukker sig over denne sidstnævnte del, når deres ender 9 er placeret i det ringformede rum, der dannes 35 mellem vulsten 4 og stopkraven 10. Derefter forskydes muffen 6 mod bunden for således at holde lamel-

Claims (11)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af rør af kom positmateriale, ved hvilken fremgangsmåde såvel rørlængden som dens som patrice- og/eller matricedel ud- DK Ί6/7Ί0 bl formede mundinger fremstilles ved en række vikleoperationer på røret og ved særlige vikleoperationer ved enderne til delene, der samler matriceenden med patri-triceenden, kendetegnet ved, at den omfat-5 ter følgende trin: (a) en hinde (1) af gummi dannes på en dorn ved omvikling med smalle bånd, hvilket gummi bliver vulkaniseret samtidig med kompositmaterialets polymerisering, (b) en vulst (4) af egnet kompositmateriale til dan-10 nelse af patriceenden og en vulst (2) af egnet kompositmateriale til dannelse af en matriceende vikles i hver rørende i omkredsretningen på hinden af gummi, (c) omviklingen med fibre (5) fortsættes i længderetningen over hele rørlængden og over yderender- 15 ne på den anden side af vulsterne (2, 4), (d) en rundtgående omvikling med fibre (5') over hele rørets længde, (e) en ydre muffe (6) føres ind over rørlængden, hvilken ydre muffe forud er fremstillet separat ved 20 rundtgående fiberbevikling på en dorn, (f) fremstillingen af matriceenden afsluttes ved, at der om vulsten (2) lægges en bevikling i omkredsretningen af lameller (7), der er fremstillet i forvejen ved vikling af fibre og ved opskæring i længderetningen, 25 (g) fremstillingen af patriceenden afsluttes ved, at en stopkrave (10) fremstilles i nærheden af vulsten, og at kravens tykkelse forøges ved at omvikle den med rundtgående fibre, (h) enheden polymeriseres, og at 30 (i) samlingernes komplementære riller bearbejdes.

2. Fremgangsmåde ifølge krav i, kendetegnet ved, at vulsten (2) ved matriceenden udføres med en profil som en kegle, hvis basis (3) rager ud over rørets yderende. 35

- 3. Fremgangsmåde ifølge krav l, kende tegnet ved, at vulsten (4) ved patriceenden frem- DK 167710 B1 stilles, så den grænser op til rørets yderende og har en trapezformet profil.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at muffen (6) forud fremstilles af 5 fibre, hvis varmeudvidelseskoefficient er meget mindre end for de fibre, der danner rørenderne.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at lamellernes ender (9) består af opstabling af flere langsgående lag med a - 0s og af 10 omsvøbte stoflag.

6. Fremgangsmåde ifølge krav l, kende tegnet ved, at yderdiameteren af stopkraven (10) er lig med yderdiameteren (ØC) af muffen (6).

7. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kende- 15 tegnet ved, at der ved bearbejdning fremstilles en rille i den rundtgående bevikling (8) i matriceenden til optagelse af en ringformet pakning (11).

8. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kende tegnet ved, at der ved bearbejdning fremstilles 20 en rille i en fortykkelse (15) af patriceendens rundtgående bevikling til optagelse af en ringformet pakning (12).

9. Fremgangsmåde ifølge krav l, kende tegnet ved, at der ved bearbejdning fremstilles 25 en rille i patriceendens stopkrave (10) til optagelse af en ringformet pakning (13).

10. Fremgangsmåde til samling af en indretning fremstillet ved fremgangsmåden ifølge krav 1, kendetegnet ved, at man placerer et rørs ma- 30 triceende over for et følgende rørs patriceende, at man fører matriceenden ind over patriceenden, lige indtil lamellerne (7), efter at have passeret patriceendens vulst (4), lukker sig mod denne, og at muffen (6) skydes ind over samlingen, til den ligger an mod stop- 35 kraven (10).

11. Fremgangsmåde ifølge krav 10, kendetegnet ved, at en rille (14) er til DK 167710 B1 vejebragt udvendig på muffen (6) for at tillade ind-hægten af værktøjer til at skyde muffen på plads eller til at trække den af.