HU226854B1

HU226854B1 - Hoses or flexible pipes

Info

Publication number: HU226854B1
Application number: HU0100789A
Authority: HU
Inventors: Keith Dixon-Roche
Original assignee: Keith Dixon-Roche
Priority date: 1997-12-19
Filing date: 1998-12-07
Publication date: 2009-12-28
Also published as: CA2313539C; ATE233877T1; AU745835B2; JP2001527198A; CA2313539A1; NO20003122L; HUP0100789A3; BR9813601A; DE69811959T2; HUP0100789A2; DK1047898T3; US6505649B1; WO1999032820A1; EP1047898B1; ES2193587T3; EP1047898A1; AU1442799A; NO331247B1; NO20003122D0; DE69811959D1

Description

A találmány tárgya tömlő vagy hajlékony csővezeték, különösen, de nem kizárólag olyan tömlők vagy hajlékony csővezetékek, amelyek szénhidrogének szállítására alkalmasak, továbbá nyomás hatására működő aktív tömítés a tömlőhöz.

A leírásunkban a „tömlő’’ és a „hajlékony csővezeték” kifejezéseket kölcsönösen rokon értelmű kifejezések formájában használjuk. Egy tömlő (vagy egy hajlékony csővezeték) egy olyan hosszúkás hajlékony cső, amely folyékony közegek (folyadékok és/vagy gázok) szállítására alkalmas, és amelyet különböző útvonalak mentén lehet elhelyezni tartós alakváltozás nélkül, például abból a célból, hogy folyadékvezető összeköttetést biztosítsunk két tárgy között, amelyek egymáshoz képest mozognak, például egy úszó tartályhajó és egy, a tengerfenékhez erősített kitermelő fúrópadozat között. A tenger alatti kutakból kitermelt szénhidrogének gyakran vegyileg és fizikailag agresszívek, és ennélfogva hajlamosak arra, hogy a szállítótömlőkben elfogadhatatlan károsodásokat idézzenek elő. A tömlőket rendszerint végdarabokkal kell ellátni, amelyek révén a tömlő végeit rögzíteni lehet és folyadékzáró módon hozzá is lehet erősíteni a tömlő segítségével szállítandó folyadék forrásához, vagy az azt fogadó eszközhöz. Ezeknek a végdaraboknak megbízhatóan kell tömíteniük a tömlőt, egyrészt azért, hogy ellenálljanak a tömlő által szállított folyadék nyomásának, másrészt, hogy a folyadék által előidézett károsodásnak is ellenálljanak.

Az US-A-5062456 olyan tömlőt ismertet, amely kis sugárban hajlítható, és polifluor-szénhidrogén béléssel van ellátva.

Ez a konstrukció azonban nem azon tömlőkkel vagy csővezetékkel kapcsolatos problémák megoldására irányul, amikor azok nehéz környezetben vannak felhasználva, például kőolajipari termékeket és ezekkel kapcsolatos gázokat továbbítanak.

1. A találmány főigénypont szerinti ismertetése:

A találmány olyan tömlők vagy hajlékony csővezetékekre vonatkozik, amely: fluor-polimert tartalmazó belső béléssel (116; 216) van ellátva, és a tömlő (100; 200) vagy hajlékony cső falának (102; 202) legalább a belső béléssel (116; 216) érintkező része kötött szerkezetű , a kötött szerkezet elasztomerből van formázva (106; 206), a tömlő vagy hajlékony cső (100; 200) merevítő elemeket (108; 110) tartalmaz, amelyek a belső bélést (116; 216) veszik körül, azzal jellemezve, hogy a merevítő elemek (108; 110) teljesen be vannak ágyazva, és körbe vannak véve az elasztomer kötött szerkezettel.

A tömlő vagy csővezeték előnyösen úgy van kialakítva, hogy a tömlő vagy csővezeték falának legalább a béléssel érintkező részében kötött anyagú szerkezet. A tömlő vagy csővezeték fala előnyösen teljes egészében kötött anyagú szerkezet.

Előnyös továbbá, ha a bélés fluor-polimer anyaga a ETFE-t (etil-tetrafluor-etilén), FEP-t (fluorozott etilén propilén), HFP-t (hexafluor-propilén) és PFA-t (perfluor-alkozil) tartalmazó fluor-polimer csoportból kiválasztott legalább egy fluor-polimer.

A tömlő vagy csővezeték a tömlő falába beágyazott merevítőelemekből álló rétegeket tartalmaz. A merevítőelemekből álló előnyösen vagy legalább két réteg csavarmenet alakban a hajlékony cső vagy tömlő köré és a mentén feltekercselt acélhuzalt, vagy legalább egy szintetikus polimer textilanyagot tartalmazó merevítőelemekből álló. A szintetikus polimer textilanyagú aramidszálakat tartalmazhat. A merevítőelemekből képezett rétegek elasztomerrétegbe vannak előnyösen beágyazva, amely lehet szilikongumi, és az elasztomerbe adott esetben merevítőszálak vannak beágyazva.

Előnyös a találmány szerinti tömlő, ha a fluor-polimer bélés maga belülről egy összeesésnek ellenálló réteggel van kibélelve, amely lehet egy önmagába kapcsolódó csavarmenet alakú acélabroncs formájában kialakítva.

A találmány jobb megértése céljából, bemutatunk egy a találmánynak részét nem képező nyomással működtetett tömítést, amely a tömlő vagy hajlékony csővezeték egyik végére felszerelt és ahhoz hozzáerősített végdarab, valamint a tömlő vagy hajlékony csővezeték belső bélése vagy rugalmas tömlő közötti csatlakozás tömítésére szolgál. A tömítésre az a jellemző, hogy a végdarab belső perselyében legalább egy üreget tartalmaz, amely üreg vagy mindegyik üreg folytonosan kapcsolódik a csatlakozófelülethez, és a polimer anyagból kialakított aktív tömítés az üregekben a csatlakozófelülettel szomszédosán van elhelyezve, továbbá az üreg vagy üregek a tömlő belső üregével áll(nak) folyadékvezető, nyomástovábbító összeköttetésben úgy, hogy a polimer anyagot a belső bélésnek ahhoz a részéhez kényszerítik, amely a csatlakozóelem azon része, amellyel a megfelelő üreg kapcsolódik.

A tömítés adott esetben az üreget a hajlékony cső vagy tömlő üregével összekötő diszkrét összekötő eszközöket tartalmaz, és a diszkrét összekötő eszközök folyadékátvezető csatornákat tartalmaznak, és ahol az üregek a belső persely végében vannak, a folyadékátvezető csatorna vagy egy adott üregtől közvetlenül a tömlő üregébe vezet, vagy a folyadékátvezető csatorna egy üregből egy másik üreg segítségével közvetve az üregbe vezet, ahol a másik üreg közvetlenül vagy egy további folyadékátvezető csatorna révén az üreggel áll összeköttetésben.

A végdarabban lévő legalább egy üreg a belső persely körül a kerület mentén nyúlik el, és a kerület mentén elnyúló üregben elhelyezett, polimer anyagú aktív tömítés gyűrű alakú.

A tömítés polimer anyaga előnyösen a ETFE-t (etiltetrafluor-etilén), PTFE-t (politetrafluor-etilén), FEP-t (fluorozott etilén propilén), HFP-t (hexafluor-propilén) és PFA-t (perfluor-alkozil) tartalmazó fluor-polimerek csoportjából kiválasztott valamely fluor-polimer, vagy a fluor-polimerek fenti csoportjából kiválasztott két vagy több fluor-polimer keveréke.

A tömítésben alkalmazott polimer anyag megfelelő nem polimer anyaggal társítható, amely legalább a tömítés nagyobb része és a folyadékátvezető csatornák üregébe vezető nyílás vagy nyílások között van elhelyezve. A nem polimer anyag fémlemezből is kialakítható, amely a polimer anyagban vagy anyagon van legalább a bevezetőnyílásoknál lévő részén vagy részein.

HU 226 854 Β1

A találmány példaként! kiviteli alakjait az alábbiakban a mellékelt rajzokon ismertetjük részletesebben, ahol az

1. ábra egy tömlő első kiviteli alakjának a hosszmetszete; a

2. ábra a tömlő egy második kiviteli alakjának a hosszmetszete; a

3. ábra a tömlő első kiviteli alakja végének egy részének a felnagyított hosszmetszete, a végdarab felerősítésének és a tömítés kialakításának a folyamata közbeni állapotában; a

4. ábra a 3. ábrán szemléltetett elrendezés tömítést képező részének a nézete; az

5. ábra a 4. ábrán látható tömítés metszete; a

6. ábra egy tömlővég, végdarab és tömítés második kiviteli alakjának hosszmetszete; a

7. ábra egy, a 6. ábrán látható végdarab egy belső részének hosszmetszete, egy tömítés befogadására előkészített állapotban; a

8. ábra egy, a 7. ábrának megfelelő metszet, amelyen a végdarab belső részében a tömítés fröccssajtolását szemléltetjük; a

9. ábra egy tömlővégből, végdarabból és tömítésből álló harmadik elrendezés hosszmetszete; a

10. ábra a 9. ábra szerinti végdarab belső részének egy szakaszának a hosszmetszete, egy tömítés befogadására előkészített állapotban; és végül a

11. ábra egy, a 10. ábrának megfelelő metszet, a végdarab belső részében lévő tömítés fröccssajtolását szemlélteti.

Először az 1. ábrára hivatkozunk, amelyen a találmány egy első kiviteli változatát képező 100 tömlő látható, amelynek egy belső 104 üreget körülvevő, cső alakú 102 fala van. A 102 fal szerkezete teljes mértékben kötött, és merevítőelemként szálat magában foglaló, szilikongumiból készült 106 gumiréteget tartalmaz. A 106 gumirétegbe két 108 és 110 merevítőelemekből álló réteg van beágyazva, és mindegyik 108, 110 merevítőelemekből álló egy, a 100 tömlő körül, és annak hossza mentén csavarvonal alakban feltekercselt acélhuzalt tartalmaz.

A 100 tömlő egy külső 112 gumiréteggel van körülvéve, amelynek anyaga például klórozott butadién vagy Hypalon lehet. A 100 tömlőnek adott esetben egy zsugorítással felillesztett, műanyagból készült külső 114 burkolata van, amely perforálva van, hogy a 104 üregből a 102 falon keresztül átdiffundálódó gázokat kiengedje.

A 100 tömlő belseje megfelelő fluor-polimerből, például ETFE (etil-tetrafluor-etilén), FEP (fluorozott etilén propilén), HFP (hexafluor-propilén), vagy PFA (perfluoralkozil)-ból készült, belső 116 béléssel van kibélelve. A 116 bélés más megfelelő fluor-polimerből is összeállítható, például két vagy több fluor-polimer keverékéből.

A belső 116 bélés adott esetben egy, bármilyen megfelelő anyagból, például acélszalagból álló, egymásba fonódó csavarmenetekből kialakított kopásálló vagy gátat képező 118 réteggel van kibélelve.

Különböző előnyök származnak abból, hogy ha egy szénhidrogént szállító tömlőhöz belső bélésanyagként fluor-polimert alkalmazunk:

(a) más műanyagoktól eltérően a fluor-polimerek nem hólyagozódnak fel, és nem pattogzanak le, amikor gáz hatására robbanó lebomlás megy végbe;

(b) más műanyagoktól eltérően a fluor-polimereknél nincs szükség lágyítószerekre, amelyeket a 100 tömlőn keresztül szállított forró száraz gázok kimoshatnak, és a 100 tömlő belső 116 bélését rideggé, törékennyé teszik. Bélésanyagként a fluor-polimerek jellemzően tízszer hajlékonyabbak, mint a korábban tömlőbélelő anyagokként alkalmazott gumik;

(c) a fluor-polimerek a gáz számára nagymértékben impermeábilisak, jellemzően tizedakkora a gázpermeabilitásuk, mint korábban a tömlőbélésanyagokként alkalmazott gumiké;

(d) tömlő bélésanyagokként a fluor-polimereket sokkal magasabb hőmérsékleteken lehet alkalmazni, mint más műanyagokat;

(e) a fluor-polimerek azok a hajlékony anyagok, amelyek a nyersolajjal és a társult gázokkal szemben a legnagyobb kémiai ellenállással rendelkeznek, ugyanakkor gyakorlatilag nagyipari méretekben alkalmazhatóak.

A 2. ábrán a találmány egy második kiviteli alakját szemléltetjük, amely egy 200 tömlőt tartalmaz, ennek egy 204 üreget körülvevő, cső alakú 202 fala van. A 202 fal szerkezeti kialakítása lényegében hasonló az első kiviteli alakot képező 100 tömlő 102 falának szerkezeti kialakításához, azaz egy szálmerevítéses 206 gumiréteget kívülről egy 212 gumiréteg vesz körül, amit adott esetben egy perforált műanyagból készült külső 214 burkolat takar, egy belső 216 bélése van fluor-polimerből, amely lehet ugyanaz a fluor-polimer (vagy fluor-polimerek keveréke), amelyet az első kiviteli alak szerinti 100 tömlő 116 béléséhez alkalmazunk, van továbbá adott esetben egy legbelső kopásálló 218 rétege, amely egymásba kapcsolódó csavarvonal alakú fémszalagokból áll.

A második kiviteli alak szerinti 200 tömlő az első kiviteli alak szerinti 100 tömlőtől abban különbözik, hogy a csavarmenet alakban feltekercselt acélhuzalból készült 108 és 110 merevítőelemekből álló rétegeket egyegy, a 206 gumirétegeket körülfogó aramidszálakból álló 208 és 210 textilrétegekkel helyettesítettük, amelyek a 200 tömlő kétrétegű merevítését képezik.

A második kiviteli alak szerinti 200 tömlőben a fluorpolimerből készült 216 bélés ugyanazt a szerepet tölti be, mint az első kiviteli alak szerinti 100 tömlőben a fluor-polimer 116 bélés, ugyanazokkal az előnyökkel.

Az első és második kiviteli alak szerinti 100 és 200 tömlők teljes mértékben kötött falszerkezetének az az előnye, hogy a fluor-polimerből készült 116 és 216 bélés számára folytonos megtámasztást biztosítanak, mivel a fluor-polimerek hajlamosak arra, hogy nyomás alatt hidegen megfolyjanak, és emiatt a nem kötött falszerkezetek a fluor-polimer bélések megfelelő megtámasztásának a biztosításában nehézségeket okoznak. Ha az szükséges vagy kívánatos, hogy egy

HU 226 854 Β1 találmány szerinti tömlő falszerkezetének legalább egy része ne legyen kötött szerkezetű, akkor a falszerkezetnek legalább a belső béléssel szomszédos ezen részein kell a megfelelő kötött szerkezetet biztosítani, vagy úgy kialakítani, hogy a fluor-polimer bélésnek lényegében folytonos megtámasztást biztosítsunk. A teljes terjedelmükben kötött szerkezetű tömlők és hajlékony csövek azért előnyösek, mivel a kötött szerkezetű tömlők és hajlékony csövek gyártása általában olcsóbb, könnyebb az egységnyi hosszúságra eső tömegük, és hajlékonyabbak, mint a nem kötött szerkezetű tömlők vagy hajlékony csövek.

A hőálló fluor-polimereknek kötött szerkezetű készült tömlőkben és hajlékony csővezetékekben belső bélésként való alkalmazása lehetővé teszi olyan gumik alkalmazását a kötött szerkezetű falakban, amelyek magas hőmérsékleteknek ellenállnak, hogy azok illeszkedjenek a magasabb hőmérsékletnek ellenálló fluor-polimerekhez, különösen olyan gumikat lehet alkalmazni, amelyek a hőnek jobban ellenállnak, mint a tömlőkben korábban alkalmazott anyagok (amelyekben az olyan guminak az alkalmazása, amely magas hőmérsékletnek ellenállt, lényegtelen és szükségtelenül drága is volt, mivel nem alkalmaztak olyan bélésanyagot, amely a hőnek ellenállt volna, és amelyhez illeszkedni kellett volna). Tehát a találmány szerint fluor-polimer bélésekkel ellátott, kötött szerkezetű tömlők gázokat tartalmazó folyadékokat tudnak szállítani magas hőmérsékleten és nagy nyomáson anélkül, hogy fennállna a réteges szétválás vagy tönkremenetel veszélye, ami a technika állásához tartozó tömlők lényeges tulajdonsága volt. A fluor-polimer béléssel ellátott, kötött szerkezetű tömlő 200 °C hőmérsékletnek is ellen tud állni (ami 70 °C-kal magasabb annál a hőmérsékletnél, amit a technika állásához tartozó bármely tömlő meghatározatlan időn keresztül el tud viselni), ugyanakkor lényegesen könnyebb és hajlékonyabb, mint a technika állásához tartozó tömlők.

A 3. ábrán a 100 tömlő végének egy része látható hosszmetszetben és felnagyítva (ami megfelel az

1. ábra bal felső sarkának), és az ábrán látható továbbá egy végdarab belső 300 perselye és külső 400 perselye, amelyeket a 100 tömlő vége köré kell felerősíteni. A végdarab kiinduláskor két darabból áll, azaz a megfelelő profil kialakítású belső 300 perselyből és a megfelelő profil kialakítású külső 400 perselyből, amelyeket a 100 tömlő végének belsejébe és annak külsejére helyezünk (mint az a 3. ábrán látható), úgyhogy azok részben behatolnak a 100 tömlő végébe, illetve azt átlapolják oly módon, hogy az illeszkedő részek egyes részei (a 3. ábrán balra, és amelyek maguk a 3. ábrán nem láthatóak) a 100 tömlő vége felett maradnak. (Hasonló, de nem azonos végdarabokat szemléltetünk teljes részletességgel a 6. és 9. ábrán, amelyekre a 3. ábrát ismertető szöveg kapcsán hivatkozni fogunk.)

A végdarabok megfelelő csatlakoztatásának elősegítésére a 102 fal bizonyos rétegei vissza vannak vágva, mint az a 3. ábrán látható. A külső műanyag 114 burkolat lényegében teljesen el van távolítva a 100 tömlő végének arról a részéről, amely a végdarab belsejében fog elhelyezkedni, és az egymásba kapcsolódó csavarvonalak alakjában kialakított kopásálló 118 réteg annak a távolságnak körülbelül a feléig van visszavágva, amely távolságban a végdarab be fog hatolni a 100 tömlő végébe. A lényegében kötött szerkezetű 102 falnál a 112 gumiréteg, a fluor-polimer belső 116 bélés és a 106 gumirétegnek a 108 merevítőelemekből álló rétegtől sugárirányban befelé és a 110 merevítőelemekből álló rétegtől sugárirányban kifelé lévő részei körülbelül annak a távolságnak az egynegyedéig le vannak hámozva, amely távolságba a 100 tömlő behatol a végdarabba. Ilyen kialakítás mellett a 108 és 110 merevítőelemekből álló rétegek, a 106 gumirétegnek a 108 és 110 merevítőelemekből álló rétegek közé befogott részével együtt nincsenek levágva (amelyeket azért hagytunk meg, hogy adott esetben a 100 tömlő legvégére előzőleg visszahajtsuk és megszüntessük annak túlzott érdességét).

Amikor a belső 300 persely és a külső 400 persely megfelelő módon fel vannak helyezve a 100 tömlő előre levágott végére, amint az a 3. ábrán látható, a burkolatnak a 100 tömlő végét körülfogó részeit kúpos formában hegyesre alakítjuk a 100 tömlő végén úgy, hogy azt összenyomjuk és azzal a 100 tömlőt tartós jelleggel közrefogjuk oly módon, hogy a belső 300 persely jobb oldali végét sugárirányban kitágítjuk, a külső 400 persely jobb oldali végét pedig sugárirányban összenyomjuk. Amikor a belső 300 perselynek és a külső 400 perselynek ezt a formázását elvégeztük, azokat a 100 tömlőtől távol eső pontoknál összehegesztjük, vagy más megfelelő módon egymáshoz erősítjük, és ezáltal azokat egy egységes végdarabbá alakítjuk (más szükséges végdarabrészekkel együtt), amellyel a 100 tömlőt mechanikusan rögzíteni lehet és folyadékzáró módon csatlakoztatni lehet a 100 tömlővel szállítandó folyadékok valamely forrásához vagy fogadóhelyéhez.

Jóllehet azok a végdarabok, amelyeket a hagyományos tömlőkre helyeznek fel, rendszerint megfelelő folyadéktömítést biztosítanak, de az olyan szélsőséges körülmények között, amelyekben a találmány szerinti tömlőket alkalmazzuk, további problémák lépnek fel a tömítéssel kapcsolatban, amelyeket még súlyosbít az a tény, hogy fluor-polimer bélés hajlamos a hidegfolyásra. Az ilyen problémák megelőzésére és hogy megbízható tömítést biztosítsunk a 100 tömlő és annak végdarabja között, a 3. ábrán szemléltetett elrendezés egy pár aktív tömítést foglal még magába, amelyeket az alábbiakban ismertetünk részletesen.

Ismét a 3. ábrára hivatkozva láthatjuk, hogy a belső 300 perselyből és a külső 400 perselyből álló végdarabnak a 100 tömlőn való tömítettsége egy elsődleges 500 aktív tömítésen és egy másodlagos 502 aktív tömítésen alapul. Az elsődleges és másodlagos 500 és 502 aktív tömítések kölcsönösen azonos szerkezeti kialakításúak, lényegében toraid alakúak, de eltérő körülmények között működnek (mint azt majd az alábbiakban le fogjuk írni). Az 500 és 502 aktív tömítéseket az alábbiakban a 4. és 5. ábrákra való hivatkozással ismertetjük részletesen.

Az elsődleges 500 aktív tömítés egy 504 üregbe van behelyezve, amely a végdarab belső 300 perse4

HU 226 854 Β1 lyének palástfelületében gépi megmunkálással kialakított körkörös horony formájú, ahol ez a rész a teljesen összeállított végdarabban egy, a 100 tömlővel érintkező részt fog képezni. A horonynak vagy 504 üregnek a szélessége a belső 300 persely hosszanti irányában (a 3. ábrán vízszintes irány van) valamivel nagyobb, mint az 500 aktív tömítés teljes tengelyirányú hosszúsága. Az 504 üreg mélysége a belső 300 persely sugárirányában (a 3. ábrán függőlegesen) valamivel kisebb, mint az 500 aktív tömítés sugárirányú mérete, annak nyugalmi állapotában (vagyis a belső felületektől a külső felületekig sugárirányban, külső erőhatások nélkül), de kismértékben nagyobb, mint az 500 aktív tömítés sugárirányú mérete, annak kötött állapotában (azaz a sugárirányú kiterjedés a belső felületektől a külső felületekig, amikor sugárirányban oly mértékben van összenyomva, hogy az éppen elegendő ahhoz, hogy egy belső rést összenyomjon, amelyet az alábbiakban a 4. és 5. ábrákra való hivatkozással részletesen ismertetünk). így az 504 üreg, amikor az a belső 116 bélésnek, amellyel együtt a belső 300 persely és az 504 üreg egy csatlakozófelületet képez, szomszédos része révén kötésben van, az 500 aktív tömítést egy olyan állapotban tartja, amelyben az sugárirányban nincsen sem nyugalomban, sem sugárirányban lezárva.

Az 504 üreg három darab, egymástól térközzel elválasztott 506 furat (csatorna) révén (amelyek közül a

3. ábrán csak egy látható) össze van kötve a kopásálló 118 réteg környezetével, és ennélfogva a csavarmenet alakú csíkból kialakított kopásálló 118 rétegben a menetek között lévő réseken keresztül a 104 üregben lévő folyadékkal. így az 504 üreg és az 500 aktív tömítés egyik oldalánál (a 3. ábrán nézve az 504 üreg jobb oldalánál) ki van téve annak a nyomásnak, ami a 104 üreg belsejében uralkodik.

A másodlagos 502 aktív tömítést (ami szerkezeti felépítését és méretét tekintve megegyezik az 500 aktív tömítéssel) egy 508 üreg belsejében van elhelyezve, amely 508 üreg egy körbefutó horony formájában van kialakítva, melynek mérete megegyezik az 508 üreg méretével, és az 508 üreg is a végdarab belső 300 perselyének a palástfelületében van kialakítva, de tengelyirányban a végdarabnak attól a végétől távolabb, amely a 104 üregbe vezet be. Az 508 üreg az egyik oldalon (a 3. ábrán nézve a jobb oldalon) egymástól térközzel elválasztott 510 furatok révén (amelyek közül a 3. ábrán csak egy látható) az 504 üreg egyik oldalával (a 3. ábrán a bal oldallal) olyan helyeken van összekötve, amelyeket az 500 aktív tömítés az 506 furatokból az 504 üregekbe bevezető nyílásoktól elválaszt (ezek a bevezetőnyílások a 3. ábrán nézve az 504 üreg jobb oldalánál találhatóak). így miközben az elsődleges 500 aktív tömítés egyik oldala (a 3. ábrán nézve a jobb oldala) a 104 üregben uralkodó nyomásnak teljes mértékben ki van téve, a másodlagos 502 aktív tömítés ennek megfelelő oldala (a 3. ábrán nézve ugyancsak a jobb oldala) csak annak a nyomásnak van kitéve, ami az 500 aktív tömítésen keresztül szivárgó anyag hoz létre. A nyomásoknak, amelyeknek az 500 és 502 aktív tömítések ki vannak téve, a típusaiból eredő ezen eltérés miatt azok szerepe is eltérő, amit az „elsődleges” és „másodlagos” kifejezésekkel jelzünk. Az 500 és 502 aktív tömítésnél használt „aktív” kifejezés az ezen tömítések szerkezeti kialakításából ered, amelyek miatt az 500 és 502 aktív tömítések mindegyikének a külső fele sugárirányban kifelé tágul, amikor az 500 vagy 502 aktív tömítésen tengely irányában nyomáskülönbségnek van kitéve, mint azt az alábbiakban a 4. és 5. ábrákra való hivatkozással részletesen leírjuk majd.

A 4. ábra az 500 vagy 502 aktív tömítés teljes nézeti rajza, míg az 5. ábra az 500 (vagy 502) aktív tömítés metszete a 4. ábrán V-V vonal mentén felvéve és a

4. ábra méretarányához képest felnagyítva. Az 500 aktív tömítés lényegében gyűrű alakú, amelynek keresztmetszete nyugalmi állapotban (vagyis külső erőhatásoktól mentesen) közel derékszögű trapéz (lásd az

5. ábrát). Pontosabban az 500 aktív tömítés keresztmetszete megközelítőleg U alakú, amelynek egy hosszirányban elnyúló 520 belső része és egy ugyancsak hosszirányban elnyúló 522 külső része van, és az 520 belső részt az 522 külső résszel az 520 aktív tömítés egyik tengelyirányú végénél egy sugárirányban elnyúló 524 rész köti össze egymással. Az 520 belső rész, az 522 külső rész és az 524 rész egymástól nem különállóak, mivel az 500 aktív tömítés egy darabból van kialakítva, és az 500 aktív tömítés különböző részeire azért hivatkozunk külön-külön hivatkozási számokkal csupán, hogy megkönnyítsük annak működésének a leírását, ami az alábbiakban következik.

Az 500 aktív tömítés egy U alakú, titánból készült 526 abroncsot tartalmaz (lásd 5. ábrát), amelyre fröccsöntéssel egy fluor-polimer van felvive, kivéve egy, az U alakú 526 abroncs közepe mentén elnyúló 528 hasítékot. Az 528 hasíték az 500 aktív tömítés egyik végfelülete felé nyitott (az 5. ábrán a bal oldalon, a 3. ábrán pedig a jobb oldalon), és ezáltal elhatárolja egymástól az 500 aktív tömítés három 520 belső részét, 522 külső részét és 524 részét.

Visszatérve most a 3. ábrára, látható, hogy az 500 és 502 aktív tömítések az 504 és 508 üregekbe azelőtt vannak behelyezve, hogy a végdarab belső 300 perselyét hozzáillesztjük a 100 tömlő végéhez. Amikor a végdarab fel van szerelve a 100 tömlő végére és arra rá van sajtolva, miközben az 500 és 502 aktív tömítések a 3. ábrán jelzett módon a helyükön vannak, és amikor a 104 üreget a 100 tömlőn keresztül szállítandó folyadék segítségével nyomás alá helyezzük, a folyadék keresztülhalad a kopásálló 118 réteget képező csavarmenetben feltekercselt szalagok közötti réseken és az 506 furatokon, és nyomást fejt ki az 504 üreg (a 3. ábrán nézve) jobb oldalára. Mivel az 500 aktív tömítés az 504 üregbe úgy van behelyezve, hogy annak 528 hasítékának nyitott vége az 504 üreg jobb oldalában található, az üregnek a jobb oldalának a nyomás alá helyezése és annak következtében, hogy ezzel az 528 hasítékot is nyomás alá helyezzük, az 500 aktív tömítés fel fog nyílni, vagyis a nyomás hatására az 500 aktív tömítés külső 524 része sugárirányban kifelé fog tágulni, és szorosabb érintkezésbe kerül a 100 tömlő belső 116 bélésével. (Az

HU 226 854 Β1

500 aktív tömítés 520 belső része nem tud sugárirányban befelé elmozdulni, mivel azt az alatta lévő belső 300 persely teste megakadályozza.) Az 500 aktív tömítés ily módon a nyomással működtetjük, vagyis annak tömítőhatása nagyobb lesz annál, mint amekkora tömítőhatást kifejt a nyomáskülönbségek hiányában, és a tömítőhatás egy olyan magasabb szintre nő meg, amely szint a tömítendő nyomás függvénye.

Abban az esetben, ha a tömítés tökéletlenségei lehetővé teszik, hogy folyadék jusson át az elsődleges 500 aktív tömítésen az 504 üreg bal oldalába (a 3. ábrán nézve), a beszivárgó anyag megnöveli a másodlagos 502 aktív tömítés jobb oldalánál található 510 furatokon keresztül fellépő nyomás hatását, és ezzel növeli az elsődleges 500 aktív tömítés hatását. A másodlagos 502 aktív tömítés szerkezeti kialakítása és szerepe ugyanaz, mint az elsődleges 500 aktív tömítésé, azzal az egyetlen lényegi különbséggel, hogy azok más helyen vannak elhelyezve, és az azokra ható nyomások forrása is eltérő.

A 6. ábrán a tömlővég, végdarab és 600 aktív tömítés egy további elrendezését szemléltetjük, mely elrendezés elviekben hasonló a 3. ábrán látható elrendezéshez, de attól részleteiben eltér. A korábbi végdarabhoz hasonlóan a 6. ábrán látható elrendezésben is a végdarab kiinduláskor két darabból áll, éspedig egy megfelelő profillal ellátott belső 310 perselyből és egy megfelelő profillal ellátott külső 410 perselyből, amelyek a 100 tömlő végén belül és kívül vannak elhelyezve. A 6. ábrán látható elrendezésben a belső 310 persely a 100 tömlő 116 béléséhez egy lényegében gyűrű alakú 600 aktív tömítés segítségével van tömören csatlakoztatva. A 600 aktív tömítés megfelelő tulajdonságú fluorpolimerből van kialakítva, és ennek anyagát azon fluorpolimerek közül lehet kiválasztani, amelyből a 116 bélés anyagát kiválasztottuk, vagy ilyen fluor-polimerek keverékéből. A 600 aktív tömítés egy, a belső 310 persely palástfelületében, a kerülete mentén körbefutó horony formájában kialakított 602 üregben van elhelyezve. Mivel a horony vagy 602 üreg a belső 310 persely palástfelületéböl befelé van bevágva a belső 310 perselynek egy olyan részénél, amely a 104 üreg belsejében van és a 116 béléssel érintkezik, a 602 üreg összeköttetésben áll a 116 bélés és a végdarab belső 310 perselye közötti csatlakozófelülettel. A 602 üreg keresztmetszete kúpos alakú, amely a 602 üreg nyílása felé elkeskenyedik, egy kétszerese domború, sugárirányú belső felület felől, ami kissé hasonlít egy levágott csúcsú nyílhegyhez. A 602 üreg sugárirányban belső felületéből a belső 310 perselyen keresztül több, egymástól térközzel elválasztott 604 csatorna nyúlik befelé, amelyek a 602 üreget a 600 aktív tömítés belseje felé sugárirányban a 104 üregnek a végdarabon keresztülnyúló folytatásával köti össze. A kétszerese a domború rész közepe egy, a kerület irányában tágítható gyűrű alakú, fémből készült 606 abronccsal van lefedve, amely arra a célra szolgál, hogy a folyadéknyomást (ami a 104 üregből a 604 csatornákon keresztül érkezik) a 600 aktív tömítés sugárirányában véve befelé eső oldalához továbbítsa, és ily módon nyomással aktiválja a 600 aktív tömítést, hogy az sugárirányban kifelé táguljon és tömítetten érintkezzen a 100 tömlő 116 bélésével.

A továbbiakban a 7. és 8. ábrákon a 600 aktív tömítés előállítására szolgáló előnyös eljárást írunk le.

A 7. ábra a 600 aktív tömítés kialakításának első lépését mutatja. A végdarab belső 310 perselye kiinduláskor különéli a külső 410 perselytől, és távol van a 100 tömlőtől. A belső 310 perselyt úgy alakítjuk ki, hogy annak kerülete mentén kiképezzük a hornyot vagy 602 üreget, és a sugárirányú 604 csatornákat kifúrjuk, vagy más módon kialakítjuk a 602 üreg sugárirányban befelé eső felülete és a belső 310 persely furata között. A gyűrű alakú fém 606 abroncsot elhelyezzük a 602 üreg sugárirányban belső felületére. A 606 abroncsot (például) egy rugóacél gyűrűből lehet kialakítani oly módon, hogy abban egyetlen keresztirányú hasítékot alakítunk ki úgy, hogy a kerület irányában elegendő mértékben kitágítható legyen ahhoz, hogy a belső 310 persely palástjára lehessen illeszteni és a belső 310 persely mentén el lehessen csúsztatni egészen addig, amíg az beugrik a 602 üregbe. A 606 abroncsnak az ilyen kerület irányába történő tágíthatósága több mint megfelelő abból a szempontból is, hogy a 600 aktív tömítés a teljesen elkészített tömítőelrendezésben nyomással működtetve kitágítsuk.

A 7. ábra szemlélteti a 600 aktív tömítés kialakításának második lépését előkészítő bázist, amely második lépést az alábbiakban a 8. ábrára való hivatkozással ismertetjük.

A 8. ábrán a 7. ábrán látható elrendezésre egy gyűrű alakú 700 szerszám van illesztve, amely szorosan illeszkedik a belső 310 perselynek a palástfelületére a belső 310 persely palástjának azon tartományában, ahol a 602 üreg vagy horony van kialakítva. A 700 szerszám belső felülete tömítetten kapcsolódik a belső 310 persely palástfelületére, a 602 üregnek a tengelyirányban vett mindkét oldalánál, beépített, fémből készült 702 O gyűrűk segítségével. A 700 szerszám sugárirányban egy vonalban helyezkedik el a belső 310 perselyen oly módon, hogy azok belső és külső palástfelületei egymáshoz szorosan illeszkednek. A 700 szerszám tengelyirányban egy 704 véglemez segítségével van a belső 310 perselyen egy vonalban elrendezve, amely 704 véglemez a belső 310 persely végén ütközik fel, amikor a 700 szerszám tengelyirányban megfelelően helyezkedik el a belső 310 perselyen. A 700 szerszámnak a belső 310 perselyen lévő szögirányú elhelyezkedése nem lényeges, mivel a 600 szerszám körkörösen lényegében egyenletes alakban állítható elő.

A 700 szerszámba egy 706 befecskendezőfúvóka van beépítve, amelynek segítségével egy (nem ábrázolt) különálló extruderből olvadt fluor-polimert fecskendezünk be a 602 üregbe úgy, hogy a 600 aktív tömítést helyben öntjük ki. Mivel a 604 csatornák a 606 abroncs segítségével le vannak zárva, az öntés során az anyag azokon keresztül nem tud túlfolyni, ezért a gázok eltávozását és a 602 üregből a fölösleges polimer eltávozását egy vagy több, a 700 szer6

HU 226 854 Β1 szám belső felületén keresztül nyíló, megfelelően elhelyezett 706 túlfolyónyílás révén tesszük lehetővé. Amikor a befecskendezett fluor-polimer elegendő mértékben koagulálódott, a 700 szerszámot eltávolítjuk a belső 310 perselyről, és a frissen öntött 600 aktív tömítésben az elfogadhatatlan felületi hibákat kijavítjuk. A 600 aktív tömítés működését nyomással végzett működtetéssel a hőkezelés után, de a belső 310 perselynek, mint egy végdarab részének az üzembe helyezését megelőzően lehet ellenőrizni.

A 9. ábrán a tömlővég, a végdarab és az aktív tömítés egy további elrendezését szemléltetjük. Ez a további elrendezés lényegében hasonló a 6. ábrán látható elrendezéshez, a különbség elvileg az aktív tömítés részleteiben van. A 6. ábrán látható 600 aktív tömítéssel összehasonlítva a 9. ábrán látható 800 aktív tömítés keresztmetszete 90°-kal el van forgatva, és a 600 aktív tömítés kúpossága a 800 aktív tömítésben párhuzamosságra van módosítva. A 602 üreg kétszeresen domború fenékfelülete most a megfelelő 802 üreg egyik oldalánál található (a 9. ábrán nézve a jobb oldalon), de az ennek megfelelően rézsútosan elhelyezkedő 806 abroncs ezen a domború felületen marad. Míg a 6. ábrán a nyomást továbbító folyadékátvezető 604 csatornák sugárirányban nyúlnak el, a 9. ábrán a megfelelő nyomást továbbító átvezetőcsatornák most tengelyirányban nyúlnak el összhangban azzal, hogy a 800 aktív tömítés keresztmetszet-szerkezete a 600 aktív tömítés keresztmetszet-szerkezetéhez képest 90°-kal el van forgatva.

A 10. és 11. ábrák a 800 aktívtömítés-fröccsöntésnek azt a folyamatát szemléltetik, ami megfelel a 7. és 8. ábráknak.

A 9. ábrán egy optimális módosítás látható, amelyben egy másodlagos vagy tartalék 850 tömítést is lehet alkalmazni egy (nem ábrázolt) nyomást továbbító átvezető járattal együtt, amely vagy a 802 üregbe vezet (úgy, hogy a 850 tömítést a 800 aktív tömítést elhagyó, szivárgó folyadék nyomása működteti), vagy pedig közvetlenül a belső 310 persely furatába (úgy, hogy a 850 tömítés valójában nem tartalék tömítés, hanem azt a folyadéknyomás a 800 aktív tömítéssel párhuzamosan működteti, de kaszkád üzemmódban tömít).

A fentiekben leírt kiviteli alakokon módosításokat és változtatásokat lehet végezni anélkül, hogy a találmány oltalmi körétől eltérnénk. így például a 6. ábra szerinti elrendezésben az ábrázolt egyetlen tömítés helyett kettő vagy több tömítést is lehet alkalmazni. A 3., 6. vagy 9. ábrák szerinti elrendezések bármelyikében a 100 tömlőt (ahogy azt az 1. ábrán részletesen szemléltetjük) helyettesíteni lehet a 200 tömlővel (mint az a

2. ábrán látható), vagy pedig bármilyen más tömlővel, amelynek a találmány szerint fluor-polimer bélése van. Mint azt már említettük, a 100 tömlőben a 114 burkolat és a kopásálló 118 réteg (és a 200 tömlőben a 214 burkolat és a kopásálló 218 réteg) alkalmazása nem kötelező, és más módosításokat is lehet alkalmazni, így például kettőnél több vagy kevesebb 108, 110; 208, 210 merevítőelemekből álló réteget lehet alkalmazni, vagy az összes különálló merevítőelemekből álló réteget el lehet hagyni (és a 106 vagy 206 gumirétegbe belekevert erősítő-, merevítőszálakra lehet hagyatkozni). Az ábrákra való hivatkozással eddig leírt, nyomással aktivált tömítés minden alakja gyűrű alakú volt, és a kerület mentén folytonos, de olyan alkalmazások is lehetnek, ahol további vagy más tömítésekre lehet szükség vagy lehet kívánatos olyan csatlakozóterületeken, amelyek nem teljes gyűrűk, és mint olyanok, a nyomással aktivált tömítések a csatlakozófelület diszkrét részeire korlátozódhatnak, amely részek nem gyűrűszerűéi és a tömítőanyag tömegének tömítőfelülete alakját a bemutatott gyűrű alakokból kiindulva megfelelő módon lehet kialakítani.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Nagynyomású tömlő (100; 200) vagy hajlékony cső tenger alatti forrásokból származó szénhidrogének továbbítására, amely tömlő vagy hajlékony cső fluorpolimert tartalmazó belső béléssel (116; 216) van ellátva, és a tömlő (100; 200) vagy hajlékony cső falának (102; 202) legalább a belső béléssel (116; 216) érintkező része kötött szerkezetű, a kötött szerkezet elasztomerből van formázva, a tömlő vagy hajlékony cső (100; 200) merevítőelemeket (108; 110) tartalmaz, amelyek a belső bélést (116; 216) veszik körül, azzal jellemezve, hogy a merevítőelemek (108; 110) teljesen be vannak ágyazva, és körbe vannak véve az elasztomer kötött szerkezettel.
2. Az 1. igénypont szerinti tömlő (100; 200), azzal jellemezve, hogy a tömlő (100; 200) fala (102; 202) teljes egészében kötött szerkezetű.
3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti tömlő (100; 200) vagy hajlékony cső, azzal jellemezve, hogy a belső bélés (116; 216) fluor-polimer anyaga ETFE-t (etil-tetrafluor-etilén), FEP-t (fluorozott etilén propilén), HFP-t (hexafluor-propilén) és PFA-t (perfluor-alkozil) tartalmazó fluor-polimer csoportból kiválasztott legalább egy fluor-polimer.
4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti tömlő (100; 200) vagy hajlékony cső, azzal jellemezve, hogy a merevítőelem legalább egy olyan merevítőelemet tartalmaz, amely vagy olyan merevítőelemekből (108; 110) áll, amelyek legalább két réteg csavarmenet alakban a hajlékony cső vagy tömlő (100; 200) köré és mentén feltekercselt acélhuzalok, vagy legalább egy szintetikus polimer textilréteg (208; 210) tartalmaz.
5. A 4. igénypont szerinti tömlő (100; 200) vagy hajlékony cső, azzal jellemezve, hogy a szintetikus polimer textil aramidszálakat tartalmaz.
6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti tömlő (100; 200) vagy hajlékony cső, azzal jellemezve, hogy az elasztomer anyag szilikongumiból kialakított gumiréteg (106; 206).
7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti tömlő (100; 200) vagy hajlékony cső, azzal jellemezve, hogy az elasztomer anyagba merevítőszálak vannak beágyazva.

HU 226 854 Β1
8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti tömlő (100; 200) vagy hajlékony cső, azzal jellemezve, hogy a fluor-polimer belső bélés (116; 216) belülről egy összenyomódásnak ellenálló réteggel (118; 218) van kibélelve.
9. A 8. igénypont szerinti tömlő (100; 200) vagy hajlékony cső, azzal jellemezve, hogy az összenyomódásnak ellenálló réteg (118; 218) egy önmagába kapcsolódó csavarmenet alakú acélabroncs formájában

5 van kialakítva.