NO335227B1 - Forbedringer angående slanger - Google Patents

Abstract

En slange (10) omfattende et rørformet legeme (12) av et fleksibelt materiale arrangert mellom en indre og en ytre helisk bundet tråd (22, 24). Slangen (10) omfatter videre et aksialt forsterkningsorgan (20) tilpasset til å redusere deformasjonen av det rørformete legemet (12) når d det rørformete legemet (12) utsettes for aksial spenning hvor det aksiale forsterkningsorganet (20) er tilpasset til å utøve en radielt innoverrettet kraft på minst deler av det rørformete legemet (12) når det aksiale forsterkningsorganet (20) utsettes for aksial spenning.

Description

Den foreliggende oppfinnelsen angår en slange i henhold til patentkrav 1 og en framgangsmåte for framstilling av en slik slange i henhold til patentkrav 46, nærmere bestemt en slange med forbedret aksiell styrke. Oppfinnelsen angår spesielt en slange som kan anvendes under kryogeniske betingelser.

Bakgrunn

Typiske anvendelser for slanger involverer pumping av fluid fra et fluidreservoar under trykk. Eksempler inkluderer forsyning av lett fyringsolje eller LPG til en kjele; transportere produserte oljefeltvæsker og/eller gasser fra en fast eller flytende produksjonsplattform til lasterommet på et skip, eller fra et lasterommet på et skip til en landbasert lagringsenhet; levere drivstoff til racerbiler, spesielt under fylling av drivstoff i formel 1; og transport av korrosive fluider, slik som sulfatsyrling.

Det er kjent å bruke slanger for transport av fluid, slik som flytende gass ved lav temperatur. Slike slanger er vanligvis brukt til transport av flytende gasser slik som LNG (kondensert metanblanding) og LPG (kondensert hydrokarbongass).

For at slangens skal være tilstrekkelig fleksibel, må enhver gitt lengde være minst delvis konstruert av fleksible materialer, det vil si ikke-stive materialer.

Oppbygningen av slangen omfatter generelt rørformet legeme av fleksibelt materiale arrangert mellom en indre og ytre spiralformet bundet støttende tråd. Det er vanlig at to trådet bindes med samme stigning, men å ha vindingene forskjøvet med en halv stignings bredde fra hverandre. Det rørformete legemet omfatter typisk indre og ytre lag med et sperrelag imellom. De indre og ytre lagene fremskaffer en oppbygning med styrke til å bære fluidet i det. Vanligvis omfatter de indre og ytre lagene hos det rørformete legemet stofflag dannet av en polyester, slik som polyetylen tereftalat. Sperrelaget i mellom fremskaffer en sperring for å unngå at fluidet penetrerer slangen, og er vanligvis en polymerfilm.

De støttende trådene påføres vanligvis under spenning rundt overflatene til innsiden og utsiden av det rørformete legemet. Videre kan den ytre tråden fungere til å begrense urimelig deformasjon av slangen under høyt trykk. De indre og ytre trådene kan også fungere til å motstå klemming av slangen.

En slange av denne vanlige typen er beskrevet i den europeiske patentpublikasjonen 0076540A1. Slangen beskrevet i denne spesifikasjonen omfatter et mellomliggende lag av biaksialt orientert polypropylen, som sies å forbedre muligheten for slangen til å motstå materialtretthet forårsaket av gjentatt bøying.

En annen slange er beskrevet i GB 2223817A. Slangen som er beskrevet i denne publikasjonen er en komposittslange omfattende en indre spiralformet metallkjerne, et flertall lag av plastmateriale-fibere og -filmer bundet på kjernenj det minste ett lag av glassduk ogi det minste ett lag aluminiumsfolie anbrakt nær hverandre og bundet på plastmaterialet, og en ytre spiralformet metallformer. Denne slangen sies å være passende for transport av brennbare drivstoff og oljer.

En annen slange er beskrevet i GB 1034956 A. Denne slangen er en elektrisk slange eller kanal, det vil si den er ment for å føre elektriske kabler heller enn transport av fluid. Som et resultat av dette er vurderingene involvert i denne utformingen fullstendig annerledes enn vurderingene involvert i slangen beskrevet i EP 0076540A1 og GB 2223817A. Slangen beskrevet i GB 2223817 A omfatter: (i) en indre arrangert spiralformet bundet tråd; (ii) en ekstrudert neoprenslange som omgir den indre tråden; (iii) en flettet metallkappe som omgir neoprenslangen; (iv) en nylonsnor påført spiralformet på kappen;

(v) en duk pakket rundt nylonsnora og kappen; og

(vi) en ytre spiralformet bundet tråd arrangert rundt duk-innpakkingen.

Den flettede metallkappen er laget for å følge viklingen av den indre tråden ved videre å midlertidig binde en tråd rundt kappen under fremstilling av slangen.

DE 34 40 459 A beskriver et lagdelt fleksibelt rør egnet til transport av væsker og gasser. Røret omfatter: en stålkjerne; en første beskyttende foring anbrakt rundt stålkjernen; et væsketett rør av film anbrakt rundt det første beskyttende laget; viklede filmremser anbrakt rundt røret av film; et forsterkende bunnlag anbrakt rundt filmremsene; et forsterkende topplag anbrakt rundt det armerende bunnlaget; en andre beskyttende foring anbrakt rundt den armerende toppforingen, og en stålkjerne anbrakt rundt den andre forsterkende foringen.

DE 14 25 435 A beskriver en fleksibelt trykkrør for bruk til transport av korrosive materialer. Røret omfatter en indre kjerne som blant annet støtter en foring som består av en polyamidfilm med en vev av polyamidfibre bundet til samme.

Mange anvendelser av slange krever at slangen er støttet langs dennes lengde. Dette gjelder spesielt transport av produserte væsker og/eller gasser, som nevnt ovenfor. Uten ekstra støtte er ofte vanlige slanger ikke i stand til å støtte sin egen vekt, eller vekten av fluidet inne i seg.

Vi har nå funnet en måte å forbedre de lastbærende egenskapene til slager, spesielt typen beskrevet i EP 0076540A1, slik at de kan brukes til å frakte fluid enten uten behov for støtte i det hele tatt eller med meget reduserte krav til støtte. Slangen er passende både for kryogene og ikke-kryogene anvendelser.

Vi har også funnet en måte å forbedre sperrelaget i slangen av typen nevnt ovenfor.

I slangen av typen beskrevet i EP 0076540A1 er det viktig at trådene er vedlikeholdt i den riktige posisjonen. Generelt er de indre og ytre spiralformete trådene forskjøvet i lengderetning i forhold til hverandre med en avstand lik omtrent en halv stigningslengde. Dette arrangementet er funnet å fremskaffe den beste strukturelle integriteten. Imidlertid er ett av problemene med denne typen slange at gjentatt bøyning kan forårsake at spolen med tråd forskyves utenfor den riktige justeringen.

Den foreliggende oppfinnelsen angår også forbedring av en ytre del av typen slange beskrevet ovenfor, det vil si delen av slangen utenfor det rørformete legemet.

Typen slange beskrevet i EP 0076540A1 dannes vanligvis ved følgende teknikk: en indre tråd pakkes rundt en rørformet spindel og den indre spolen; et sperrelag pakkes rundt det indre forsterkningslaget; et ytre forsterkningslag pakkes rundt sperrelaget; en ytre tråd pakkes rundet det ytre forsterkningslaget, for slik å danne en ytre spole; endene til slangen festes med krymping; og slangen fjernes fra spindelen.

Den foreliggende oppfinnelsen angår en forbedring av termineringen av endene hos slangen.

I store trekk fremskaffer vi et aksielt forsterkningsmiddel for slangen, hvorved slangen kan motstå større aksiell spenning enn det som tidligere har vært mulig, uten forringelse av de andre egenskapene til slangen.

I samsvar med et første aspekt ved oppfinnelsen er det fremskaffet en slange i henhold til patentkrav 1. Ytterligere fordlaktige trekk framgår av de uselvstendige kravene 2 til 45. I en spesielt foretrukken utførelsesform er feilspenningen for det rørformete legemet og det aksielle forsterkningsmidlet i området 1 % til 10 %. Mer fortrinnsvis er feilspenningen i overkant av 50 % ved omgivende og kryogeniske temperaturer.

Ved hjelp av dette arrangementet forbedrer det aksielle forsterkningsmidlet slangens evne til å makte aksielle spenninger, og kan samtidig bidra til den strukturelle integriteten til slangen under aksiell spenning ved å presse moti det minste deler av det rørformete legemet. I tillegg er materialene hos det rørformete legemet og det aksielle forsterkningsmidlet fortrinnsvis så kompatible at de hver oppfører seg på samme måte under drift, slik at ingen enkelt komponent utsettes for urimelig spenninger og forstrekninger. Dette betyr at materialene hos det rørformete legemet og det aksielle forsterkningsmidlet svarer på forstrekning på liknende måte. En bøyingsforstrekning (for en sylindrisk komponent) på minst 3 % behøves vanligvis for typen slangeanvendelser planlagt for den foreliggende oppfinnelsen. Mens den mellomliggende strimmelen og utrettingen av de spiralformet orienterte komponentene vil gjøre opp for noe av denne feiltagelsen, vil det fortsatt være en resulterende forstrekning i størrelsesorden 1 % som følger de komponentene av slangeveggen. Dette sammenliknes med en typisk resulterende forstrekning på 0,2 % for metaller.

Det er spesielt foretrukket at det aksielle forsterkningsmidlet er laget av et ikke-metallisk materiale, spesielt et plastmateriale - passende materialer er diskutert i detalj lengre ned. Dette skyldes at metalliske materialer trolig ikke har ønskete forstreknings-egenskaper.

Det er foretrukket at det rørformete legemet og det aksielle forsterkningsmidlet omfatter det samme materialet, fortrinnsvis polyetylen med ultrahøy molekylvekt (UHMWPE), som beskrevet videre i detalj lengre ned.

Det rørformete legemet omfatter fortrinnsvisi det minste ett forsterkningslag ogi det minste ett sperrelag. Det er enda mer foretrukket at det er minst to forsterkningslag med sperrelaget i mellom disse.

Fortrinnsvis er det fremskaffet et ytterligere forsterkningslag mellom det ytre gripeorganet og det aksielle forsterkningsmidlet.

Den maksimale styrken til forsterkningslaget eller -lagene er fortrinnsvis mellom 100 og 700 kN for en slangediameter på 200 mm. Det er foretrukket at bøyeforstrekningen ved feil på forsterkningslaget eller -lagene er i området 2 % til 15 %. Det er videreønskelig at forsterkningslaget eller -lagene er av det samme materialet som det aksielle forsterkningsmidlet, fortrinnsvis UHMWPE.

Fortrinnsvis omfatter det aksielle forsterkningsmidlet en vesentlig rørformet kappe dannet av et sjiktmateriale fremskaffet i rørform, slik at kappen kan opprettholde integriteten til sin rørform når den utsettes for aksiell spenning. Slangen kan være fremskaffet med to eller flere kapper for å ytterligere forbedre ytelsen til slangen under aksiell spenning.

I en spesielt fordelaktig utføreIsesform er det aksielle forsterkningsmidlet fremskaffet i form av et en vesentlig rørformet flette. I denne spesifikasjonen henviser uttrykket "flette" til et materiale som er dannet av to eller flere fibre eller garn som er flettet sammen for slik å danne en langstrakt oppbygning. Det er en egenskap til fletter at de kan forlenges når de utsettes for en aksiell spenning. Det er en ytterligere egenskap til fletter at når de er fremskaffet i rørform, vil diameteren reduseres når fletten utsettes for aksiell spenning. På denne måten, ved å fremskaffe en rørformet flette rundt det rørformete legemet, eller innenfor strukturen til det rørformete legemet, vil fletta utøve en radialt innoverrettet kraft påi det minste deler av det rørformete legemet når det utsettes for aksiell spenning.

Det er foretrukket at hele den rørformete kappen er fremskaffet i form av ei flette. Imidlertid er det mulig at kun en eller noen av delene av lengden til den rørformete kappen er fremskaffet i form av en flette.

Det er også foretrukket at fletta strekker seg hele veien rundt omkretsen til den rørformete kappen. Imidlertid er det mulig at kun deler av omkretsen til den rørformete kappen er fremskaffet i form av fletten.

Fletten kan være fremskaffet i biaksial form (det vil si hvor fletten er dannet av kun to tvinnede fibre eller garn) eller i triaksial form (det vil si hvor det også er fibre eller garn som strekker seg i lengderetningen, for økt aksial styrke).

Materialene til konstruksjonen av slangen bør velges slik at det er mulig at slangen fungere i miljøet den er ment for. Derfor er det et behov for at slangen er i stand til å transportere fluid under trykk uten lekkasje av fluid gjennom veggene til slangen. Det er også et behov at slangen kan motstå gjentatt bøying, og å motstå de aksiale spenningene forårsaket av kombinasjonen av slange og fluidvekt. Dersom slangen er ment for transport av kryogeniske fluid, bør materialene også være i stand til å brukes ved ekstremt lave temperaturer uten vesentlig reduksjon i ytelse. Hovedformålet med det eller hvert av forsterkningslagene er å motstå båndspenningene som slangen utsettes for under transport av fluid. Dermed vil ethvert forsterkningslag som har den påkrevde grad av fleksibilitet og som kan motstå de nødvendige spenningene, være passende. Dersom slangen også er ment for transport av kryogeniske fluid, så må forsterkningslaget eller - lagene være i stand til å motstå/tåle kryogeniske temperaturer.

Vi foretrekker at det eller hvert av forsterkningslagene er dannet av et sjiktmateriale som er bundet i en rørform ved å vikle sjiktmaterialet på spiralformet måte. Dette betyr at det eller hvert av forsterkningslagene ikke har så mye motstand mot aksial spenning, ettersom anvendelsen av en aksial kraft vil være tilbøyelig til å trekke viklingene fra hverandre. Det eller hvert av forsterkningslagene kan omfatte ett enkelt kontinuerlig lag av arkmateriale, eller kan omfatte to eller flere enkle lag av sjiktmateriale. Imidlertid vil vanligvis (og avhengig av lengden på slangen) det eller hvert lag av sjiktmateriale være dannet av et flertall av separate lengder av sjiktmateriale arrangert langs lengden av slangen.

I den foretrukne utførelsesformen omfatter hvert forsterkningslag et stoff, fortrinnsvis et vevd stoff. Det eller hvert forsterkningslag kan være et naturlig eller syntetisk materiale. Det eller hvert forsterkningslag er passende dannet av et syntetisk polymer, slik som en polyester, en polyamid eller en polyolefin. Den syntetiske polymeren kan være fremskaffet i form av fibere, eller et garn, som stoffet lages av.

Når det eller hvert forsterkningslag omfatter en polyester, så er det fortrinnsvis polyetylen tereftalat.

Når det eller hvert forsterkningslag omfatter en polyamid, så kan det være en alifatisk polyamid, slik som nylon, eller det kan være en aromatisk polyamid, slik som en aramid-sammensetting. For eksempel kan forsterkningslaget være en poly-(fenylentereftalamid), slik som KEVLAR (registrert varemerke).

Når det eller hvert forsterkningslag omfatter en polyolefin, så kan det være en polyetylen, polypropylen eller polybutylen homopolymer, eller en kopolymer eller terpolymer av denne typen, og er fortrinnsvis monoaksialt eller biaksialt rettet. Enda mer foretrukket er det om polyolefin er en polyetylen, og mest foretrukket er det om polyetylen er en polyetylen med høy molekylvekt, spesielt UHMWPE.

UHMWPE brukt i denne oppfinnelsen vil generelt ha en vektmidlere molekylvekt over 400 000, typisk over 800 000 og vanligvis over 1 000 000. Den vektmidlere molekylvekten vil vanligvis ikke overstige 15 000 000. UHMWPE er fortrinnsviskarakterisert veden molekylvekt fra omtrent 1 000 000 til 6 000 000. Den UHMWPE som er mest nyttig i den foreliggende oppfinnelsen er meget innrettet og vil vanligvis ha blitt strukket minst 2 - 5 ganger den ene retningen og minst 10 - 15 ganger i den andre retningen.

Den UHMWPE som er mest nyttig i den foreliggende oppfinnelsen vil generelt ha en parallell innretting større enn 80 %, mer vanligvis større enn 90 % og fortrinnsvis større enn 95 %. Krystalliniteten vil generelt være større enn 50 %, mer vanligvis større enn 70 %. En krystallinitet opp til 85-90% er mulig.

UHMWPE er for eksempel beskrevet i US 4344908, US 4411845, US 4422993, US 4430383, US 4436689, EP 183285, EP 0438831 og EP 0215507.

Det er spesielt fordelaktig at det eller de forsterkningslagene omfatter et orientert UHMWPE, slik som er tilgjengelig fra DSM High Performance Fibres BV (et nederlandsk selskap) under varemerket DYNEEMA, eller tilgjengelig fra det amerikanske selskapet AlliedSignal Inc, under varemerket SPECTRA.

Ekstra detaljer om DYNEEMA er vist i brosjyren med tittel "DYNEEMA; the top performance in fibers; properties and application" utgitt av DSM High Performance Fibres BV, utgave 02/98. Ekstra detaljer om SPECTRA er vist i en brosjyre med tittel "Spectra Performance Materials" utgitt av AlliedSignal Inc., utgave 5/96. Disse materialene har vært tilgjengelige siden 1980-tallet. 1 den foretrukne utførelsesformen, omfatter det forsterkningslaget et vevd stoff dannet av fibre arrangert i en "veft og varp"-retning. Vi har funnet at dette er spesielt fordelaktig dersom det forsterkningslaget er arrangert slik at stoffets varp-retning er i en vinkel på mindre enn 20° i forhold til den aksielle retningen på slangen; vi foretrekker også at denne vinkelen er større enn 5°. I den foretrukne utførelsesformen er det forsterkningslaget arrangert slik at stoffets varp-retning er i en vinkel mellom 10° og 20°, fortrinnsvis 15° i forhold til slangens aksielle retning.

Formålet med sperrelaget er primært å unngå lekkasje av transporterte fluid gjennom det rørformete legemet. På denne måten vil ethvert sperrelag som har passende grad av fleksibilitet, og som kan fremskaffe denønskede sperrefunksjonen, være passende. Også dersom slangen er ment for å transportere kryogeniske fluid, så må sperrelaget være i stand til å motstå kryogeniske temperaturer.

Sperrelaget kan være laget av de samme grunnleggende materialene som det forsterkningslaget. Som et alternativ kan sperrelaget være laget av en fluorpolymer, slik som: polytetrafluoretylen (PFTE); fluor etylen prolylen kopolymer, slik som en kopolymer av heksafluorpropylen og tetrafluoretylen (tetrafluoretylenperfluorpropylen) tilgjengelig fra DuPont Fluoroproducts under varemerket Teflon REP; eller fluor hydrokarbon - perfluorkoxy - tilgjengelig fra DuPont Fluoroproducts under varemerket Teflon PFA. Disse filmene kan være laget ved ekstrudering eller ved blåsing.

Vi foretrekker at sperrelaget er dannet av et sjiktmateriale som har blitt spunnet til en rørform ved å rulle materialet på spiralformet måte. Som hos forsterkningslagene, betyr dette at sperrelaget ikke har mye motstand mot aksiell spenning, ettersom påføringen av en aksial kraft vil forsøke å trekke vindingene fra hverandre. Sperrelaget kan omfatte et enkelt kontinuerlig lag av sjiktmaterialet, eller kan omfatte to eller flere enkle kontinuerlige lag av sjiktmaterialet. Imidlertid og mer vanlig (og avhengig av lengden på slangen) er det at hvert lag av sjiktmateriale er dannet av et flertall av separate lengder av sjiktmateriale arrangert langs lengden av slangen. Dersom det erønskelig, kan sperrelaget omfatte en eller flere varmekrympende sperrehylser (det vil si i rørform) som arrangeres over det indre forsterkningslaget.

Vi foretrekker at sperrelaget omfatter et flertall av overliggende lag. Fortrinnsvis vil det være minst to lag, mer fortrinnsvis minst fem lag og enda mer fortrinnsvis 10 lag. I praksis vil sperrelaget omfatte 20, 30, 40, 50 eller flere lag med film. Den øvre grensen for antallet lag avhenger av den totale størrelsen til slangen, men det er usannsynlig at det vil kreves mer enn 100 lag. Vanligvis vil 50 lag være tilstrekkelig. Tykkelsen til hvert lag vil typisk være i området 50 til 100 mikrometer.

Det vil selvfølgelig være foretrukket at det er fremskaffet mer enn ett sperrelag.

En spesielt foretrukken utførelsesform av et sperrelag er beskrevet nedenfor.

Det aksielle forsterkningsmidlet kan også være laget av det samme materialet som forsterkningslaget. Det er derfor klart at det aksielle forsterkningsmidlet, forsterkningslagene og sperrelaget kan være laget av den samme grunnleggende forbindelsen. Imidlertid må formen til forbindelsen være ulik for å fremskaffe denønskete funksjonen, det vil si det aksielle forsterkningsmidlet fremskaffer aksiell forsterkning, det eller hvert av forsterkningslagene fremskaffer forsterkning mot båndspenninger, og sperrelaget fremskaffer en sperrefunksjon. Vi har funnet at UHMWPE-materialer er mest passende, spesielt produktene DYNEEMA og SPECTRA. Disse materialene er også funnet å fungere bra under kryogeniske betingelser. De foretrukne parameterne til UHMWPE (molekylært vektområdet etc.) diskutert ovenfor i forbindelse med forsterkningslagene er også passende for det aksielle forsterkningsmidlet. I denne sammenhengen skal det imidlertid bemerkes at parameterne for UHMWPE brukt i det aksielle forsterkningsmidlet ikke behøver å være det samme som parameterne for UHMWPE brukt i forsterkningslagene.

Det vil være mulig for det aksielle forsterkningsmidlet å være fremskaffet i lagene til det rørformete legemet. Imidlertid foretrekker vi at det aksielle forsterkningsmidlet er posisjonert mellom det rørformete legemet og det ytre gripeorganet. I en annen foretrukken utførelsesform er det aksielle forsterkningmidlet fremskaffet innenfor lagene til det rørformete legemet, og et ytterligere aksielt forsterkningsmiddel er også fremskaffet mellom det rørformete legemet og det ytre gripeorganet.

Når slangen er ment for kryogeniske anvendelser, så er detønskelig å fremskaffe isolasjon over det rørformete legemet. Isolasjonen kan være fremskaffet mellom den ytre tråden og den rørformete kappen og/eller på utsiden av den ytre tråden. Isolasjonen kan omfatte materiale vanligvis anvendt for å fremskaffe isolasjon i kryogenisk utstyr, slik som et syntetisk skummateriale. Det er foretrukket at det aksielle forsterkningsmidlet er fremskaffet rundt isolasjonslaget for å komprimere isolasjonslaget og opprettholde deres strukturelle integritet. Det aksielle forsterkningsmidlet rundt isolasjonslaget er fortrinnsvis fremskaffet i tillegg til det aksielle forsterkningsmidlet mellom det ytre gripeorganet og det rørformete legemet. En spesielt passende form for isolasjon er fremskaffet i detalj lengre ned.

I samsvar med et andre aspekt ved oppfinnelsen er det fremskaffet en fremgangsmåte for å lage en slange i henhold til patentkrav 46. Ytterligere trekk ved dette aspektet av oppfinnelsen framgår av patentkrav 47 til 51.

Fortrinnsvis er rullene og sjiktmaterialet påført under spenning for å fremskaffe slangen med god strukturell integritet.

Fortrinnsvis pakkes et indre forsterkningslag i sjiktform spiralformet rundt den indre rullen og spindelen; så pakkes sperrelaget, i sjiktform, spiralformet rundt det indre forsterkningslaget; så pakkes et ytre forsterkningslag, i sjiktform, rundt sperrelaget. Vanligvis påføres et flertall av sperrelag.

Den rørformete aksielle forsterkningskappen kan være det samme som den aksielle forsterkningskappen beskrevet ovenfor.

Den indre og ytre rullen er fortrinnsvis påført i en spiralformet konfigurasjon med samme stigning, og posisjonen for rullene for den ytre rullen er posisjonert en halv stigningslengde forskjøvet fra posisjonen for den indre rullen.

Sperrelaget omfatter fortrinnsvis i det minste to polymerfilmer, hvor en av filmene er laget av en første polymer og den andre av filmene er laget av en andre polymer ulik den første polymeren.

I en spesielt fordelaktig utførelsesform er den ene av filmene stivere enn den andre av filmene, hvorved en differensiell resultat-tøyning er til stede i materialegenskapene ved driftstemperåtur og -trykk. Fortrinnsvis er den ytre filmen stivere enn den indre filmen. Effekten av dette er at ved uheldig forekomst av slangebrudd, er det en kontrollert feil hos sperrelaget slik at den stivere ytre polymeren feiler mens den mer smidige polymeren holder det indre trykket i et begrenset tidsrom, for å tillate at trykket gradvis forsvinner.

I den foretrukne utførelsesformen, er den maksimale forsterkningen ved feil i overkant av 100 % ved omgivelsestemperatur for det mer smidige laget, og er minst 20 % mindre for det andre laget.

Hver polymerfilm hos sperrelaget er fortrinnsvis en polyamid, en polyolefin eller en fluorpolymer Når polymerfilmen hos sperrelaget omfatter en polyamid, så kan det være en alifatisk polyamid, slik som nylon, eller det kan være en aromatisk polyamid, slik som en aramid-sammensetting.

Vi foretrekker at en av polymerfilmene hos sperrelaget er en polyolefin og at den andre av polymerfilmene hos sperrelaget er en fluorpolymer.

Passende polyolefiner inkluderer polyetylen, polypropylen eller polybutylen homopolymer, eller en kopolymer eller terpolymer av denne. Fortrinnsvis er polyolefin-filmen monoaksialt eller biaksialt rettet. Enda mer foretrukket er det om polyolefinen er en polyetylen, og mest foretrukket er det om polyetylenen er en polyetylen med høy molekylvekt, spesielt UHMWPE, som er beskrevet i detalj ovenfor. De foretrukne parameterne for UHMWPE (området for molekylvekt etc) diskutert ovenfor, er også passende for sperrelaget. I denne sammenheng skal det imidlertid bemerkes at parameterne for UHMWPE brukt i sperrelaget ikke behøver å være det samme som parameterne for UHMWPE brukt i forsterkningslagene.

Siden sperrelaget er ment å fremskaffe en sperrefunksjon, bør sperrelaget være fremskaffet i form av en film som er vesentlig ugjennomtrengelig for de transporterte fluidene. På denne måten bør den sterkt rettede UHMWPE å være fremskaffet i en form som har tilfredsstillende sperreegenskaper. Disse produktene er vanligvis fremskaffet i form av en solid blokk som kan videre prosesseres for å oppnå materialet i påkrevd form. Alternativt kan filmene være blåst av

UHMWPE.

Passende fluorpolymerer omfatter polytetrafluoretylen (PFTE); fluor etylen propylen kopolymer, slik som en kopolymer av heksafluorpropylen og tetrafluoretylen (tetrafluoretylenperfluorpropylen) tilgjengelig fra DuPont Fluoroproducts under varemerket Teflon FEP; eller fluor hydrokarbon - perfluorkoxy - tilgjengelig fra DuPont Fluoroproducts under varemerket Teflon PFA. Disse filmene kan være laget ved ekstrudering eller ved blåsing.

Fortrinnsvis omfatter sperrelaget et flertall av lag av hver polymerfilm. I en utførelsesform kan lagene være arrangert slik at den første og andre polymeren veksler om gjennom tykkelsen til sperrelaget. Imidlertid er dette ikke det eneste mulige arrangementet. I et annet arrangement kan alle lagene av den første polymeren være omgitt av alle lagene av den andre polymeren, eller omvendt.

Vi foretrekker at polymerfilmene hos sperrelaget er dannet av et sjiktmateriale som har blitt spunnet til en rørform ved å rulle materialet på spiralformet måte. Hver polymerfilm kan omfatte ett enkelt kontinuerlig sjikt av som er pakket rundt det indre forsterkningslaget fra en ende av slangen til den andre. Imidlertid, (og avhengig av lengden på slangen) og mer vanlig er det at et flertall av separate lengder av polymerfilm vil rulles rundt det indre forsterkningslaget, hver lengde av film dekker en del av slangens lengde. Dersom det er ønskelig, kan sperrelaget omfatte minst to varmekrympende sperrehylser (det vil si i rørform) som arrangeres over det indre forsterkningslaget. Minst to av hylsene bør være laget av et ulikt materiale.

Sperrelaget omfatter minst to ulike filmer og disse er fortrinnsvis arrangert i et overlappende forhold. Det er foretrukket at sperrelaget omfatter minst fem lag og enda mer fortrinnsvis 10 overlappende filmlag. I praksis vil sperrelaget omfatte 20, 30, 40, 50 eller flere lag med film. Den øvre grensen for antallet lag avhenger av den totale størrelsen til slangen, men det er usannsynlig at det vil kreves mer enn 100 lag. Vanligvis vil 50 lag være tilstrekkelig. Tykkelsen til hvert lag vil typisk være i området 50 til 100 mikrometer. Lagene vil være laget av minst to ulike typer polymerfilm.

Det vil selvfølgelig være foretrukket at det er fremskaffet mer enn ett sperrelag.

Fortrinnsvis omfatter sperrelaget viderei det minste ett lag helt eller delvis omfattende et metall, et metalloksid eller en blanding av disse. I denne spesifikasjonen omfatter henvisninger til metallinneholdende filmer også metalloksid-inneholdende filmer, dersom noe annet inne er oppgitt. På denne åten kan metall-laget være et lag av metallisk film (det vil si et separat lag vesentlig bestående av et metall, et metalloksid eller en blanding av disse), eller en polymerdekket metallisk film eller en metallisert polymerfilm. Vi foretrekker at metall-laget er en polymerdekket metallisk film. Metallet kan for eksempel være aluminiumoksid. Polymeren kan for eksempel være en polyester.

Passende polymerdekkede metallfilmer omfatter filmene tilgjengelig fra HiFi Industrial Film, Stevenage, England, under varemerkene MEX505, MET800, MET800B og MET852, MET800B er foretrukket.

Et ytterligere metall-lag kan være anbrakt på utsiden av sperrelaget. Fortrinnsvis er det ytterligere metall-laget anbrakt mellom det rørformete legemet og det ytre gripeorganet. Lag med steinull kan også være fremskaffet her for å forbedre termisk isolasjon, fortrinnsvis mellom sperrelaget og det ytre metall-laget - målet for dette er å danne en termisk ring mellom to metall-lag.

I en utførelsesform omfatter sperrelaget i det minste én av et lag av metallfilm (det vil si et separat lag bestående vesentlig helt av et metall, et metalloksid eller en blanding av disse) eller en polymerdekket metallfilm eller en metallisert polymerfilm.

Den metallinneholdende filmen er reflekterende og reduserer derfor varmetap eller varmetilskudd - dette er spesielt nyttig for kryogeniske anvendelser. I tillegg fremskaffer den metallinneholdende filmen gode barriere-egenskaper, for med dette å redusere dampoverføring - dette er nyttig for å unngå materialtap ved gasstransport.

Når slangen er ment for kryogeniske anvendelser, så er detønskelig å fremskaffe isolasjon over det rørformete legemet. Isolasjonen kan være fremskaffet mellom den ytre tråden og den rørformete kappen og/eller på utsiden av den ytre tråden. Isolasjonen kan omfatte materiale vanligvis anvendt for å fremskaffe isolasjon i kryogenisk utstyr, slik som et syntetisk skummateriale. En spesielt passende form for isolasjon er beskrevet nedenfor.

Et aspekt ved oppfinnelsen angår forbedring av bøye-egenskapene til slangen. I store trekk involverer vår oppfinnelse fremskaffing av et middel for å holde de ytre trådene i posisjon uten å gå på akkord med bøye-egenskapene til slangen.

I en utførelsesform anbringes en herdet harpiksmatriks rundt det rørformete legemet, det ytre gripeorganet er minst delvis innlagt i harpiksmatrisen for å begrense relativ bevegelse mellom det ytre gripeorganet og resten av slangen.

Den herdete harpiksmatrisen må ha tilstrekkelig fleksibilitet til å tillate slangen i å bøye seg i den grad det er påkrevd for den spesielle anvendelsen av slangen. Det er klart at enkelte anvendelser vil kreve mer fleksibilitet enn andre.

Harpiksmatrisen omfatter fortrinnsvis en syntetisk polymer, slik som polyuretan. Det er spesielt foretrukket at harpiksmatrisen er laget av et materiale som, før herding, er i stand til å bli påført i flytende form på slangen. Typisk vil uherdet harpiks kunne påføres slangen ved spraying, helling eller maling. Dette gjør det mulig at den uherdete harpiksen kan påføres den ytre overflaten til slangen og de ytre gripeorganene, og så herdes in situ for så å danne et fast, fleksibelt belegg. Mekanismen for herding kan være lys, fuktighet, etc.

Harpiksmatrisen kan bindes til et lag under det ytre gripeorganet og også til ethvert lag fremskaffet på den ytre overflaten til harpiksmatrisen. Det er foretrukket at i det minste ett av lagene nær harpiksmatrisen er i stand til å motstå kryogeniske temperaturer, slik at dersom harpiksmatrisen sprekker opp på grunn av de kryogeniske temperaturene, holder det nærliggende laget harpiksmatrisen sammen i kraft av klebevirkningen mellom harpiksmatrisen og det nærliggende laget. Den mest stabile strukturen oppnås når begge sidene av harpiksmatrisen festes til nærliggende lag.

Vi har også funnet at bestemte materialer kan fremskaffe en slange med spesielt god isolering, spesielt ved kryogeniske temperaturer. Vi har spesielt funnet at stoffer dannet av basalte fibre fremskaffer spesielt god isolasjon.

I en utførelsesform er et isolasjonslag anbrakt rundt det rørformete legemet,karakterisert vedat isolasjonslaget omfatter et stoff dannet av basalte fibre.

Passende basalte fiberstoffer er tilgjengelig fra Sudaglass Fiber Company under varemerkene BT-5, BT-8, BT-10, BT-11 og BT-13. Den foretrukne tykkelsen til stoffet er fra omkring 0,1 mm til omkring 0,3 mm. Dersom det er ønsket, kan et flertall av lag med basalte stoffer benyttes.

Vi har også funnet at isolasjonsegenskapene til basalte stoffer forbedrer seg under kompresjon, derfor foretrekker vi å fremskaffe et kompresjonslag rundt det basalte stoffet, som tjener til å komprimere det basalte laget.

Isolasjonslaget kan videre omfatte lag laget av andre isolasjonsmaterialer, slik som polymeriske skum, i tillegg til laget (-ene) med basalte stoffer.

Vi foretrekker at isolasjonslaget videre omfatteri det minste ett forsterkningslag. Forsterkningslaget kan omfatte en syntetisk polymer, slik som polyester, polyamid eller polyolefin. Forsterkningslaget kan være laget av de samme materialene som det indre og ytre forsterkningslaget hos det rørformete legemet, som beskrevet ovenfor. Det er spesielt foretrukket av forsterkningslaget hos isolasjonslaget er en polyetylen med ultrahøy molekylvekt (UHMWPE), slik som DYNEEMA eller SPECTRA, slik som beskrevet ovenfor.

Det rørformete legemet omfatter fortrinnsvisi det minste ett forsterkningslag ogi det minste ett sperrelag. Mer fortrinnsvis er det minst to forsterkningslag med sperrelaget i mellom disse

Det rørformete legemet kan videre omfatte ett eller flere isolasjonslag laget av vanlige isolasjonsmaterialer og/eller laget av basalte fiberstoffer som beskrevet ovenfor.

Et annet aspekt ved oppfinnelsen angår forbedring av den termiske motstanden og/eller oppdriften til slangen. I store trekk involverer dette utnytting av et lag omfattende et plastmateriale med gassbobler injisert i seg.

I en utførelsesform er det anbrakt et lag av plastmateriale rundt det rørformete organet, hvor plastmaterialet inneholder gassbobler.

Plastmaterialet er fortrinnsvis en polyuretan. Det er foretrukket at plastmaterialet påføres det rørformete legemet ved å spraye plastmaterialet i flytende form over overflaten til det rørformete legemet, for så å etterlate det for herding. Igjen kan herding skje enkelt ved å etterlate slangen i luft, eller kan påvirkes eller akselereres ved aktive midler slik som oppvarming.

Gassboblene kan innlemmes ved injeksjon av gassen inn i plastmaterialet, før det sprayes og mens det enda er i flytende form.

Det resulterende laget av gassinneholdende plastmateriale har noen av de fordelaktige strukturelle egenskapene som plastmaterialet i seg selv, slik som god motstand mot slitasje og knusing, men har også vesentlig forbedrete isolasjonsegenskaper. Det har også forbedrete oppdriftsegenskaper forårsaket av nærværet av gass, og kan anvendes til å produsere en slange i stand til å flyte i vann og med likt fordelt oppdrift langs lengden.

Fortrinnsvis er det gassinneholdende plastmaterialet dekket av et ytterligere lag av plastmaterialer, som ikke inneholder noen vesentlige mengder av gassbobler. Fortrinnsvis bindes dette ytterligere laget av plastmateriale sikkert til det gassinneholdende laget. Det ytterligere laget av plastmateriale kan være det samme plastmaterialet som det gassinneholdende laget. Fortrinnsvis omfatter det ytterligere laget av plastmaterialet polyuretan.

Begge lagene av plastmateriale kan påføres ved andre teknikker enn spraying, slik som helling, maling eller ekstrudering.

Enhver passende gass kan anvendes for å lage boblene, omfattende luft, nitrogen eller en inert gass.

Egenvekten til polyuretan, før luftinnblanding, er fortrinnsvis 1.2.

Den typiske slangen har en egenvekt på rundt 1,8 uten det gassinneholdende laget. Fortrinnsvis har slangen en total egenvekt på mindre enn 1, fortrinnsvis mindre enn 0,8 etter påføring av det gassinneholdende laget. Tykkelsen til PU-belegget kan for eksempel være omkring 4 - 8 mm, fortrinnsvis omkring 6 mm. Gassboblene er fortrinnsvis mindre enn 2 mm i diameter.

Det gassbobleinneholdende laget i kan også anvendes i utførelsesformene av slangene beskrevet ovenfor. Spesielt kan oppfinnelsen omfatte et lag omfattende en herdet harpiksmatriks, som beskrevet ovenfor, i tillegg til et gassinneholdende lag. I denne konstruksjonen vil det gassinneholdende laget typisk være anbrakt på utsiden av den herdete harpiksmatrisen. Det er mulig for det gassinneholdende laget å erstatte den herdete harpiksmatrisen, slik at det gassinneholdende laget har gripeorganene innlemmet i seg for å begrense relativ bevegelse av de ytre gripeorganene.

I de ovenfor beskrevne aspektene ved oppfinnelsen omfatter hvert av gripeorganene typisk en spiralformet bundet tråd. Spiralen til trådene er typisk arrangert slik at de er forskjøvet fra hverandre med en avstand tilsvarende til halvparten av stigningen til spiralen. Formålet med trådene er å gripe det rørformete legemet bestemt i mellom for å holde lagene til det rørformete legemet intakt og å fremskaffe strukturell integritet for slangen. De indre og ytre trådene kan for eksempel være bløtt stål, austenittisk rustfritt stål eller aluminium. Dersom det erønskelig kan trådene være galvanisert eller dekket med en polymer.

Det vil verdsettes at selv om trådene som utgjør gripeorganene kan ha en betydelig strekkfasthet, betyr arrangementet av trådene i rullene at gripeorganet kan deformeres når de utsettes for relativt små aksielle spenninger. Enhver signifikant deformasjon av rullene vil raskt ødelegge den strukturelle integriteten til slangen.

Slangen i samsvar med oppfinnelsen kan være fremskaffet for bruk under mange vekslende omgivelser, slik som temperaturer over 100 °C, temperaturer fra 0 °C - 100 °C og temperaturer under 0 °C. Med passende valg av materialer, kan slangen anvendes under -20 °C, under 50 °C og også under 100 °C. For eksempel for LNG-transport, kan slangen måtte opereres ved temperaturer under -170 °C, eller enda lavere. Videre forutsettes også at slangen kan brukes til å transportere flytende oksygen (kokepunkt -183 °C) eller flytende nitrogen (kokepunkt -196 °C), hvor slangen i disse tilfellene må opereres ved temperaturer på -200 °C eller lavere.

Slangen i samsvar med oppfinnelsen kan også være fremskaffet for en rekke andre tjenester. Typisk vil den indre diameteren til slangen variere fra 51 mm til 610 mm, mer typisk fra 203 mm til 406 mm. Generelt vil driftstrykket i slangen være i området 500 KPa opp til 2000 kPa, eller kanskje også opp til omkring 2500 kPa. Disse trykkene er relatert til driftstrykket i slangen, ikke sprengtrykket (som må være flere ganger større). Den volumetriske strømningshastigheten avhenger av fluidmediet, trykket og den indre diameteren. Strømningshastigheter fra 1000 m<3>/h til 12 000 m<3>/h er typisk.

Slangen i samsvar med oppfinnelsen kan også være fremskaffet for bruk med korrosive materialer, slik som sterke syrer.

Det henvises nå til de vedlagte tegningene, hvor:

Fig. 1 er et skjematisk diagram som viser de prinsipielle spenningene som slangen i samsvar med oppfinnelsen kan utsettes for i drift; Fig. 2 er et skjematisk tverrsnitt av en slange i samsvar med oppfinnelsen; Fig. 3 er et utsnitt som viser arrangementet med et forsterkningslag hos slangen i samsvar med oppfinnelsen; Fig. 4A er et utsnitt som viser arrangementet med en rørformet aksiell forsterkningskappe hos slangen, hvor den aksielle forsterkningskappen er i løsnet stilling; Fig. 4B er et utsnitt som viser arrangementet med en rørformet aksiell forsterkningskappe hos slangen, hvor den aksielle forsterkningskappen er i strammet stilling; Fig. 5A, 5B, 5C og 5D viser fire anvendelser av slangen i samsvar med oppfinnelsen; Fig. 6 er et tverrsnitt som viser sperrelaget til slangen;

Fig. 7 er et tverrsnitt som viser et isolasjonslag hos slangen i fig. 2 i detalj; og

Fig. 8 er et skjematisk tverrsnitt av et endebeslag for en slange i samsvar med oppfinnelsen.

Fig. 1 viser spenningene som en slange H vanligvis utsettes for i bruk. Båndspenningen er markert med pilene HS og er de spenningene som virker tangentialt på periferien på slangen H. Den aksielle spenningen er markert FS og er spenningene som virker på tvers av lengdeaksen til slangen H når den bøyes. Torsjonsspenningen er markert TS og er vridningsspenningen som virker om lengdeaksen til slangen. Trykkspenningen er markert CS og resulterer fra lasten påført radielt på utsiden av slangen H.

Båndspenningen HS genereres av trykket til fluidet i slangen H. Den aksielle spenningen AS genereres av trykket til fluidet i slangen og også av kombinasjonen av vekten til fluidet i slangen H og av vekten til slangen H i seg selv. Bøyespenningen FS forårsakes av kravet til å bøye slangen H for å kunne posisjonere den ordentlig, og ved bevegelse av slangen H under bruk. Torsjonsspenningen TS forårsakes av vridning av slangen. Kjente slanger er vanligvis i stand til å motstå båndspenninger HS, bøyespenninger FS og torsjonsspenninger TS, men er dårligere i stand til å motstå aksielle spenninger AS. Av denne grunnen har kjente slanger vanligvis måttet bli støttet når de var utsatt for aksielle spenninger AS for å minimalisere de aksielle spenningene AS.

Problemet med å motstå de aksielle spenningene AS er løst ved den foreliggende oppfinnelsen. I fig. 2 er en slange i samsvar med oppfinnelsen markert 10. For å forbedre klarheten, er viklingen til de ulike lagene i fig. 2 og i de andre figurene, ikke vist.

Slangen 10 omfatter et rørformet legeme 12 som omfatter et indre forsterkningslag 14, et ytre forsterkningslag 16, et sperrelag 18 mellom lagene 14 og 16. En vesentlig rørformet kappe 20, som forbedrer den aksielle styrken, er anbrakt rundt den ytre overflaten til det ytre forsterkningslaget 16.

Det rørformete legemet 12 og den rørformete kappen 20 er anbrakt mellom en indre spiralformet sammenrullet tråd 22 og en ytre spiralformet sammenrullet tråd 24. De indre og ytre trådene 22 og 24 er anbrakt slik at de er forskjøvet fra hverandre med en avstand tilsvarende en halv stigningslengde for spiralvinkelen til rullene.

Et isolasjonslag 26 er anbrakt rundt den ytre tråden 24. Isolasjonslaget kan være et vanlig isolasjonsmateriale, slik som plastskum, eller kan være et materiale beskrevet nedenfor relatert til fig. 7.

Forsterkningslagene 14 og 16 omfatter vevde stoffer at et syntetisk materiale, slik som UHMWPE eller aramidfibre. Fig. 3 illustrerer det indre forsterkningslaget 14, hvor det sees at det indre forsterkningslaget 14 omfatter fibre 14a arrangert i varp-retning W og fibre 14b arrangert i veft-retning F. I fig. 3 er kun laget 14 vist, for å forbedre tydeligheten. Vi har uventet funnet at den aksielle forsterkningen av slangen 10 kan forbedres ved å arrangere forsterkningslaget 14 slik at varp-retningen W har en lav vinkel på mindre enn 20 °C og typisk rundt 15 °C i forhold til lengdeaksen til slangen 10. Denne vinkelen er markert med a i fig. 3 Strukturen og retningen til det ytre forsterkningslaget 16 er vesentlig identisk med det indre forsterkningslaget 14; vinkelen a for det ytre forsterkningslaget 16 kan være den samme som, eller ulik vinkelen a for det indre forsterkningslaget 14.

Sperrelaget 18 omfatter et flertall av lag med plastfilm som er pakket rundt den ytre overflaten til det indre forsterkningslaget 14 for å fremskaffe en fluidtett sperring mellom de ytre og indre forsterkningslagene 14 og 16.

Slangen 10 omfatter ytterligere et forsterkningslag 21 anbrakt mellom kappen 20 og de ytre trådene 24. Forsterkningslaget 21 kan ha liknende karakteristikker som kappen 20 og det rørformete legemet 12.

Den rørformete kappen 20 er dannet av to sett fibre 20a og 20b, som er flettet for slik å danne en rørformet flette. Dette er vist i fig. 4A og 4B - i disse figurene er kun den rørformete kappen 20 vist for å forbedre tydeligheten. Det er rom 28 mellom settene med fibrene 20a og 20b, slik at når den rørformete kappen 20 utsettes for aksiell spenning, kan fibrene 20a og 20b trekke seg sammen ved å bevege seg inn i rommene 28. Dette fungerer på en måte for å forsøke å redusere diameteren til den rørformete kappen 20, som forårsaker denne å stramme rundt det rørformete legemet 12, for igjen å øke den strukturelle integriteten og sprengtrykket på slangen 10. Fig. 4B viser den rørformete kappen 20 i strammet forhold.

Sperrelaget 18 er vist i større detalj i fig. 6. Anskaffelsen av sperrelaget 18 forbedrer motstanden til slangen mot bøyespenninger FS og båndspenninger HS.

Som vist i fig. 6 omfatter sperrelaget 18 et flertall av lag 18a hos en film laget av en første polymer (slik som høyt orientert UHMWPE) innskutt med et flertall av lag 18b av en film laget av en andre polymer (slik som PFTE eller FEP), hvor de to polymerene har ulik stivhet. Lagene 18a og 18b er pakket rundt den ytre overflaten til det indre forsterkningslaget 14 for å fremskaffe en fluidtett sperring mellom de indre og ytre forsterkningslagene 14 og 16. Som nevnt ovenfor må ikke lagene 18a og 18b nødvendigvis være arrangert på skiftende måte. For eksempel kan alle lagene 18a være arrangert sammen, og alle lagene 18b kan være arrangert sammen.

Isolasjonslaget 26 er vist i større detalj i fig. 7, som viser isolasjonslaget 26 i større detalj. Isolasjonslaget dreier seg først og fremst om å forbedre slangens motstand mot bøyespenningene FS og med å isolere slangen.

Isolasjonslaget 26 omfatter et indre lag 26a som er dannet av en polyuretan som er sprayet, helt eller på annen måte påført over det rørformete legemet 12 og den ytre tråden 24. Etter herding danner polyuretan-laget 26a en solid matriks hvor den ytre tråden 24 innlemmes. Dette hjelper til med å holde den ytre tråden 24 i fast posisjon.

Isolasjonslaget 26 omfatter et lag 26b over laget 26a. Laget 26b omfatter et stoff dannet av basalte fibre. Laget 26b fremskaffer det meste av isolasjonsegenskapene til slangen 10.

Isolasjonslaget 26 omfatter videre et lag 26c over laget 26b. Laget 26c omfatter en UHMWPE slik som DYNEEMA eller SPECTRA. Formålet med laget 26c er først og fremst å forbedre forsterkningen mot båndspenningerog bøyespenninger.

Isolasjonslaget 26 omfatter videre et kompresjonslag 26d. Formålet med kompresjonslaget 26d er å komprimere laget 26b, ettersom vi har funnet at isolasjonsegenskapene hos basaltfiberlaget 26b forbedres mye under kompresjon. Kompresjonslaget 26d kan for eksempel omfatte et rep eller en streng som pakkes tett rundt laget 26c. Fortrinnsvis omfatter kompresjonslaget 26d en aksiell forsterkningskappe som kappen 20 beskrevet ovenfor.

Et ytterligere lag (ikke vist) inneholdende gassbobler kan være fremskaffet over laget 26 for ytterligere å forbedre isolasjonsegenskapene og oppdriftsegenskapene til slangen 10. Et ytterligere polyretanlag (ikke vist) som ikke inneholder gassbobler kan være fremskaffet over det gassinneholdende polyuretanlaget. Det ytterligere polyuretanlaget kan i tillegg, eller istedenfor, være fremskaffet i laget 26d. Det er også mulig at laget 26a i seg selv inneholder gassbobler.

Slangen 10 kan fremstilles ved den følgende teknikken. Som et første trinn vikles den indre tråden 22 rundt en støttespindel (ikke vist), for å fremskaffe et spiralformet arrangement med en ønsket stigning. Diameteren til støttespindelen tilsvarer denønskete indre diameteren på slangen 10. Det indre forsterkningslaget 14 pakkes så rundt den indre tråden 22 og støttespindelen, slik at varp-retningen W settes til den ønskete vinkelen a.

Et flertall av lag med plastfilmer 18a og 18b som utgjør sperrelaget 18 pakkes så rundt den ytre overflaten til det indre forsterkningslaget 14. Vanligvis vil filmene 18a og 18b ha en lengde vesentlig mindre enn lengden på slangen 10, slik at et flertall av separate lengder på filmene 18a og 18b vil måtte vikles rundt det indre laget 14. Filmene 18a og 18b er fortrinnsvis arrangert i på en vekslende måte gjennom tykkelsen til sperrelaget 18. Typisk kan det være fem separate lag av filmer 18a og 18b gjennom tykkelsen til sperrelaget.

Det ytre forsterkningslaget pakkes så rundt sperrelaget 18, slik at varp-retningen E settes til denønskete vinkelen (som kan være a, eller en annen vinkel nært a). Den rørformete forsterkningskappen 20 trekkes over utsiden av det ytre forsterkningslaget 16. Det ytterligere forsterkningslaget 21 pakkes så rundt kappen 20.

Den ytre tråden 24 pakkes så rundt det ytterligere forsterkningslaget 21, for å fremskaffe et spiralformet arrangement med en ønsket stigning. Stigningen til den ytre tråden 24 vil normalt være den samme som stigningen til den indre tråden 22, og posisjonen til tråden 24 vil normalt være slik at rullene på tråden 24 er forskjøvet fra rullene på tråden 22 med en avstand tilsvarende halvparten av stigningslengden, dette er vist i fig. 2, hvor stigningslengden er markert med p.

En polyuretan-harpiks sprayes så over den ytre overflaten til forsterkningslaget 21 for slik å danne et harpiksbelegg over det forsterkende laget 21 og den ytre tråden 24. Harpiksen kan så etterlates for å herde, for slik å danne laget 26A. Harpiksen kan luftes før herding (typisk før spraying eller maling, for slik å fremskaffe gassbobler i denne. Det basalte stofflaget 26b pakkes så rundt polyuretan-laget 26a, og UHMWPE-laget 26c pakkes så rundt laget 26c.

Endene av slangen 10 kan sperres ved krymping på ei hylse på en innsats på innsiden av slangen 10. Denne termineringen gjøres generelt etter at slangen 10 er fjernet fra spindelen.

Endene til slangen 10 kan sperres ved bruk av endebeslaget 200 som vist i fig. 8. I fig. 8, er ikke slangen 10 vist, for å forbedre tydeligheten. Endebeslaget 200 omfatter et rørformet indre organ 202 med en slangeende 202a og en haleende 202b. Endebeslaget 200 omfatter videre et sperreorgan som omfatter en PTFE-sperrering 204 og en splittring 206 av rustfritt stål rundt PTFE-sperreringen 204.

Endebeslaget 200 omfatter videre et lastoverførende middel omfattende et sangeinngripende organ 208, et lastoverførende organ 210 og et endeorgan i form av en skiveformet plate 212. Det lastoverførende organet omfatter en skiveformet plate 214og minst en lastoverførende stang 216. I fig. 2 er det to av stengene 216, men det er mulig å fremskaffe tre eller flere av stengene 216. En strammemutter 218 er fremskaffet på hver stang 216. Platene 212 og 214 har henholdsvis åpninger 212a og 214a for å motta stengene 216.

Platene 212 og 214 kan være en Simonplate, det slangeinngripende organet 202 kan være en Gedring og splittringen 206 kan være en Ericring.

Plata 212 er videre fremskaffet med åpninger 212b og haleenden 202b hos det indre organet 202 er fremskaffet med åpninger 202c. Festebolter 220 strekker seg gjennom åpningene 202b og 212b for å feste plata 212 til haleenden 202a hos det indre organet 202. I fig. 2 er det to festebolter 220 og tilhørende åpninger, men det vil verdsettes om færre eller flere festebolter 220 og tilhørende åpninger kan fremskaffes.

Det slangeinngripende organet 208 er fremskaffet med indre spiralformete utsparinger i form av spor 208a som er tilpasset til å motta den ytre tråden 24 av slangen 10. Det indre organet 202 er fremskaffet med en ytre spiralformet utsparing i form av spor 202d som er tilpasset til å motta den indre tråden 22 i seg. Det vil sees fra fig. 2 at som hos de indre og ytre trådene 22 og 24, har sporene 208a og 202d rom med halvannen stigningslengde p.

Det indre organet 202 er fremskaffet med to projeksjoner 202e om omkretsen, som er plassert under sperreringen 204. Projeksjonene 202e tjener for å forbedre sperringen av det rørformete organet 20 mellom det indre organet 202 og sperreringen 204, og hjelper til å unngå at det rørformete organet i vanvare trekkes ut av posisjon.

Slangen 10 er festet til endebeslaget 200 som følger. Det indre organet 202 gjenges inn i enden av slangen 10, slik at slangen 10 ligger nært plata 212. Den indre tråden 22 mottas i sporene 202d og den ytre tråden 24 mottas i sporene 208a. De indre og ytre trådene 22 og 24 er forkortet slik at de ikke strekker seg langs det indre organet 202 utover sporene 202d og 208a. Isolasjonen 26 forkortes også til dette punktet. Det indre forsterkningslaget 14 kuttes også tilbake ved dette punktet eller ved et punkt før det indre forsterkningslaget 14 når sperreringen 204. Dette betyr at sperrelaget 18 direkte griper inn i den ytre overflaten til det indre organet 202. Resten av det rørformete legemet 12 er imidlertid tillatt å strekke seg langs det indre organet 202 mellom det indre organet 202 og sperreringen 204.

Det slangeinngripende organet 208 strammes så for å forårsake den til å klemmes ned på slangen 10 for å bringe den til solid inngrep med slangen 10. Mutterne 218 strammes så, som induserer en viss aksiell spenning i slangen 10, for dermed å ta opp slark i systemet. Disse kreftene overføres til det slangeinngripende organet 208, til plata 214, til stanga 216, til plata 212 og til haleenden 202b hos det indre organet 202. Det rørformete organet 20 trekkes tilbake over den øvre overflaten til det slangeinngripende organet 208 og festes til projeksjonene 208b som strekker seg fra den øvre overflaten til det slangeinngripende organet 208.

Det rørformete legemet 12 strekker seg under sperreringen 204. Etter at det slangeinngripende organet 208 og mutterne 218 er strammet, strammes splittringen 206 for å øke kraften påført på det rørformete legemet 12 av sperreringen 204.

Endebeslaget 200 kjøles så ned til en lav temperatur med flytende nitrogen. Dette forårsaker at sperreringen 204 trekker seg mer sammen enn splittringen 206, hvorved kompresjonskrafta påført sperreringen 204 av splittringen 206 er redusert. Mens splittringen 206 og sperreringen 204 er ved en relativt lav temperatur, strammes splittringen 206 igjen. Temperaturen tillates så å stige til omgivelsestemperatur, hvorved kompresjonskrafta på sperreringenøker i kraft av større ekspansjon av sperreringen 204 relativt splittringen 206.

Dette fullfører endebeslaget for slangen 10. Det slangeinngripende organet 208 fremskaffer noe sperring av enden av slangen 208 og hjelper til å ta aksielle krefter i slangen 10 rundt sperreringen 204. Sperreringen 204 fremskaffer den gjenværende sperringen av slangen 10.

Fig. 5A til 5D viser tre anvendelser for slangen 10. I hver av fig. 5A til 5C er et fartøy for flytende produksjon, lagring og lossing (FPSO) 102 koblet til en LNG-tanker 104 ved hjelp av en slange 10 i samsvar med oppfinnelsen. Slangen 10 frakter LNG fra en lagringstank hos FPSO 102 til en lagringstank hos LNG-tankeren 104. I fig. 5A ligger slangen over sjønivå 106.1 fig. 5b ligger slangen 10 senket under havnivå 106. I fig. 5c flyter slangen nær overflaten til sjøen. I hvert tilfelle frakter slangen 10 LNG uten mellomliggende støtte. I fig. 5d er LNG-tankeren koblet til en landbasert lagringsfasilitet 108 via slangen 10.

Slangen 10 kan anvendes for mange andre anvendelser enn vist i fig. 5a - 5c. Slangen kan anvendes i kryogeniske og ikke-kryogeniske omgivelser.

Det vil verdsettes at oppfinnelsen kan modifiseres. For eksempel kan den rørformete kappen 20 være plassert på utsiden av den ytre tråden 24. Slangen 10 kan også omfatte ekstra forsterkende lag 14, 18, sperrelag 16 og/eller rørformete kapper 20. Ett eller flere av, eller alle, sperrelagene 18a kan være en polymerdekket metallisk film, eller metallisert polymerfilm. På samme måte kan en eller flere av, eller alle, sperrelagene 18b være polymerdekket metallisk film, eller metallisert polymerfilm.

Claims (51)

1. Slange (10) omfattende et rørformet legeme (12) av et fleksibelt materiale arrangert mellom et indre og et ytre gripeorgan (22, 24), hvor det rørformete legemet (12) tjener til å transportere fluid gjennom slangen (10) og å unngå fluidlekkasje gjennom legemet (12), hvor det rørformete legemet (12) omfatter et indre forsterkede lag (14) viklet rundet det rørformede indre gripeorganet (22), et tettende lag (18) viklet rundt det indre forsterkende laget (14), og et ytre forsterkende lag (16) viklet rundt det tettende laget (18), hvorved de to forsterkende lagene (14, 16) lagdeler det tettende laget (18) mellom samme, hvorved slangen (10) videre omfatter et aksialt forsterkningsorgan i form av en hovedsakelig rørformet fletting (20) tilpasset til å redusere deformasjonen av det rørformete legemet (12) når det rørformete legemet (12) utsettes for aksial spenning, og hvor det aksiale forsterkningsorganet (20) er tilpasset til å utøve en radielt innoverrettet kraft på i det minste deler av det rørformete legemet (12) når det aksiale forsterkningsorganet (20) utsettes for aksial spenning, og hvor det aksiale forsterkningsorganet omfatter en hovedsakelig rørformet kappe (20) formet av et ark av materiale framskaffet som et rør, slik at den rørformede omflettingen kan beholde integriteten av sin rørformede geometri når den utsettes for aksial spenning.

2. Slange i samsvar med patentkrav 1, hvor slangen omfatter to eller flere rørformete kapper.

3. Slange i samsvar med patentkrav 1 eller 2, hvor spenning ved svikt hos det rørformede legemet og det aksiale forsterkningsorganet er innenfor området 1 % til 10 %.

4. Slange i samsvar med patentkrav 3, hvor fletten er fremskaffet i triaksial form.

5. Slange i samsvar med et av patentkravene over, hvor slangen videre omfatter et forsterkningslag mellom det aksiale forsterkningsorganet og det ytre gripeorganet.

6. Slange i samsvar med et av de foregående kravene, hvorved det aksiale forsterkningsorganet er anbrakt mellom to av lagene av det førformede legemet.

7. Slange i samsvar med et av kravene 1 til 5, hvorved det aksiale forsterkningsorganet er anbrakt mellom det ytre forsterkningslaget og det ytre gripeorganet.

8. Slange i samsvar med et av patentkravene foran, hvor det aksiale forsterkningsorganet og det forsterkningslaget alle er laget av det samme polymermaterialet.

9. Slange i samsvar med et av patentkravene over, hvor det indre og/eller det indre forsterkningslaget omfatter et vevet stoff dannet av fibrer arrangert i et varp-retning og en veft-retning, og hvor det eller hvert av de forsterkningslagene er anbrakt slik at varp-retningen er i en vinkel mindre enn 20° i forhold til lengdeaksen til slangen.

10. Slange i samsvar med patentkrav 9, hvor det forsterkningslaget er anbrakt slik at varp-retningen er i en vinkel mindre enn 10* i forhold til lengdeaksen til slangen.

11. En slange i samsvar med et av patentkravene ovenfor, hvor det eller hvert av de forsterkningslagene omfatter en polyetylen med ultrahøy molekylvekt.

12. Slange i samsvar med et av patentkravene ovenfor, hvor det aksielle forsterkningsorganet omfatter en polyetylen med ultrahøy molekylvekt, aramidfiber eller polyesterfiber.

13. Slange i samsvar med et av patentkravene ovenfor, hvor sperrelaget omfatter en polyetylen med ultrahøy molekylvekt eller en kopolymer av heksafluorpropylen og tetrafluoretylen.

14. Slange i samsvar med et av patentkravene ovenfor, hvor sperrelaget videre omfatter i det minste ett lag som delvis eller fullstendig omfatter et metall eller et metalloksid.

15. Slange i samsvar med et av patentkravene 1 - 12, hvor sperrelaget omfatter i det minste to polymerfilmer (18a, 18b), hvor en av filmene er laget av en første polymer og den andre av filmene er laget av en andre polymer forskjellig fra den første polymeren, hvor en av filmene er stivere enn den andre filmen.

16. Slange i samsvar med patentkrav 15, hvor den ytre filmen er stivere enn den indre filmen.

17. Slange i samsvar med patentkrav 15 eller 16, hvor polymerfilmene til sperrelaget omfatter en polyester, en polyamid, en polyolefin eller en fluorpolymer.

18. Slange i samsvar med et av patentkravene 15 - 17, hvor en av polymerfilmene til sperrelaget omfatter en polyolefin og den andre av polymerfilmene omfatter en fluorpolymer.

19. Slange i samsvar med patentkrav 17 eller 18, hvor en av polymerfilmene til sperrelaget omfatter en svært orientert polyetylen med ultrahøy tetthet.

20. Slange i samsvar med et av patentkravene 17 - 19, hvor en av polymerfilmene til sperrelaget omfatter en kopolymer av heksafluorpropylen og tetrafluoretylen.

21. Slange i samsvar med et av patentkravene 15 - 20, hvor sperrelaget omfatter et flertall av lag (18a, 18b) av hver av polymerfilmene, hvor lagene er arrangert slik at den første og andre polymeren veksler gjennom tykkelsen til sperrelaget.

22. Slange i samsvar med et av patentkravene 15 - 21, når avhengig av krav 15, hvor metallaget eller metalloksidlaget er et lag av metallfilm eller metalloksidfilm, eller en polymerdekket metallfilm eller metalloksidfilm, eller en polymerfilm metallisert med et metall eller metalloksid.

23. Slange i samsvar med et av patentkravene ovenfor, hvor den videre omfatter et isolerende lag (26).

24. Slange i samsvar med et av patentkravene 1 til 22, hvor den videre omfatter en herdet harpiksmatrise (26) anbrakt rundt den ytre tråden, hvor den ytre tråden er i det minste delvis innlagt i harpiksmatrisen for å begrense relativ bevegelse mellom den ytre tråden og resten av slangen.

25. Slange i samsvar med patentkrav 24, hvor den uherdete harpiksen som danner harpiksmatrisen er et materiale som kan påføres det rørformete organ i flytende form.

26. Slange i samsvar med et krav 24 eller 25, hvor harpiksmatrisen er en polyuretan.

27. Slange i samsvar med et av patentkravene 24 - 26, videre omfattende et isolasjonslag (26b) omfattende et stoff dannet av basaltfibere.

28. Slange i samsvar med patentkrav 27, videre omfattende et kompresjonslag (26d) rundt basaltstoffet, som tjener til å komprimere basaltstoffet.

29. Slange i samsvar med patentkrav 28, hvor kompresjonslaget omfatter en polyetylen med ultrahøy molekylvekt.

30. Slange i samsvar med et av patentkravene ovenfor, videre omfattende et lag av plastmateriale rundt det rørformete organet, hvor plastmaterialet inneholder gassbobler.

31. Slange i samsvar med patentkrav 30, hvor plastmaterialet er en polyuretan.

32. Slange i samsvar med patentkrav 30 eller 31, hvor plastmaterialet påføres det rørformete legemet ved å spraye plastmaterialet, som er i flytende form, over overflaten til det rørformete legemet, for så å etterlate det for herding.

33. Slange i samsvar med et av patentkravene 30 - 32, hvor gassboblene er innlemmet ved å injisere gassen inn i plastmaterialet før det sprayes på, mens det fortsatt er i flytende form.

34. Slange i samsvar med et av patentkravene 30 - 33, videre omfattende et ytterligere lag av plastmateriale, som ikke inneholder noen vesentlig mengde gassbobler, arrangert over det gassinneholdende plastmaterialet.

35. Slange i samsvar med patentkrav 34, hvor det ytterligere laget med plastmateriale er en polyuretan.

36. Slange i samsvar med et av patentkravene ovenfor, videre omfattende et endebeslag (200) som omfatter: et indre organ (202) tilpasset til å bli anbrakt i det minste delvis inne i slangen; et sperreorgan tilpasset til å sperre i det minste deler av det rørformete legemet helt rundt omkretsen mellom sperreorganet og det indre organet; og et separat lastoverførende middel tilpasset til å overføre aksial last påført slangen rundt sperreorganet for å redusere eller eliminere den aksielle lasten på slangen mellom sperreorganet og det indre organet.

37. Slange i samsvar med patentkrav 36, hvor det indre organet er vesentlig sylindrisk, og sperreorganet er i form av en ring tilpasset til å motta det indre organet i seg, slik at det rørformete legemet kan klemmes mellom den ytre overflaten til det indre organet og den indre overflaten til ringen.

38. Slange i samsvar med et av patentkravene 36 - 37, hvor sperreorganet omfatter en indre sperrering (204) og en ytre splittring (206) som kan strammes for å tvinge sperreringen til inngrep med det rørformete legemet og det indre organet.

39. Slange i samsvar med patentkrav 38, hvor splittringen er av rustfritt stål og sperreringen er polytetrafluoretylen.

40. Slange i samsvar med et av patentkravene 36 - 39, hvor det lastoverførende midlet omfatter et slangeinngripende organ (208), et lastoverførende organ (219) og et endeorgan (212), festet til det indre organet, hvor arrangementet er slik at sperreorganet er anbrakt mellom det lastoverførende organet og endeorganet, og at det slangeinngripende organet og endeorganet er koblet via det lastoverførende organet.

41. Slange i samsvar med patentkrav 39, hvor det slangeinngripende organet er tilpasset til gjøre inngrep i slangen på en slik måte at i det minste deler av de aksielle kreftene inne i slangen overføres fra slangen til det slangeinngripende organet.

42. Slange i samsvar med patentkrav 40 eller 41, hvor det indre organet og det slangeinngripende organet hver omfatter en del konfigurert til å motta de indre og ytre gripeorganene hos slangen.

43. Slange i samsvar med et av patentkravene 40 - 42, hvor det lastoverførende organet omfatter en lastoverførende plate med en åpning tilpasset til å motta slangen, hvor plata har en overflate i stand til å gjøre inngrep med det slangeinngripende organet, hvorved last kan overføres fra det slangeinngripende organet til plata.

44. Slange i samsvar med patentkrav 43, hvor det lastoverførende organet videre omfatter en lastoverførende stang (216) festet mellom plata og endeorganet for overføring av last fra plata til endeorganet.

45. Slange i samsvar med et av patentkravene 36 - 44, hvor det indre organet har en slangeende (202a) som er tilpasset til å strekke seg inne i en endedel av slangen, og en haledel (202b) fjernt fra slangeenden, og hvor endedelen er arrangert på en side av sperreorganet nær haleenden og det slangeinngripende organet er arrangert på den andre siden av sperreorganet nær slangeenden.

46. Fremgangsmåte for framstilling av en slange, omfattende: (a) pakke en tråd rundt en rørformet spindel for slik å danne en indre rull (22); (b) pakke et indre forsterkende sjikt (14) rundt den rørformete spindelen og den indre rullen (22), pakke et sperrelag (18) rundt det indre forsterkningslaget (14), og pakke et ytre forsterkningslag (16) rundt sperrelaget (18) for å fremskaffe et rørformet legeme (12) der sperrelaget (18) er lagdelt mellom det indre og ytre forsterkningslaget (14,16); (c) trekke et rørformet aksielt forsterkningsorgan, som er en omfletting i form av en mantel (20), over en fri ende hos spindelen, slik at spindelen strekker innenfor den aksielle forsterkningskappen (20), for så å trekke den aksielle forsterkningskappen (20) langs spindelen slik at den i det minste delvis dekker det rørformete legemet (12), hvor den aksielle forsterkningskappen (20) tilpasses til å redusere deformasjon av det rørformete legemet når det rørformete legemet utsettes for aksial spenning, og tilpasses til å utøve en radielt innoverrettet kraft på i det minste deler av det rørformete legemet når den aksielle forsterkningskappen utsettes for aksiell spenning; (d) pakke en tråd rundt den aksielle forsterkningskappen for slik å danne en ytre rull (24); (e) feste endene av slangen (10) produsert i trinn (d); og (f) fjerne slangen (10) fra spindelen.

47. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 46, hvor rullene og sjiktmaterialet påføres under spenning.

48. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 46 eller 47, hvor et indre forsterkningslag i sjiktform, pakkes i spiralform rundt den indre rullen og spindelen; så pakkes sperrelaget, i sjiktform, i spiralform rundt det indre forsterkningslaget; så pakkes et ytre forsterkningslag, i sjiktform, rundt sperrelaget.

49. Fremgangsmåte i samsvar med et av patentkravene 46 - 48, hvor den indre og ytre rullen påføres i en spiralkonfigurasjon med vesentlig samme stigning, og posisjonen til rullene hos den ytre rullen er posisjonert en halv stigningslengde forskjøvet fra posisjonen til rullene hos den indre rullen.

50. Fremgangsmåte i samsvar med et av patentkravene 46 - 49, videre omfattende følgende trinn: (g) påføre en herdbar flytende harpiks over den ytre tråden; (h) tillate harpiksen å herde for å danne et fast plastdeksel inneholdende gassbobler.

51. Fremgangsmåte i samsvar med et av patentkravene 46 til 50, omfatter mellom trinn (d) og (d) trinnet med å pakke et forsterkende lag rundt den aksiale forsterkningskappen.