NO153443B - Boeyelig overfoeringsledning omfattende en stoemningsledning med forsterkninger. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse gjelder en bøyelig over-føringsledning som angitt i innledningen til patentkrav 1.

Ledningen gjør det mulig å transportere prøver av flytende eller gassformede fluider og eventuelt elektriske signaler over stor avstand, samtidig som disse flytende eller gassformede prøver likedan som de elektriske signaler kan stamme fra dyptliggende undersjøiske eller underjordiske lokaliteter, f.eks. jordoljeholdige leier. Overføringen kan være kontinuer-lig eller diskontinuerlig.

Overføringsledninger for flytende eller gassformede fluider og eventuelt også elektriske signaler fra fjerntliggende underjordiske eller undersjøiske lokaliteter får i alminnelig-het meget komplisert konstruksjon. De må gjennom lengere tid holde seg i god stand og tette og må motstå enhver varig de-formasjon forårsaket av indre eller ytre trykk. Indre trykk kan forårsakes av de transporterte fluider, og ytre trykk kan f.eks. skyldes vanntrykket i tilfellet av undersjøiske ledninger eller naturlige eller kunstig fremkalte underjordiske eks-plosjoner i tilfellet av underjordiske ledninger. Disse over-føringsledninger har lengder som kan gå opp i flere hundre meter, og de må være bøyelige for å kunne vikles på tromler ved jord- eller havoverflaten. Kjente overføringsledninger til slike formål gjør det ikke mulig å løse alle de ovennevnte problemer, og deres meget kompliserte utførelse gjør dem meget kostbare å produsere.

Den foreliggende oppfinnelse har til oppgave å avbøte

disse ulemper og spesielt å gi anvisning på en overføringsled-ning som har meget stor lengde, er fleksibel og tett og godt motstår såvel ytre som indre trykkrefter.

Ifølge oppfinnelsen er en bøyelig overføringsledning av

den innledningsvis angitte art karakterisert ved at den i tillegg omfatter innvendige forsterkninger som omfatter minst ett tau anordnet i det indre av ledningens fluidumstrømnings-rom over hele ledningens lengde, samtidig som de utvendige og de innvendige forsterkninger motstår indre og ytre trykk på ledningen.

Ifølge et særtrekk ved oppfinnelsen er det innvendige forsterkningstau et bøyelig tau som omfatter en sentral kjerne

omgitt av kordeler.

Ifølge et annet trekk ved oppfinnelsen, tilhørende en første utførelsesform for denne, er strømningsledningen et bølget rør som i lengdesnitt har form av en hul skrue med innvendige og utvendige gjenger.

Ifølge et annet trekk ved oppfinnelsen utgjøres den utvendige forsterkning for overføringsledningen ved denne første utførelsesform av en sløyfestruktur som er tangensial til strøm-ningsledningen og er omgitt av en kappe til å vedlikeholde kontakt mellom strømningsledningen og sløyfene.

Ifølge et annet særtrekk omfatter sløyfestrukturen to sløyfer som er tangensiale til og parallelle med strømningsled-ningen, samtidig som sløyfenes og strømningsledningens akser ligger i et felles aksialplan.

Ifølge et annet trekk ved oppfinnelsen, bestemt for en annen utførelsesform for denne, omfatter sløyfestrukturen en flerhet av sløyfer som er tangensiale til strømningsledningen og lagt som kordeler rundt denne.

Ved en tredje utførelsesform for oppfinnelsen består et ytterligere trekk i at det innvendige tau er et vridningsfritt tau som har kontakt med strømningsledningen og omfatter konsentriske lag viklet i én retning, og andre konsentriske lag som er viklet i den motsatte retning rundt kjernen.

Ved en fjerde utførelsesform for oppfinnelsen består et ytterligere særtrekk ved denne i at de utvendige forsterkninger omfatter minst én hylse innskutt mellom ledningen og det vridningsfrie tau og omfattende minst ett lag av flettet materiale, og minst ett forsterkende lag av et flettet materiale innleiret i strømningsledningens lag av mykt materiale.

De nevnte og andre trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå bedre av den følgende beskrivelse av utførelseseksempler som anføres rent eksempelvis og er anskueliggjort på tegningen. Fig. 1 viser skjematisk tverrsnitt av en første utførelses-form for en overføringsledning ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 er et skjematisk sideriss av et stykke av ledningen på fig. 1. Fig. 3 viser skjematisk sideforsterkningsstrimler for ledningen på fig. 1. Fig. 4 viser skjematisk tverrsnitt av en annen utførelsesform for en overføringsledning ifølge oppfinnelsen. Fig. 5 viser skjematisk tverrsnitt av en tredje utførelsesform for oppfinnelsen, og fig. 6 viser skjematisk tverrsnitt av en fjerde utførelses-form for en overføringsledning ifølge oppfinnelsen. Den overføringsledning som er vist i tverrsnitt på fig. 1, omfatter en ledning 1 for strømning av flytende eller gassformede fluider og innvendige og utvendige forsterkninger for denne. Forsterkningene, som vil bli beskrevet mer detaljert senere, gjør det mulig for strømningsledningen å motstå indre og ytre trykk. Den indre forsterkning omfatter minst et tau 2 i det indre av strømningsledningen. Dette tau gjør det mulig å forhindre fullstendig sammenklapning av ledningen. Dets diameter, som er mindre enn dennes, gjør det mulig å frigjøre et strømnings-rom 3 for fluider i ledningen. I tilfellet av sammenklapning av ledningen ved ytre krefter blir kontinuiteten av fluidum-strømningen sikret i rom 4, 5 etc. som foreligger mellom kordelene og den sentrale kjerne 7 hos tauet 2. Tauet 2 er et mykt tau sammensatt av seks kordeler som omgir kjernen 7. Denne sentrale kjerne kan utgjøres av kunstig eller naturlig tekstilmateriale, f.eks. hamp. Ved visse spesielle anvendelser hvor den bøyelige ledning i tillegg til transport av fluider også skal tillate overføring av elektriske signaler, kan den sentrale kjerne utgjøres av en myk elektrisk kabel. Denne myke kabel er selvsagt elektrisk isolert fra de omgivende kordeler og gjør det mulig å overføre elektriske signaler mellom en fjern lokalitet og en sende- eller mottagerstasjon. Kordelene 6 er metalliske, f.eks. av galvanisert jern. Disse kordeler kan igjen være sammensatt av 37 tråder, noe som ikke er vist på figurene. Strømningsledningen 1 er en bølgeformet ledning utformet som en hul skrue med utvendige og innvendige gjenger som gir ledningen god bøyelighet og evne til å motstå mekaniske spenninger og spesielt ytre trykkrefter. I tilfelle av sammenklapning av ledningen 1 vil der takket være samvirkningen mellom gjengene i ledningen 1 og den snodde kabel 2 stadig gjenstå en sone hvor fluidet kan strømme mellom ledningen 1 og tauet 2. Det følger av dette at tauet 2 i første rekke er bestemt til takket være sin snodde utførelse å forhindre stopp i fluidumstrømningen i tilfelle av sammenklapning. Ledningen 1 er fortrinnsvis utført i galvanisert eller rustfritt stål. De ytre krefter på overføringsledningen opptas ved denne første utførelsesform en sløyfestruktur med to tau 8, 9. Disse tau berører ledningen 1 og er sammen med denne omgitt av en kappe bestående av et lag 10 av et flettet materiale som i sin tur er omgitt av et ytre lag 11 av mykt materiale. Det flettede lag utgjøres av en metallfletning som fortrinnsvis består av rustfritt stål. Laget 11 av mykt materiale kan bestå av et synte-tisk stoff, f.eks. polyvinylklorid, eller av gummi. Ved denne første utførelsesform omfatter den ytre forsterkningskonstruksjon bare to tau som hvert har en myk sentral kjerne 12 omgitt av kordeler 13. Disse tau er plassert symmetrisk med hensyn på ledningen 1, idet deres lengdeakser såvel som dennes lengdeakse ligger i et felles plan og alle tre forløper parallelt. Den

sentrale kjerne 12 i det ytre forsterkningstau er fremstilt av et mykt materiale, f.eks. hamp, mens kordelene 13 er av stål. Hvert av tauene omfatter f.eks. fem kordeler med 36 tråder, noe som ikke er vist. Tett anlegg mellom ledningen 1 og tauene 8, 9 er tilveiebragt via en beskyttelsesmantel som omgir denne ledning og omfatter minst ett lag av fletning. I det viste utføre-lseseksempel har denne beskyttelsesmantel to lag 14, 15. Laget 14 er et flettet lag av et metallisk materiale, f.eks. rustfritt stål, mens laget 15 består av mykt materiale, som f.eks. polyvinylklorid eller gummi. Disse to lag sikrer fast anlegg mellom strømningsledningen og tauene og tillater dessuten ledningen bedre å motstå indre trykkrefter forårsaket av fluidene som strømmer i den. Overføringsledningens ytre forsterkning er bedret med to sidestrimler 16, 17 som ligger i plan parallelle med ledningens og tauenes felles aksiale plan på hver sin side av dem. Disse strimler tangerer tauene 8, 9 og beskyttelses-skjeden for ledningen 1. De holdes på plass i fletningslaget

10, som omgir ledningen med tau over hele lengden av over-føringsledningen. Disse strimler er, som det vil bli omtalt senere, skåret opp på tvers og setter seg sammen av stykker som overlapper hverandre så de danner en taklagt struktur. Fortrinnsvis blir de fremstilt i rustfritt eller galvanisert stål.

På fig. 2 ses i sideriss et stykke av ledningen 1, hvis

bølger fortrinnsvis har sinusformet forløp. Disse innvendige og utvendige bølger i strømningsledningen meddeler denne formen av en hul skrue med innvendige og utvendige gjenger.

Fig. 3 er et skjematisk grunnriss av to stykker 18, 19 av

en av strimlene 16 eller 17 på fig. 1. Man ser her den taklagte plassering. De således oppskårne strimler bidrar til overførings-ledningens bøyelighet, som er meget nyttig, særlig når overførings-ledningen vikles på en trommel. Endene av strimmelstykkene har avrundet form for at de under viklingen av ledningen på

trommel ikke skal skade fletningen 10 som dekker dem.

Ved denne første utførelsesform for overføringsledningen er motstanden mot indre og ytre krefter perfekt sikret av det innvendige tau 2, yttertauene 8, 9, strimlene 16, 17 såvel som de forskjellige lag av flettet materiale som omgir strømningsledningen, tauene og strimlene. Under innvendig trykk blir deformasjonen av strømningsledningen redusert takket være dens bølgeform og laget 14 av flettet materiale, tauene 8, 9 og strimlene 16, 17

som holdes sammen av fletningen 10. Under utvendig trykk, f.eks.

i retningen for pilene 21, får strimlene 16, 17 støtte mot tauene 8, 9 og gjør det i samvirkning med bølgene i ledningen 1 mulig å unngå sammenklapning av denne. Er det ytre trykk overveiende i retningen for pilene 22, 23, vil tauene 8, 9 via strimlene 16, 17 bevirke dreining, f.eks. på 90° rundt ledningen 1, hvorved man igjen får den samme situasjon som i tilfellet av krefter i retningen for pilene 20, 21. Det sier seg selv at strømnings-ledningen også ved hjelp av det indre tau 2 er beskyttet mot sammenklapning.

Ledningen 1 kan fremstilles i form av seksjoner av liten lengde, f.eks. 6 meter. Disse elementer forbindes butt i butt, f .eks. ved plasmasveis eller sølvlodd, for dannelse av en ledning av meget stor lengde. De strekpunkterte sirkler som omgir det indre og de ytre forsterkningstau, er tenkte begrensnings-linjer for tauene.

På fig. 4 ses en annen utførelsesform for en overførings-ledning ifølge oppfinnelsen i skjematisk tverrsnitt. Tilsvarende elementer har samme henvisningstall på denne figur som på fig. 1. Strømningsledningen 1, det indre tau 2 og beskyt-telsesmantelen bestående av lagene 14 og 15 er utført på samme måte som de tilsvarende elementer på fig. 1. Ved denne annen ut-førelsesfbrm omfatter den ytre forsterkningskonstruksjon et større antall tau 8 av tilsvarende utførelse som tauene 8 og 9 på fig. 1. Disse tau ligger langs ledningen 1 og i kontakt med denne via dens omgivende mantel. De ligger fortrinnsvis an mot hverandre og er snodd skruelinjeformig rundt ledningen 1. Der er vist seks tau, men det sier seg selv at antallet kan være forskjellig. De holdes sammen av en kappe som omfatter et lag 11 av mykt materiale, f.eks. polyvinylklorid eller gummi. Det sier seg selv at kappen vil kunne omfatte et lag av flettet materiale, skjønt det ikke er vist. Ytterflaten 24 av laget 11 kan ha sirkelform som vist med fullt opptrukken linje til venstre eller bølget form som vist strekpunktert til høyre på figuren. Ved denne utførelsesform for overføringsledningen vil enhver trykkraft som søker å klappe ledningen sammen, bidra til å presse tauene mot hverandre. Herav følger at disse tau motsetter seg sammenklapning av den sentrale ledning. Da tauene er plassert koaksialt rundt den sentrale ledning vil en sammenklapning av et av tauene hvorved det antar en mer eller mindre elliptisk form med den store akse tangensialt til ledningen, føre til at de to tau som grenser til det, får tendens til å deformeres i retning loddrett på berøringsflaten med det mellomliggende. Kompresjonskraften på strømningsledningen vil dermed bli opphevet. Av denne utformning følger at ytre trykk-krefter blir fordelt på de forskjellige tau. Likedan som for overføringsledningen på fig. 1 er de sentrale kjerner 7 og 12 i det sentrale og de ytre tau henholdsvis 2 og 8 myke. Disse sentrale kjerner kan utføres i et tekstilmateriale, f.eks. hamp. For visse spesielle anvendelser kan den sentrale kjerne 7 i tauet 2 være en myk elektrisk kabel som er elektrisk isolert fra de omgivende kordeler og er bestemt for overføring

av elektriske signaler.

Ved den tredje utførelsesform for oppfinnelsen som er vist på fig. 5, dannes den innvendige forsterkning av et tau 25 av "vridningshindrende" type i kontakt med strømningsledningen for fluidum. Utførelsen av denne strømningsledning vil bli beskrevet mer detaljert senere. Det vridningshindrende tau omfatter flere konsentriske lag av kordeler 26, 27 rundt den sentrale kjerne 7. Sagt mer generelt omfatter det vridningshindrende tau 25, snodd rundt den sentrale kjerne, et visst antall lag som er snodd i én retning, og et ytterligere antall - som ikke nødvendigvis er det samme som det første - lag som er snodd i den annen retning. Dette vridningshindrende tau forhindrer overføringsledningen i å vri seg om sin akse når den belastes. Det er utført på kjent måte ved snoning av kordeler 26 rundt den sentrale kjerne i en første retning og snoning av kordeler 27 i en annen retning motsatt den første. Foruten sin vridningshindrende virkning har dette tau vesentlig interesse ved å ha en hulromsandel nær 30% av tverrsnittet og dermed oppvise et større strømningstverrsnitt for det sirkulerende fluidum. Denne egenskap fremgår klart av figuren og skyldes mellomrom som f.eks. 28, 29, 30 mellom tauets kordeler innbyrdes og mellom kordelene i ytre lag og strømningsledningen. Som i de foregående utførelsesformer kan taukordelene 2 5 bestå av tråder av fortrinnsvis rustfritt eller galvanisert stål. Tauets sentrale kjerne 7 dannes av en streng i likhet med kordelene, men kan også utgjøres av en elektrisk kabel som er elektrisk isolert mot de omgivende kordeler og gjør det mulig å overføre elektriske signaler ved spesielle anvendelser hvor dette ønskes.

Ledningen for strømning av fluidum utgjøres av et lag

31 av mykt materiale som omgir tauet 25. Denne overføringsled-ning har likedan som i de foregående utførelser også ytre forsterkninger som særlig omfatter en mantel 32 innskutt mellom ledningen 31 og tauet 25. Denne mantel utgjøres av flettet metallisk materiale, f.eks. rustfritt eller galvanisert stål.

De ytre forsterkninger for overføringsledningen omfatter også minst ett lag armering innleiret i det myke lag 31 som utgjør strømningsledningen. På tegningen er der vist tre slike lag 33, 34, 35 innleiret i laget 31. De består av metalliske flet-ninger, f.eks. av galvanisert eller rustfritt stål. Det myke lag 31 som danner ledningen, er f.eks. laget av polyvinylklorid eller gummi. Det sier seg selv at antall forsterkningslag kan være forskjellig, og likeledes deres plassering i det myke lag 31 som danner strømningsledningen. Disse lag kan eventuelt være adskilt i det indre av ledningen 31. Det sier seg likeledes selv at det vridningshindrende tau i det viste utførelses-eksempel bare omfatter to lag av kordeler, men at antallet av disse lag vil kunne være større. Uansett hvor store de utvendige trykkrefter måtte være, vil fluidet kunne fortsette å strømme i det indre av ledningen pga. det store hulromstverrsnitt som først og fremst skyldes utførelsen av det inneholdte vridningshindrende tau. Kordelene 26, 27 i det vridningshindrende tau kan være utført på samme måte som kordelene 6 i tauet 2 på fig. 1.

I den fjerde utførelsesform for oppfinnelsen som er vist

i tverrsnitt på fig. 6, har tilsvarende elementer samme henvisningstall som på fig. 4. Det vridningshindrende tau 25 er likedan som det på fig. 5 oppbygget av to lag av kordeler 26, 27 som er snodd i motsatte retninger om den sentrale kjerne

7. Disse kordeler såvel som kjernen utgjøres av samme materiale som de tilsvarende elementer på fig. 4. Ved denne utførelses-form for overføringsledningen er tau 36 som strekker seg langs det vridningshindrende tau 25 og plassert i innbyrdes avstand rundt denne, snodd rundt tauet 25 og holdt på plass av mantelen 32, som likedan som i det foregående tilfelle består av en metallfletning. Disse tau danner strevere i kontakt med det vridningshindrende tau og med strømningsledningens vegg. De tjener til å øke ledningens hulromstverrsnitt ved å skaffe et tilleggsvolum 37 mellom ledningen og det vridningshindrende tau. Som i den foregående utførelsesform ser man igjen ledningen 31 med forsterkninger dannet av lag av flettet materiale 33, 34, 35. Tauene 36 er fortrinnsvis jevnt fordelt rundt det vridningshindrende tau. De er sammensatt av tråder av rustfritt eller galvanisert stål og har fortrinnsvis snoningsretning

motsatt laget av kordeler 27 hos det vridningshindrende tau.

Deres antall er begrenset til seks i det viste utførelseseksem-

pel, men det sier seg selv at det kan være større eller mindre.

Den viste overføringsledning i dette fjerde utførelseseksempel skaffer en bedre strømning av fluidene takket være tilstede-værelsen av tauene 36 som gjør det mulig å øke strømningstverr-snittet påtagelig.

Ved utførelser som vist på fig. 5 og 6 er det mulig å produsére overføringsledninger av meget stor lengde, f.eks.

1000 meter, som takket være sin bøyelighet lettvint kan vikles på tromler. I utførelseseksempelet på fig. 6 vil ikke noen som helst ytre trykkraft kunne forhindre strømning av fluidene, takket være utførelsen med vridningshindrende tau og utenpå-liggende tau som skaffer tilfredsstillende hulromsvolum i ledningen .

Den beskrevne overføringsledning gjør det mulig å oppnå de hensikter som er nevnt innledningsvis, og særlig å sikre kon-tinuitet av strømningen av fluider i det indre av ledningen uansett sammenklappende krefter som ledningen måtte bli utsatt f or.

Claims (19)

1. Bøyelig overføringsledning, omfattende en strømnings-

ledning (1) for fluidum og dermed koaksiale utvendige forsterkninger ( 8 , 9) ,karakterisert ved at den i tillegg omfatter innvendige forsterkninger (2) som omfatter minst ett tau anordnet i det indre av ledningens (1) fluidumstrømningsrom (5) over hele ledningens lengde, samtidig som de utvendige og de innvendige forsterkninger (8, 9, 16, 17 resp. 2) motstår indre og ytre trykk på ledningen.

2. Overføringsledning som angitt i krav 1, karakterisert ved at det innvendige tau (2) er et bøyelig tau som omfatter en sentral kjerne (7) omgitt av kordeler (6).

3. Overføringsledning som angitt i krav 2, karakterisert ved at strømningsledningen (1) utgjøres av et bølget rør som i lengdesnitt har form av en hul skrue med innvendige og utvendige gjenger.

4. Overføringsledning som angitt i krav 3, karakterisert ved at den utvendige forsterkning (8, 9) utgjøres av en sløyfestruktur som er tangensial til strømnings-ledningen og omgitt av en kappe (10, 11) til å vedlikeholde kontakt mellom strømningsledningen (1) og sløyfene (8, 9).

5. Overføringsledning som angitt i krav 4, karakterisert ved at strømningsledningen omgis av en beskyttelsesmantel (14, 15) anordnet mellom den og sløyfene.

6. Overføringsledning som angitt i krav 5, karakterisert ved at sløyfene (8, 9) omfatter en bøyelig sentral kjerne (12) omgitt av kordeler (13).

7. Overføringsledning som angitt i krav 6, karakterisert ved at den nevnte sløyfestruktur omfatter to sløyfer (8, 9) som er tangensiale til og parallelle med strømningsledningen (1), samtidig som sløyfenes og strøm-ningsledningens akser ligger i et felles aksialplan.

8. Overføringsledning som angitt i krav 6, karakterisert ved at sløyfestrukturen omfatter en flerhet av sløyfer (8) som er tangensiale til strømningsledningen (1) og lagt som kordeler rundt denne.

9. Overføringsledning som angitt i krav 7, karakterisert ved at der i to med aksialplanet parallelle plan er anordnet sideforsterkningsstrimler (16, 17) på hver sin side av ledningen (1) og sløyfene (8, 9), tangensialt til strømningsledningens sløyfer og beskyttelsesmantel, og at disse strimler strekker seg i det indre av kappen (10, 11) over hele ledningens lengde.

10. Overføringsledning som angitt i krav 9, karakterisert ved at hver strimmel (16, 17) er slisset på tvers for dannelse av strimmelpartier som delvis overlapper hverandre i likhet med skjell.

11. Overføringsledning som angitt i krav 8, karakterisert ved at sløyfene (8) er tangensiale til hverandre.

12. Overføringsledning som angitt i krav 10 eller 11, karakterisert ved at beskyttelseskappen (14, 15) som omgir strømningsledningen, omfatter minst ett lag (10) av flettet materiale.

13. Overføringsledning som angitt i krav 12, karakterisert ved at kappen omfatter et lag (11) av mykt materiale.

14. Overføringsledning som angitt i krav 13, karakterisert ved at beskyttelseskappen som omgir strøm-ninsledninge^ i tillegg omfatter et mykt dekke (11) på laget (10) av flettet materiale.

15. Overføringsledning som angitt i krav 13, karakterisert ved at kappen i tillegg omfatter et lag av flettet materiale (10) dekket av laget (11) av mykt materiale.

16. Overføringsledning som angitt i krav 2, karakterisert ved at det innvendige tau er et vridningsfritt tau (7, 25, 27) som har kontakt med strømningsledningen og omfatter konsentriske lag (25, 27) viklet i én retning, og andre konsentriske lag som er viklet i den motsatte retning rundt kjernen (7).

17. Overføringsledning som angitt i krav 16, karakterisert ved at de utvendige forsterkninger omfatter minst én hylse innskutt mellom ledningen (31) og det vridningsfrie tau og omfattende minst ett lag (22) av flettet materiale, og minst ett forsterkende lag (33, 34, 35) av et flettet materiale innleiret i strømningsledningens lag av mykt materiale.

18. Overføringsledning som angitt i krav 17, karakterisert ved at de til det vridningsfrie tau tangensiale og i innbyrdes avstand beliggende sløyfer (36) er viklet rundt tauet og fastholdt av hylsen (32) samt utgjør berørende avstandsholdere mellom det vridningsfrie tau og strømnings-ledningen (31).

19. Overføringsledning som angitt i et av kravene 14-18, karakterisert ved at det innvendige taus sentrale kjerne (7) er elektrisk isolert fra kordelene som omgir den, og egnet til å formidle elektriske signaler.